Система электрического пуска двигателя внутреннего сгорания: устройство и принцип работы

Для того, чтобы понять принцип работы двигателя, нужно иметь некоторые представления о самом двигателе и его строении. Давайте разберемся со всем более подробно: Смотрите также: Вся правда о полном приводе

В устройстве двигателя поршень является ключевым элементом рабочего процесса. Поршень выполнен в виде металлического пустотелого стакана, расположенного сферическим дном (головка поршня) вверх.

Направляющая часть поршня, иначе называемая юбкой, имеет неглубокие канавки, предназначенные для фиксации в них поршневых колец.

Назначение поршневых колец – обеспечивать, во-первых, герметичность надпоршневого пространства, где при работе двигателя происходит мгновенное сгорание бензиново-воздушной смеси и образующийся расширяющийся газ не мог, обогнув юбку, устремиться под поршень.

Во-вторых, кольца предотвращают попадание масла, находящегося под поршнем, в надпоршневое пространство. Таким образом, кольца в поршне выполняют функцию уплотнителей. Нижнее (нижние) поршневое кольцо называется маслосъемным, а верхнее (верхние) – компрессионным, то есть обеспечивающим высокую степень сжатия смеси.

Когда из карбюратора или инжектора внутрь цилиндра попадает топливно-воздушная или топливная смесь, она сжимается поршнем при его движении вверх и поджигается электрическим разрядом от свечи системы зажигания (в дизеле происходит самовоспламенение смеси за счет резкого сжатия). Образующиеся газы сгорания имеют значительно больший объем, чем исходная топливная смесь, и, расширяясь, резко толкают поршень вниз. Таким образом тепловая энергия топлива преобразуется в возвратно-поступательное (вверх-вниз) движение поршня в цилиндре.

Далее необходимо преобразовать это движение во вращение вала. Происходит это следующим образом: внутри юбки поршня расположен палец, на котором закрепляется верхняя часть шатуна, последний шарнирно зафиксирован на кривошипе коленчатого вала.

Коленвал свободно вращается на опорных подшипниках, что расположены в картере двигателя внутреннего сгорания.

При движении поршня шатун начинает вращать коленвал, с которого крутящий момент передается на трансмиссию и – далее через систему шестерен – на ведущие колеса.

Технические характеристики двигателя.Характеристики двигателя При движении вверх-вниз у поршня есть два положения, которые называются мертвыми точками.

Верхняя мертвая точка (ВМТ) – это момент максимального подъема головки и всего поршня вверх, после чего он начинает движение вниз; нижняя мертвая точка (НМТ) – самое нижнее положение поршня, после которого вектор направления меняется и поршень устремляется вверх.

Расстояние между ВМТ и НМТ названо ходом поршня, объем верхней части цилиндра при положении поршня в ВМТ образует камеру сгорания, а максимальный объем цилиндра при положении поршня в НМТ принято называть полным объемом цилиндра. Разница между полным объемом и объемом камеры сгорания получила наименование рабочего объема цилиндра.

Суммарный рабочий объем всех цилиндров двигателя внутреннего сгорания указывается в технических характеристиках двигателя, выражается в литрах, поэтому в обиходе именуется литражом двигателя. Второй важнейшей характеристикой любого ДВС является степень сжатия (СС), определяемая как частное от деления полного объема на объем камеры сгорания.

У карбюраторных двигателей СС варьирует в интервале от 6 до 14, у дизелей – от 16 до 30. Именно этот показатель, наряду с объемом двигателя, определяет его мощность, экономичность и полноту сгорания топливо-воздушной смеси, что влияет на токсичность выбросов при работе ДВС. Мощность двигателя имеет бинарное обозначение – в лошадиных силах (л.с.

) и в киловаттах (кВт). Для перевода единиц одна в другую применяется коэффициент 0,735, то есть 1 л.с. = 0,735 кВт. Рабочий цикл четырехтактного ДВС определяется двумя оборотами коленчатого вала – по пол-оборота на такт, соответствующий одному ходу поршня.

Если двигатель одноцилиндровый, то в его работе наблюдается неравномерность: резкое ускорение хода поршня при взрывном сгорании смеси и замедление его по мере приближения к НМТ и далее. Для того, чтобы эту неравномерность купировать, на валу за пределами корпуса мотора устанавливается массивный диск-маховик с большой инерционностью, благодаря чему момент вращения вала во времени становится более стабильным.

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания Современный автомобиль, чаше всего, приводится в движение двигателем внутреннего сгорания. Таких двигателей существует огромное множество. Различаются они объемом, количеством цилиндров, мощностью, скоростью вращения, используемым топливом (дизельные, бензиновые и газовые ДВС).

