Устройство и принцип работы системы запуска двигателя

Система запуска двигателя обеспечивает первоначальное проворачивание коленчатого вала ДВС, благодаря чему в цилиндрах происходит воспламенение топливовоздушной смеси и мотор начинает работать самостоятельно. В эту систему входят несколько ключевых элементов и узлов, работу которых мы рассмотрим далее в статье.

1. Что представляет собой
2. Устройство системы запуска двигателя
3. Как работает запуск двигателя
4. Особенности работы аккумуляторной батареи
5. Сила тока при старте
6. Особенности запуска двигателя в зимних условиях

Что представляет собой

В современных автомобилях реализована электрическая система пуска двигателя. Также ее часто называют стартерной системой пуска. Одновременно с вращением коленвала в работу включается система ГРМ, зажигания и топливоподачи. Происходит сгорание топливовоздушной смеси в камерах сгорания и поршни проворачивают коленвал. После достижения определенных оборотов коленчатого вала двигатель начинает работать самостоятельно, по инерции.

Чтобы запустить двигатель, нужно достичь определенной частоты вращения коленчатого вала. Для разных типов двигателей это значение отличается. Для бензинового мотора минимально необходимо 40-70 об/мин, для дизельного – 100-200 об/мин.

На начальном этапе автомобилестроения активно использовалась механическая система пуска с помощью заводной рукоятки. Это было ненадежно и неудобно. Сейчас от таких решений отказались в пользу электрической системы запуска.

Устройство системы запуска двигателя

В систему пуска двигателя входят следующие ключевые элементы:

• механизмы управления (замок зажигания, дистанционный запуск, система Старт-Стоп);
• аккумуляторная батарея;
• стартер;
• провода определенного сечения.

Ключевым элементом системы является стартер, который, в свою очередь, питается от аккумуляторной батареи. Это электродвигатель постоянного тока. Он создает крутящий момент, который передается маховику и коленчатому валу.

Как работает запуск двигателя

После поворота ключа в замке зажигания в положение «запуск» замыкается электрическая цепь. Ток по плюсовой цепи от аккумулятора поступает на обмотку тягового реле стартера. Затем по обмотке возбуждения ток проходит к плюсовой щетке, затем по обмотке якоря на минусовую щетку. Так срабатывает тяговое реле. Подвижный сердечник втягивается и замыкает силовые пятаки. При движении сердечника выдвигается вилка, которая толкает приводной механизм (бендикс).

После замыкания силовых пятаков от аккумулятора подается пусковой ток по плюсовому проводу на статор, щетки и ротор (якорь) стартера. Вокруг обмоток возникает магнитное поле, которое приводит в движение якорь. Таким образом электрическая энергия от аккумулятора преобразуется в механическую энергию.

Как уже было сказано, вилка, во время движения втягивающего реле, выталкивает бендикс к венцу маховика. Так происходит зацепление. Якорь вращается и приводит в движение маховик, который передает это движение коленчатому валу. После запуска двигателя маховик раскручивается до больших оборотов. Чтобы не повредить стартер, срабатывает обгонная муфта бендикса. При определенной частоте бендикс вращается независимо от якоря.

После запуска двигателя и отключения зажигания от положения «запуск» бендикс принимает исходное положение, а двигатель работает самостоятельно.

Особенности работы аккумуляторной батареи

От состояния и мощности аккумулятора будет зависеть успешный запуск двигателя. Многие знают, что для АКБ важны такие показатели, как емкость и ток холодной прокрутки. Эти параметры указываются на маркировке, например, 60/450А. Емкость измеряется в Ампер-часах. Аккумулятор имеет малое внутренне сопротивление, поэтому он может кратковременно отдавать большие токи, в несколько раз превышающие его емкость. Указанный ток холодной прокрутки 450А, но при соблюдении определенных условий: +18С° в течение не более 10 секунд.

Однако, подаваемый ток на стартер все равно будет меньше указанных значений, так как не учитывается сопротивление самого стартера и силовых проводов. Этот ток и называется пусковым током.