Но, принципиально, устройство двигателя внутреннего сгорания, похоже. Как работает двигатель и почему называется четырехтактным двигателем внутреннего сгорания? Про внутреннее сгорание понятно. Внутри двигателя сгорает топливо. А почему 4 такта двигателя, что это такое? Действительно, бывают и двухтактные двигатели.

Но на автомобилях они используются крайне редко. Четырехтактным двигатель называется из-за того, что его работу можно разделить на четыре, равные по времени, части. Поршень четыре раза пройдет по цилиндру – два раза вверх и два раза вниз. Такт начинается при нахождении поршня в крайней нижней или верхней точке.

У автомобилистов-механиков это называется верхняя мертвая точка (ВМТ) и нижняя мертвая точка (НМТ). Первый такт — такт впуска

Первый такт, он же впускной, начинается с ВМТ (верхней мертвой точки). Двигаясь вниз, поршень, всасывает в цилиндр топливовоздушную смесь. Работа этого такта происходит при открытом клапане впуска. Кстати, существует много двигателей с несколькими впускными клапанами.

Их количество, размер, время нахождения в открытом состоянии может существенно повлиять на мощность двигателя. Есть двигатели, в которых, в зависимости от нажатия на педаль газа, происходит принудительное увеличение времени нахождения впускных клапанов в открытом состоянии.

Это сделано для увеличения количества всасываемого топлива, которое, после возгорания, увеличивает мощность двигателя. Автомобиль, в этом случае, может гораздо быстрее ускориться.

Второй такт — такт сжатия

Следующий такт работы двигателя – такт сжатия. После того как поршень достиг нижней точки, он начинает подниматься вверх, тем самым, сжимая смесь, которая попала в цилиндр в такт впуска. Топливная смесь сжимается до объемов камеры сгорания.

Что это за такая камера? Свободное пространство между верхней частью поршня и верхней частью цилиндра при нахождении поршня в верхней мертвой точке называется камерой сгорания. Клапаны, в этот такт работы двигателя закрыты полностью.

Чем плотнее они закрыты, тем сжатие происходит качественнее. Большое значение имеет, в данном случае, состояние поршня, цилиндра, поршневых колец. Если имеются большие зазоры, то хорошего сжатия не получится, а соответственно, мощность такого двигателя будет гораздо ниже.

Компрессию можно проверить специальным прибором. По величине компрессии можно сделать вывод о степени износа двигателя.

Третий такт — рабочий ход

Третий такт – рабочий, начинается с ВМТ. Рабочим он называется неслучайно. Ведь именно в этом такте происходит действие, заставляющее автомобиль двигаться. В этом такте в работу вступает система зажигания.

Почему эта система так называется? Да потому, что она отвечает за поджигание топливной смеси, сжатой в цилиндре, в камере сгорания. Работает это очень просто – свеча системы дает искру.

Справедливости ради, стоит заметить, что искра выдается на свече зажигания за несколько градусов до достижения поршнем верхней точки. Эти градусы, в современном двигателе, регулируются автоматически «мозгами» автомобиля.

После того как топливо загорится, происходит взрыв – оно резко увеличивается в объеме, заставляя поршень двигаться вниз. Клапаны в этом такте работы двигателя, как и в предыдущем, находятся в закрытом состоянии.

Четвертый такт — такт выпуска

Четвертый такт работы двигателя, последний – выпускной. Достигнув нижней точки, после рабочего такта, в двигателе начинает открываться выпускной клапан. Таких клапанов, как и впускных, может быть несколько.

Двигаясь вверх, поршень через этот клапан удаляет отработавшие газы из цилиндра – вентилирует его.

От четкой работы клапанов зависит степень сжатия в цилиндрах, полное удаление отработанных газов и необходимое количество всасываемой топливно-воздушной смеси.

После четвертого такта наступает черед первого. Процесс повторяется циклически.

А за счет чего происходит вращение – работа двигателя внутреннего сгорания все 4 такта, что заставляет поршень подниматься и опускаться в тактах сжатия, выпуска и впуска? Дело в том, что не вся энергия, получаемая в рабочем такте, направляется на движение автомобиля.

Часть энергии идет на раскручивание маховика. А он, под действием инерции, крутит коленчатый вал двигателя, перемещая поршень в период «нерабочих» тактов.

Газораспределительный механизм (ГРМ) предназначен для впрыска топлива и выпуска отработанных газов в двигателях внутреннего сгорания. Сам механизм газораспределения делится на нижнеклапанный, когда распределительный вал находится в блоке цилиндров, и верхнеклапанный. Верхнеклапанный механизм подразумевает нахождение распредвала в головке блока цилиндров (ГБЦ).

Существуют и альтернативные механизмы газораспределения, такие как гильзовая система ГРМ, десмодромная система и механизм с изменяемыми фазами. Для двухтактных двигателей механизм газораспределения осуществляется при помощи впускных и выпускных окон в цилиндре. Для четырехтактных двигателей самая распространенная система верхнеклапанная, о ней и пойдет речь ниже.

Устройство ГРМ В верхней части блока цилиндров находится ГБЦ (головка блока цилиндров) с расположенными на ней распределительным валом, клапанами, толкателями или коромыслами. Шкив привода распредвала вынесен за пределы головки блока цилиндров.

Для исключения протекания моторного масла из-под клапанной крышки, на шейку распредвала устанавливается сальник. Сама клапанная крышка устанавливается на масло- бензо- стойкую прокладку. Ремень ГРМ или цепь одевается на шкив распредвала и приводится в действие шестерней коленчатого вала.

Для натяжения ремня используются натяжные ролики, для цепи натяжные «башмаки». Обычно ремнем ГРМ приводится в действие помпа водяной системы охлаждения, промежуточный вал для системы зажигания и привод насоса высокого давления ТНВД (для дизельных вариантов).

С противоположной стороны распределительного вала посредством прямой передачи или при помощи ремня, могут приводиться в действие вакуумный усилитель, гидроусилитель руля или автомобильный генератор.

Распредвал представляет собой ось с проточенными на ней кулачками. Кулачки расположены по валу так, что в процессе вращения, соприкасаясь с толкателями клапанов, нажимают на них точно в соответствии с рабочими тактами двигателя.

Существуют двигатели и с двумя распредвалами (DOHC) и большим числом клапанов. Как и в первом случае, шкивы приводятся в действие одним ремнем ГРМ и цепью. Каждый распредвал закрывает один тип клапанов впускных или выпускных.

Клапан нажимается коромыслом (ранние версии двигателей) или толкателем. Различают два вида толкателей. Первый – толкатели, где зазор регулируется калибровочными шайбами, второй – гидротолкатели.

Гидротолкатель смягчает удар по клапану благодаря маслу, которое находится в нем. Регулировка зазора между кулачком и верхней частью толкателя не требуется.

Принцип работы ГРМ

Весь процесс газораспределения сводится к синхронному вращению коленчатого вала и распределительного вала. А так же открыванию впускных и выпускных клапанов в определенном месте положения поршней. Для точного расположения распредвала относительно коленвала используются установочные метки.

Перед одеванием ремня газораспределительного механизма совмещаются и фиксируются метки. Затем одевается ремень, «освобождаются» шкивы, после чего ремень натягивается натяжным(и) роликами.

При открывании клапана коромыслом происходит следующее: распредвал кулачком «наезжает» на коромысло, которое нажимает на клапан, после прохождения кулачка, клапан под действием пружины закрывается. Клапаны в этом случае располагаются v-образно.

Если в двигателе применены толкатели, то распредвал находится непосредственно над толкателями, при вращении, нажимая своими кулачками на них. Преимущество такого ГРМ малые шумы, небольшая цена, ремонтопригодность. В цепном двигателе весь процесс газораспределения тот же, только при сборке механизма, цепь одевается на вал совместно со шкивом.

Кривошипно-шатунный механизм (далее сокращенно – КШМ) – механизм двигателя. Основным назначением КШМ является преобразование возвратно-поступательных движений поршня цилиндрической формы во вращательные движения коленчатого вала в двигателе внутреннего сгорания и, наоборот.

Устройство КШМ Поршень

Поршень имеет вид цилиндра, изготовленного из сплавов алюминия. Основная функция этой детали заключается в превращении в механическую работу изменение давления газа, или наоборот, – нагнетание давления за счет возвратно-поступательного движения.

Поршень представляет собой сложенные воедино днище, головку и юбку, которые выполняют совершенно разные функции. Днище поршня плоской, вогнутой или выпуклой формы содержит в себе камеру сгорания.

Головка имеет нарезанные канавки, где размещаются поршневые кольца (компрессионные и маслосъемные). Компрессионные кольца исключают прорыв газов в картер двигателя, а поршневые маслосъемные кольца способствуют удалению излишков масла на внутренних стенках цилиндра.

В юбке расположены две бобышки, обеспечивающие размещение соединяющего поршень с шатуном поршневого пальца.

Изготовленный штамповкой или кованый стальной (реже – титановый) шатун имеет шарнирные соединения. Основная роль шатуна состоит в передаче поршневого усилия к коленчатому валу. Конструкция шатуна предполагает наличие верхней и нижней головки, а также стержня с двутавровым сечением.