Справка. Внутреннее сопротивление аккумулятора в среднем составляет 2-9 мОм. Сопротивление стартера бензинового мотора в среднем 20-30 мОм. Как видно, для правильной работы необходимо, чтобы сопротивление стартера и проводов в несколько раз превышало сопротивление аккумулятора, иначе внутреннее напряжение аккумулятора при пуске будет проседать ниже 7-9 вольт, а этого допускать нельзя. В момент подачи тока напряжение исправного АКБ проседает в среднем до 10,8В в течение нескольких секунд, а затем вновь восстанавливается до 12В или чуть выше.

Аккумулятор отдает пусковой ток на стартер в течение 5-10 секунд. Затем нужно сделать паузу 5-10 секунд, чтобы аккумулятор «набрался сил».

Если после попытки запуска напряжение в бортовой сети резко падает или стартер прокручивается наполовину, то это свидетельствует о глубоком разряде АКБ. Если стартер выдает характерные щелчки, то аккумулятор окончательно сел. Среди других причин может быть поломка стартера.

Сила тока при старте

Стартеры для бензинового и дизельного мотора будут отличаться по мощности. Для бензиновых ДВС используются стартеры мощностью 0,8-1,4 кВт, для дизельных – 2 кВт и выше. Что это значит? Это значит, что стартеру с дизельным мотором нужно больше мощности, чтобы прокрутить коленвал на сжатие. Стартер мощностью 1 кВт потребляет 80А, 2 кВт потребляет 160А. Больше всего энергии уходит на начальную прокрутку коленчатого вала.

Среднее значение пускового тока для бензинового двигателя – 255А для успешной прокрутки коленвала, но это с учетом плюсовой температуры 18С° или выше. При минусовой температуре стартеру нужно крутить коленвал в загустевшем масле, что повышает сопротивление.

Особенности запуска двигателя в зимних условиях

В зимнее время бывает трудно запустить двигатель. Масло густеет, а значит провернуть его труднее. Также часто подводит аккумулятор.

При минусовой температуре внутреннее сопротивление аккумулятора повышается, батарея садится быстрее, также неохотно отдает нужный пусковой ток. Для успешного пуска двигателя зимой АКБ должна быть полностью заряжена и не должна быть замерзшей. Дополнительно нужно следить за контактами на клеммах.

Вот несколько советов, которые помогут запустить двигатель зимой:

1. Перед включением стартера на холодную включите дальний свет на несколько секунд. Это запустит химические процессы в батарее, так сказать, «разбудит» аккумулятор.
2. Не крутите стартер больше 10 секунд. Так батарея быстро садится, особенно на морозе.
3. Выжмите полностью педаль сцепления, чтобы стартеру не нужно было крутить дополнительные шестерни в вязком трансмиссионном масле.
4. Иногда могут помочь специальные аэрозоли или «стартерные жидкости», которые впрыскивают в воздухозаборник. При исправном состоянии мотор заведется.

Тысячи водителей ежедневно заводят свои моторы и едут по делам. Начало движения возможно благодаря слаженной работе системы запуска двигателя. Зная ее устройство, можно не только запускать двигатель в самых разных условиях, но и подобрать нужные компоненты в соответствии с требованиями именно к вашему автомобилю.

Радиосхемы Схемы электрические принципиальные

Мы в социальных сетях

Главное меню

• Главная
• Начинающим
• Аудиотехника
• Электроника в быту
• Антенны и радиоприемники
• Источники питания
• Шпионские штучки
• Световые устройства
• Приборы и измерения
• Светодиод и его применение
• Авто-Мото- Вело электроника
• Музыкальные центры, магнитолы
• DVD и домашние кинотеатры
• Автомагнитолы и прочий автозвук
• Блоки питания и инверторы ЖК телевизоров
• Схемы мониторов
• Схемы телевизоров LCD
• Схемы телевизоров LED
• Схемы усилителей и ресиверов
• Схемы спутниковых ресиверов
• Инверторы сварочные
• Справочные материалы
• Сварка и сварочное оборудование
• Отечественная техника 20 века
• Программаторы
• Устройства на микроконтроллерах
• Для компьютера
• Телефония
• Медицина и здоровье
• Радиоуправление
• Бытовая автоматика
• Бытовая техника
• Оргтехника
• Ноутбуки
• Ардуино