В верхней головке и бобышках находится вращающийся («плавающий») поршневой палец, а нижняя головка – разборная, позволяя, тем самым, обеспечить тесное соединение с шейкой вала.

Современная технология контролируемого раскалывания нижней головки позволяет обеспечить высокую точность соединения ее частей.

Изготовленный из стали или чугуна высокой прочности коленчатый вал состоит из шатунных и коренных шеек, соединенных щеками и вращающихся в подшипниках скольжения. Щеки создают противовес шатунным шейкам.

Основная функция коленчатого вала состоит в получении усилия от шатуна для преобразования его в крутящий момент.

Внутри щек и шеек вала предусмотрены отверстия для подачи под давлением масла системой смазки двигателя.

Маховик устанавливается на конце коленчатого вала. На сегодняшний день находят широкое применение двухмассовые маховики, имеющие вид двух, упруго соединенных между собой, дисков. Зубчатый венец маховика принимает непосредственное участие в запуске двигателя через стартер.

Блок и головка цилиндров

Блок цилиндров и головка блока цилиндров отливаются из чугуна (реже – сплавов алюминия). В блоке цилиндров предусмотрены рубашки охлаждения, постели для подшипников коленчатого и распределительного валов, а также точки крепления приборов и узлов. Сам цилиндр выполняет функцию направляющей для поршней.

Головка блока цилиндра располагает в себе камеру сгорания, впускные-выпускные каналы, специальные резьбовые отверстия для свечей системы зажигания, втулки и запрессованные седла. Герметичность соединения блока цилиндров с головкой обеспечены прокладкой.

Кроме того, головка цилиндра закрыта штампованной крышкой, а между ними, как правило, устанавливается прокладка из маслостойкой резины.

В целом, поршень, гильза цилиндров и шатун формируют цилиндр или цилиндропоршневую группу кривошипно-шатунного механизма. Современные двигатели могут иметь до 16 и более цилиндров.Источник: autoustroistvo.ru

Устройство автомобилей



При первоначальном проворачивании коленчатого вала системе пуска необходимо преодолеть моменты сопротивления следующих составляющих:

• момент сил трения, возникающих между поверхностями сопряженных деталей двигателя и во вспомогательных механизмах, имеющих привод от коленчатого вала;
• момент инерционных сил, которые появляются в процессе разгона двигателя, создаваемых движущимися деталями. Основную долю момента инерционных сил составляет момент инерции маховика;
• момент сопротивления тепловых циклов горючей смеси, определяемый затратами энергии на расширение и сжатие заряда в цилиндрах двигателя. Эта составляющая зависит от величины компрессии в цилиндрах, степени сжатия и рабочего объема двигателя.

Суммарный момент сопротивления зависит, также, от типа и мощности двигателя, а также от его температуры и технического состояния. Так, с понижением температуры увеличивается вязкость масла смазывающей системы, что приводит к увеличению момента сил трения.

Система пуска должна обладать достаточной мощностью, чтобы преодолеть моменты сопротивления, заставив вращаться коленчатый вал с частотой, необходимой для запуска двигателя.

За все время существования двигателей внутреннего сгорания изобретатели и конструкторы разработали и испробовали на практике разнообразные способы пуска двигателей. И в современных двигателях можно встретить разные по принципу действия и конструкции пусковые устройства.

При этом используемый в двигателе способ пуска во многом определяется назначением и характером работы машины, а также условиями, в которых она эксплуатируется.

Классификация систем пуска двигателя

Поршневые двигатели внутреннего сгорания можно запустить, раскручивая коленчатый вал различными способами:

Мускульный пуск

Мускульный пуск осуществляется вручную при помощи пусковой рукоятки (или другого аналогичного устройства), либо проворачиванием вывешенного ведущего колеса, когда второе ведущее колесо заторможено (опирается на дорогу и не вращается благодаря дифференциалу). В данном способе источником энергии для проворачивания коленчатого вала двигателя является мускульная сила человека.

Мускульный пуск применяется на современных автомобилях только в случае отказа штатной системы пуска. Он достаточно опасен с точки зрения травмирования человека, поэтому требует особой осторожности при применении.

Запускать дизельный двигатель при помощи мускульного пуска значительно сложнее и опаснее, чем двигатель с принудительным воспламенением из-за высокой степени сжатия в цилиндрах.

В последние годы на легковых автомобилях производителями не предусматриваются штатные устройства для мускульного пуска двигателя.