Реклама на сайте

Автоподогрев в дизельном двигателе

Электроника за рулем

А. ДУБРОВСКИЙ, г. Новополоцк, Белоруссия
Радио, 2002 год, № 11

Это устройство предназначено для поддержания двигателя дизельного автомобиля прогретым в холодное время года в отсутствие его хозяина. Многим владельцам таких машин приходилось сталкиваться с проблемой запуска дизеля в морозные дни, что обычно связано с довольно высоким значением температуры замерзания распространенных марок дизельного топлива.

Дорогие модели автомобилей оснащены специальным автоматом, позволяющим без труда запускать и прогревать дизельный двигатель в заданное время или через заданные промежутки времени. Отталкиваясь от этой идеи, я разработал устройство, которое через заданные промежутки времени запускает дизель, дает ему поработать некоторое время и выключает. Автомат—прогреватель был изготовлен в нескольких экземплярах и показал надежную работу. В частности, уже три зимы он успешно эксплуатируется на автомобиле «Ford Transit».

Автомат представляет собой таймер с исполнительными узлами, работающий в следующем режиме: двухчасовая пауза, после чего включается зажигание через 6. 8 с, необходимых для прогревания накальных свечей, включается стартер, двигатель запускается; он работает в течение 7 или 15 мин, после чего зажигание выключается, двигатель останавливается и следует новая двухчасовая пауза.

Устройство смонтировано на автомобиле и питается от бортовой сети напряжением 12 В; ток, потребляемый в течение двухчасовой паузы, — не более 200 мА.

Большинство дизелей оборудовано специальными накальными свечами, предназначенными для подогревания топлива и установленными в цилиндрах (по одной на цилиндр), или одной свечой на впускном патрубке. Для запуска зимой современного дизельного двигателя сначала включают зажигание — происходит открывание электромагнитного клапана подачи топлива. Далее, в зависимости от способа включения накал ьных свечей, возможны два варианта:
1. После включения зажигания напряжение поступает на термоконтактное реле управления накальными свечами. Если температура топлива слишком низкая, происходит срабатывание реле и включение свечей. После прогревания топлива реле отключает свечи, т. е. после включения зажигания надо выдержать паузу 2. 8 с до выключения контрольной лампы и включить стартор.
2. Реле управления свечами и, таким образом, сами свечи включают специальной кнопкой, вынесенной на панель приборов. Включение реле возможно только после включения зажигания. Выключаются свечи тем же реле посредством термоконтактного датчика после прогревания топлива или отпусканием кнопки. Короче говоря, после включения зажигания нажимают на кнопку и выдерживают паузу (те же 2. 8 с) до выключения контрольной лампы.

Теперь включают стартер, и если двигатель исправен и правильно отрегулирован, после нескольких оборотов коленчатого вала происходит его запуск и работа на устойчивой частоте вращения.

Для работы с автоматом—прогревателем водитель должен включить питание устройства и в варианте 2 — питание свечей (замкнуть контакты кнопки). Все остальное выполняет автоматика. Если кнопка без фиксации в нажатом положении, нужно параллельно ее контактам подключить тумблер и установить его в удобном месте.

Схема устройства

Для увеличения кликните по изображению (откроется в новом окне)

После включения питания тумблером SA2 (см. схему на рис. 1 ) начинается зарядка конденсатора СЗ напряжением 5 В от стабилизатора VT12VD5R24 через резистор R6. На коллекторе закрытого составного транзистора VT3VT4 присутствует напряжение 5 В, что вызывает обнуление всех счетчиков DD1, DD3—DD5 по входу R. Примерно через 0,5 с конденсатор зарядится, составной транзистор VT3VT4 откроется, разрешая работу счетчиков.