Пуск методом буксировки

Методом буксировки двигатель можно запустить при помощи другого транспортного средства либо с использованием мускульной силы группы людей или животных (лошадей, мулов и т. п.). Буксированием автомобиль разгоняется до некоторой скорости, после чего водитель включает передачу КПП (обычно 3-ю) и плавно включает сцепление, заставляя коленчатый вал крутиться. Данный метод пуска двигателя не применим для автомобилей, оборудованных автоматической коробкой передач.

Пуск от электродвигателя

Пуск от электрического двигателя постоянного тока — стартера, использующего для своей работы энергию аккумуляторной батареи автомобиля.

Этот способ наиболее удобен и практичен, поэтому применяется в подавляющем большинстве систем пуска современных автомобильных двигателей.

Стартер конструктивно объединяет электродвигатель постоянного тока, привод с обгонной муфтой, соединяющий стартер с венцом маховика, и электрическое реле включения электродвигателя.

Пуск с помощью вспомогательного двигателя — «пускача»

Пуск основного двигателя от вспомогательного двигателя внутреннего сгорания малой мощности, который запускается от других источников энергии, в том числе – вручную.

Этот способ нередко применяется в тракторных двигателях, поскольку позволяет легко запустить двигатель большой мощности с высокой степенью сжатия, свойственной дизелям, мало зависит от степени заряда аккумуляторной батареи, поэтому применим в любых условиях, в том числе вдали от населенных пунктов. В качестве пусковых двигателей обычно используют небольшие карбюраторные двигатели, называемые «пускачами».

Пневматический пуск

Пневматический пуск осуществляется с использованием энергии сжатого воздуха, который накапливается в специальных баллонах при работе основного двигателя. Этот способ пуска ДВС в автомобильном транспорте применения не нашел; его чаще используют для запуска судовых и тепловозных двигателей, а также дизелей тяжелой бронетанковой техники.

Инерционный пуск с использованием энергии вращающегося маховика, накопившего энергию во время работы двигателя — может использоваться для запуска двигателя после кратковременной остановки.

Впрочем, известны инерционные системы пуска, в которых тяжелый маховик первоначально раскручивался вручную, после чего его энергия использовалась для пуска двигателя и после длительной стоянки.

К инерционному пуску можно отнести пуск двигателя, заглохшего во время движения транспортного средства – включение какой-либо передачи КПП при плавном включении сцепления позволяет раскрутить коленчатый вал от вращающихся колес. Такой способ пуска двигателя иногда еще называют ротационным.

Непосредственный пуск

Непосредственный пуск (Direct Start) – перспективный способ пуска двигателя внутреннего сгорания без применения внешних источников механической энергии, предложенный известной фирмой Bosch.

Оригинальность этого способа пуска заключается в том, что с помощью бортового компьютера определяется, какой из цилиндров двигателя наиболее подходит для выполнения такта рабочего хода (поршень находится чуть за пределами верхней мертвой точки), после чего в него подается и воспламеняется небольшая порция горючей смеси – двигатель начинает работать.

• По ряду причин этот способ можно использовать в двигателях с числом цилиндров не менее четырех.
• Работы над воплощением этой идеи в настоящее время ведутся, и вполне возможно, электрическую систему пуска заменит более эффективный и удобный непосредственный пуск.

Пиротехнический пуск

Еще один редкий способ запуска двигателя. Пиротехнический пуск — способ с использованием пиротехнических веществ, например, пороха, не получивший применения на автомобилях.

Этот способ технологически похож на пневматический пуск, и отличается тем, что не требует запаса сжатого воздуха — давление пуска обеспечивают пороховые газы, образующиеся при сгорании пиропатрона, который можно воспламенить электрической искрой или ударом обыкновенного молотка по капселю.

В настоящее время пиротехнический пуск используется на некоторых моделях снегоходов и моторных судовых шлюпок, поскольку удобен тем, что в некоторых условиях для пуска двигателя другие источники энергии недоступны.

Основное требование, предъявляемое к системам пуска двигателя – обеспечение достаточной частоты вращения коленчатого вала, для чего необходим крутящий момент определенной величины. При этом система пуска должна надежно функционировать в любых условиях эксплуатации двигателя внутреннего сгорания, и минимально расходовать запасы собственных источников энергии транспортного средства.

Вспомогательные устройства пуска двигателя

К системе пуска относятся и устройства, облегчающие пуск холодного двигателя, особенно при низких температурах окружающей среды.

Такие устройства в момент пуска холодного двигателя позволяют улучшить искрообразование (в двигателях с принудительным воспламенением смеси), обеспечить подачу в цилиндры горючей смеси необходимого качества и количества, выполняют продувку цилиндров, а также предварительный подогрев горючей смеси, смазочного материала, охлаждающей жидкости и деталей основных механизмов двигателя.

Особенно затруднен пуск холодного двигателя, оборудованного газовой и дизельной системой питания в зимнее время. Здесь, наряду с перечисленными выше причинами, имеют место и специфические трудности пуска, обусловленные характеристиками используемого топлива и типом системы питания.

Так, газовое топливо при выходе из баллонов нуждается в подогреве (газообразное) или испарении (жидкий газ).

Для того, чтобы подогреватель или испаритель начали функционировать, необходимо изначально запустить и прогреть двигатель, поскольку в подогревателе используются отработавшие газы, а в испарителе — горячая жидкость системы охлаждения.

Очевидно, в холодном состоянии системы двигателя не могут обеспечить нормальный подогрев газа перед подачей его в редуктор и смеситель. Поэтому пуск двигателя в газобаллонных автомобилях обычно осуществляется на бензине, а после некоторого прогрева двигателя переключают систему питания на газообразное топливо.

Для дизелей дополнительной причиной затруднения пуска является холодный воздух.

Поскольку дизельный двигатель использует для воспламенения горючей смеси сильное сжатие воздуха, то очевидно, что холодный воздух при одной и той же степени сжатия прогреется меньше, чем теплый воздух, и воспламенение смеси будет затруднено или даже невозможно.

Кроме того, высокая степень сжатия в дизелях, характеризующаяся значительным компрессионным сопротивлением, создает дополнительное препятствие работе системы пуска (стартера или пускового двигателя), и при запуске трудно раскрутить коленчатый вал до нужной частоты.

Для устранения описанных причин затрудненного пуска дизелей применяются такие конструкторские решения, как предварительный подогрев воздуха во впускном трубопроводе с помощью специальных электронагревательных свечей, а также декомпрессоры — устройства, снижающие компрессию двигателя в момент раскручивания коленчатого вала перед пуском двигателя. Декомпрессоры обычно открывают клапана (впускной, выпускной или оба), что облегчает стартеру раскручивание коленчатого вала до нужной частоты, а после отключения декомпрессора двигатель запускается. Кроме того, декомпрессор может быть использован для аварийной остановки двигателя в случае необходимости — снижение компрессии в цилиндрах исключает возгорание горючей смеси, и дизель глохнет.

1. Конструктивно декомпрессор представляет собой систему тяг и рычагов с ручным или электромагнитным приводом, воздействующих на штанги толкателей и открывающих клапаны ГРМ.
2. В условиях очень низких температур для облегчения пуска двигателя нередко применяют эфиросодержащие жидкости, впрыскиваемые в небольшом количестве во впускной тракт системы питания.
3. В холодное время года наиболее удобным и надежным средством облегчения пуска двигателей являются предпусковые подогреватели.
4. ***
5. Автомобильные стартеры

Главная страница

Специальности

Учебные дисциплины

Олимпиады и тесты

Система электрического пуска двигателя

В систему электрического пуска двигателя входят механические и электрические узлы, которые обеспечивают проворачивание двигателя при его пуске. В начале прошлого века двигатель проворачивали вручную, с помощью заводной рукоятки. В состав современных схем электрического пуска двигателя входят следующие компоненты:

Стартер

Стартер — это, обычно, электродвигатель мощностью от 0,5 до 2,6 л.с. (от 0,4 кВт до 2,0 кВт).

Рис. Пример типичного стартера с тяговым реле

Аккумуляторная батарея

Аккумуляторная батарея должна иметь необходимую емкость и быть заряженной, по крайней мере, на 75%, чтобы обеспечить ток и напряжение, необходимые для нормальной работы стартера.

Тяговое реле

Стартер потребляет большой пусковой ток, и в системе должны быть предусмотрены средства включения и выключения стартера. Для непосредственного включения и выключения стартера потребовался бы очень мощный выключатель. Вместо этого используется слаботочный переключатель (замок/выключатель зажигания), который управляет специальным реле, коммутирующим большой пусковой ток.

Механизм привода двигателя

Механический привод двигателя от стартера осуществляется с помощью небольшой шестерни, установленной на валу стартера, которая вводится в зацепление с зубчатым венцом, стоящим на маховике двигателя, и обеспечивает передачу крутящего момента со стартера на коленчатый вал двигателя, заставляя его вращаться.

Замок/выключатель зажигания

Замок/выключатель зажигания и блокировочные выключатели управляют работой стартера.

Блокировочный выключатель стартера (ПРИ ВКЛЮЧЕННОМ СЦЕПЛЕНИИ)

Этот выключатель блокирует включение стартера в случае, если переключатель скоростей не находится в положении парковки или на нейтрали, или педаль сцепления — отпущена.