На микросхеме DD1 собран задающий генератор минутных импульсов, частота которого стабилизирована кварцевым резонатором ZQ1. Эти импульсы поступают на вход делителя частоты, выполненного на счетчиках DD3, DD4. Через 2 ч после включения устройства на выходе 4 счетчика DD4 появится высокий уровень, открывающий транзисторы VT7, VT8, VT10. Напряжение 12 В поступит на выход ТК (топливный клапан) автомата, что соответствует включению зажигания.

Высокий уровень с выхода 4 счетчика DD4 проходит через цепь VD3R9 и заряжает конденсатор С4. Узел, выполненный на элементах DD2.1, DD2.2, обеспечивает временную задержку на 6 с, необходимую для прогревания накальных свечей. Через указанное время высокий уровень с выхода элемента DD2.2 через цепь VD2R10C5 поступает на базу составного транзистора VT5VT6, в результате чего он открывается, открывая и VT9. Теперь напряжение 12 В появляется на выходе PC (реле стартера), что соответствует повороту ключа в замке зажигания в положение «Стартер».

С этого момента стартер начинает вращать коленчатый вал двигателя. Одновременно начинается зарядка конденсатора С5, которая длится примерно 5. 6 с, после чего транзисторы VT5, VT6, VT9 закроются и отключат реле стартера. Этого времени достаточно для запуска исправного двигателя.

Элемент DD2.3 следит за напряжением в бортовой сети автомобиля. По уровню этого параметра узел определяет, запустился двигатель или нет. Такой узел, хотя и требует точной регулировки, зато наиболее прост.

Сразу после включения питания на входах элемента DD2.3 устанавливается низкий уровень (поскольку конденсаторы С6 и С7 разряжены), а на выходе — высокий. На нижнем по схеме входе элемента DD2.4 — низкий уровень (так как в первый момент конденсатор С8 разряжен), следовательно, на выходе этого элемента — высокий уровень, из-за чего транзистор VT11 открыт, а диод VD4 закрыт.

В момент открывания транзистора VT10 (включение зажигания) конденсатор С8 разряжен, поэтому на выходе элемента DD2.4 остается низкий уровень и диод VD4 также остается закрытым. Далее конденсатор С8 заряжается, но элемент DD2.4 сможет переключиться только тогда, когда на его верхнем входе высокий уровень, а напряжение на конденсаторе С8 достигнет 2,5 В и более. Для этого требуется отрезок времени около 10 с, к концу которого двигатель уже должен работать.

После запуска двигателя напряжение в бортовой сети увеличивается до 14,5—15 В. Увеличивается напряжение и на входе элемента DD2.3, высокий уровень на его выходе сменяется низким, из-за чего состояние элемента DD2.4 не изменяется.

Если двигатель не запустился или запустился и остановился, значит, напряжение в бортовой сети уменьшилось до 13,5. 12,5 В в зависимости от степени заряженности батареи аккумуляторов. При этом на выходе элемента DD2.3 и на верхнем по схеме входе элемента DD2.4 появится высокий уровень, на нижнем входе элемента DD2.4 — тоже высокий уровень. В результате на выходе элемента DD2.4 появится низкий уровень, транзистор VT11 закроется, а диод VD4 откроется, что, в свою очередь, приведет к обнулению счетчиков DD1, DD3—DD5, закрыванию транзистора VT10 и аварийному выключению зажигания. Это предотвращает ситуации, когда двигатель не работает, а зажигание — включено.

Одновременно с открыванием транзисторов VT7, VT8, VT10 высокий уровень с выхода 4 счетчика DD4 поступает на вход CN счетчика DD5 и разрешает счет минутных импульсов. Переключателем SA1 выбирают подсчитываемое их число — 8 или 16. Таким образом, в зависимости от положения контактов переключателя SA1, через 8 или 16 мин высокий уровень откроет транзистор VT2 и произойдет обнуление счетчиков, т. е. выключение зажигания и остановка двигателя. Длительность импульса обнуления очень мала (менее 1 мкс). Сразу же после него начинается новый подсчет минутных импульсов счетчиками DD3, DD4, и через 2 ч все вышеперечисленные процессы повторяются.

Резистором R17 устанавливают пороговое напряжение бортовой сети, при котором переключается элемент DD2.3.