Рис. Типичная схема электрического пуска двигателя. Обратите внимание на то, что в первый момент при повороте ключа зажигания в положение «пуск» напряжение подается одновременно и на втягивающую обмотку и на удерживающую обмотку тягового реле. Как только контактный диск электромагнита замыкает клеммы В и М, через обмотку стартера начинает течь ток от аккумуляторной батареи

• Проследите, как ведет себя при пуске двигателя освещение салона
• При диагностике причины нарушения нормального пуска двигателя откройте дверь автомобиля и проследите за тем, как изменяется яркость лампочек освещения салона.
• Яркость свечения лампы освещения зависит от напряжения ее питания.
• При нормальной работе стартера яркость освещение салона слегка уменьшается.
• Если яркость освещения не изменяется, то причиной нарушения, обычно, является обрыв в цепи управления системой пуска.
• Если освещение почти или полностью гаснет, то причиной нарушения, скорее всего, является короткое замыкание или пробой на массу обмоток возбуждения стартера или неисправность аккумуляторной батареи.

Не стучите по стартеру!

В прошлом нередко можно было наблюдать, как техник стучал по стартеру, пытаясь выяснить, почему он не работает. Часто под действием ударной нагрузки происходило выравнивание или смещение токосъемных щеток, ротора и вкладышей подшипников. Во многих случаях после удара по стартеру его работоспособность — пусть даже и ненадолго — восстанавливалась.

Но в конструкции большинства современных стартеров используются постоянные магниты, которые отличаются хрупкостью и при ударе по стартеру могут расколоться. Разбитый магнит распадается на несколько слабых магнитов.

В ряде первых конструкций стартеров с постоянными магнитами, магниты приклеивались к корпусу статора.

При сильном ударе по стартеру эти магниты разлетались на куски, которые, попав на ротор или в гнезда подшипников, приводили стартер в полную негодность.

Cистема запуска двигателя. Стартер

Система запуска двигателя предназначена для создания первичного крутящего момента коленвала двигателя с оборотами, необходимыми для образования нужной степени сжатия, для воспламенения горючей смеси. Управление системой запуска может быть ручным, автоматическим и дистанционным.

Система пуска двигателя состоит из основных функциональных устройств:

1. Аккумуляторная батарея
2. Стартер
3. Механизмы управления запуска (замок зажигания, блок управления автоматическим пуском, система дистанционного управления)
4. Соединительные провода большого сечения (многопроволочные медные).

Предъявляемые требования к системе запуска:

• надежность работы стартера (отсутствие поломок в 45-50 тыс. км. пробега)
• возможность уверенного запуска в условиях пониженных температур
• способность системы к многоразовым пускам в течение короткого времени.

Устройство стартера автомобиля

Основным узлом системы запуска двигателя является стартер. Представляет собой электродвигатель постоянного тока напряжением 12 вольт и, развивающий на холостом ходу примерно 5000 обмин.

Стартер состоит из пяти основных элементов:

1. Корпус стартера выполнен из стали, имеет форму цилиндра. На внутреннюю стенку корпуса крепятся обмотки возбуждения (обычно четыре) совместно с сердечниками (полюсами). Крепеж происходит винтовым соединением. Винт закручивается в сердечник, который прижимает обмотку к стенке. Корпус имеет резьбовые технологические отверстия для крепления передней части, в которой происходит движение обгонной муфты.
2. Якорь стартера представляет собой ось из легированной стали, на которую запрессован сердечник якоря и коллекторные пластины. Сердечник имеет пазы для укладки обмоток якоря. Концы обмоток надежно крепятся к коллекторным пластинам. Коллекторные пластины расположены по кругу и жестко установлены на диэлектрической основе. Диаметр сердечника напрямую связан с внутренним диаметром корпуса (совместно с обмотками). Якорь крепится в передней крышке стартера и в задней крышке при помощи втулок, изготовленных из латуни, реже из меди. Втулки одновременно являются и подшипниками.
3. Втягивающее реле или тяговое реле устанавливается на корпус стартера. В корпусе тягового реле, в задней части находятся силовые контакты – «пятаки», и подвижный контакт-перемычка, выполненные из мягких металлов. «Пятаки» представляют собой обыкновенные болты, запрессованные в эбонитовую крышку тягового реле. При помощи гаек к ним крепятся силовые провода от аккумулятора и от плюсовых щеток стартера. Сердечник тягового реле соединяется, через подвижное «коромысло» с обгонной муфтой, в простонародье именуемой бендиксом.
4. Обгонная муфта (бендикс) крепится подвижно на вал якоря и представляет собой роликовый механизм, который связан с шестерней зацепления с венцом маховика. Конструкция собрана так, что при подаче крутящего момента на бендикс в одну сторону, ролики, находящиеся в сепараторе выходят из пазов сепаратора и жестко фиксируют шестерню к наружной обойме. При вращении в противоположную сторону ролики западают в сепаратор, и шестерня вращается независимо от наружной обоймы.
5. Щеткодержатель элемент стартера, через который подается рабочее напряжение на медно-графитные щетки, а затем передается на коллекторные пластины якоря. Выполнен щеткодержатель в виде диэлектрической обоймы с металлическими вставками, внутри которых находятся щетки. Контакты щеток (мягкий многожильный провод) при помощи точечной сварки привариваются к полюсным пластинам. Полюсными пластинами обычно являются «хвосты» обмоток возбуждения.