Схема подключения автомата к электрооборудованию автомобиля показана на рис. 2 (33 — замок зажигания; GB1 — аккумуляторная батарея).

Почти все детали автомата смонтированы на печатной плате, помещенной в пластмассовый корпус. Подключают устройство к автомобилю четырехпроводным кабелем через разъем, розетка которого установлена возле замка зажигания. Длина кабеля должна позволять класть автомат на переднее сиденье автомобиля.

Конденсатор С1 — любой керамический подстроечный, С2 — керамический или слюдяной, С10, С11 — керамические или металлобумажные, остальные — оксидные К50-35. Микросхему К176ЛА7 можно заменить на К561ЛА7. Основное требование к транзисторам — статический коэффициент передачи тока не менее 50. Транзисторы КТ315, КТ817 можно использовать с любыми буквенными индексами. Вместо КТ818В подойдут и другие мощные транзисторы p-n-р с коэффициентом передачи тока не менее 50.

Так как мощные транзисторы VT9, VT10 работают в переключательном режиме и при низкой температуре окружающего воздуха, достаточно установить их на теплоотводы площадью 5 см 2 каждый.

Диоды Д220 заменимы другими на максимальный ток не менее 20 мА. Вместо светодиода АЛ307А годится любой другой, надо только подобрать резистор R4.

Для налаживания автомата сначала временно подключают вход СР счетчиков DD3 и DD5 к выходу S1 микросхемы DD1, т. е. вместо минутных импульсов на входы счетчиков подают секундные. Для контроля удобнее использовать осциллограф, но можно обойтись и обычным аво-метром. Переключатель SA1 устанавливают в положение «16 мин».

Включив питание (12. 13 В), проверяют наличие минутных импульсов на выходе М микросхемы DD1 и секундных на выходе S1. Далее проверяют работу счетчиков DD3—DD5, для чего отключают базу транзистора VT2. При их правильной работе примерно через 2 мин на выходе 4 счетчика DD4 должен появиться высокий уровень, а через 16с — на выходе 16/10 счетчика DD5. После проверки вывод базы транзистора VT2 припаивают на место.

Затем к автомату подключают две сигнальные лампы HL1 и HL2 ( рис. 3 ), имитирующие нагрузку и индицирующие моменты включения узлов автомобиля (G1 — любой источник питания на напряжение 14 В и ток 2. 3 А), и проверяют правильность работы устройства в целом. Подборкой конденсаторов С4 и С5 устанавливают соответственно время работы и задержку включения стартера.

Заключительная лабораторная операция — регулировка узла аварийного отключения зажигания. На автомат подают регулируемое в пределах 12. 15 В напряжение питания. Увеличивая питающее напряжение от 13 В, подстроенным резистором R17 добиваются того, чтобы при 14 В элемент DD2.3 переключался в состояние 0.

Далее автомат устанавливают на автомобиль и еще раз проверяют работу в положении «16 мин» переключателя SA1. После включения питания должна следовать временная выдержка 2 мин, затем включение зажигания. Через 6 с включается стартер, двигатель запускается, еще через 3. 4 с выключается зажигание и двигатель останавливается. Если необходимо, подстраивают узел аварийного отключения. После всех этих операций восстанавливают подключение входа счетчиков DD3, DD5 к выходу М счетчика DD1.

В заключение — несколько рекомендаций по эксплуатации устройства. Тем, кто захочет повторить эту конструкцию, необходимо четко усвоить, что, прежде чем включить автомат, необходимо обесточить в машине все электроприборы, коробку передач поставить в нейтральное положение, затянуть ручной тормоз или подставить колодки под колеса. На выхлопную трубу придется надеть шланг и вывести свободный его конец наружу. Соседей по гаражу нужно поставить в известность об установке на ваш автомобиль автомата—прогревателя.

Источник Источник https://techautoport.ru/elektrooborudovanie-i-elektronika/zapusk-dvigatelya/sistema-zapuska-dvigatelya.html
Источник http://radio-uchebnik.ru/shem/15-avto-moto-velo-elektronika/1461-avtopodogrev-v-dizelnom-dvigatele