Принцип работы пусковой системы и стартера

Этапы работы стартера следующие: стыковка с зубчатым венцом маховика, пуск стартера, расстыковка стартера.

На деле это выглядит следующим образом: при включении замка зажигания и повороте ключа в положение «запуск», по цепи «+» АКБ — замок зажигания — обмотка тягового реле — «+» выхода стартера — плюсовая щетка — обмотка якоря — минусовая щетка, срабатывает тяговое реле. Под действием сердечника реле подвижный контакт замыкает силовые пятаки, через которые подается ток от АКБ на плюсовой провод стартера. Плюс стартера соединен с плюсовой полюсной пластиной и плюсовыми щётками. Минус по умолчанию подключен постоянно.

После подачи тока вокруг обмоток якоря и обмоток возбуждения возникают магнитные потоки, которые направлены в одну сторону а, как известно, одинаковые полюса магнита отталкиваются друг от друга, так возникает круговое движение якоря.

В момент срабатывания втягивающего реле, «коромысло» приходит в движение вместе сердечником реле и выталкивает бендикс на шлицах якоря, в сторону венца маховика.

Якорь в этот момент начинает вращаться и приводит в действие маховик.

Если двигатель автомобиля завелся, а ключ зажигания еще не отпущен, наступает момент, когда обороты двигателя превышают обороты стартера, в этом случае срабатывает обгонный механизм бендикса.

Для дизельных двигателей или двигателей большой мощности, применяется другой механизм подачи вращения на бендикс. Применяется редуктор, встроенный в корпус стартера.

Редуктор представляет собой механизм привода трансмиссии, т.е. по внутренней зубчатой обойме вращаются три сателлита, которые и приводят в действие вал, на котором подвижно находится бендикс.

Достоинство таких стартеров в малых габаритах и большой мощности.

РЕКОМЕНДУЕМ ТАКЖЕ ПРОЧИТАТЬ:

Система электропуска двигателя: назначение. Стартер: устройство, работа

Система запуска двигателя, как следует из названия, предназначена для запуска двигателя автомобиля. Система обеспечивает вращение двигателя со скоростью, при которой происходит его запуск.

На современных автомобилях наибольшее распространение получила стартерная система запуска. Система запуска двигателя входит в состав электрооборудования автомобиля. Питание системы осуществляется постоянным током от аккумуляторной батареи.

• Система запуска имеет следующее устройство:
• · стартер с тяговым реле и механизмом привода;
• · замок зажигания;
• · комплект соединительных проводов.

Стартер создает необходимый крутящий момент для вращения коленчатого вала двигателя. Он представляет собой электродвигатель постоянного тока. Конструктивно стартер состоит из статора (корпуса), ротора (якоря), щеток со щеткодержателем, тягового реле и механизма привода.

Тяговое реле обеспечивает питание обмоток стартера и работу механизма привода. Для выполнения своих функций тяговое реле имеет обмотку, якорь и контактную пластину. Внешнее подключение к тяговому реле осуществляется через контактные болты.

Механизм привода предназначен для механической передачи крутящего момента от стартера на коленчатый вал двигателя.

Конструктивными элементами механизма являются: рычаг привода (вилка) с поводковой муфтой и демпферной пружиной, муфта свободного хода (обгонная муфта), ведущая шестерня.

Передача крутящего момента осуществляется путем зацепления ведущей шестерни с зубчатым венцом маховика коленчатого вала.

Замок зажигания при включении обеспечивает подачу постоянного тока от аккумуляторной батареи к тяговому реле стартера.

Система запуска, устанавливаемая на бензиновые и дизельные двигатели, имеет аналогичную конструкцию. Для облегчения запуска дизельных двигателей в холодное время система запуска может оборудоваться свечами накаливания, которые подогревают воздух во впускном коллекторе. С этой же целью на автомобилях применяются системы предпускового подогрева.

1. Дальнейшим развитием системы запуска двигателя являются:
2. · система автоматического запуска двигателя;
3. · система интеллектуального доступа в машину и запуска двигателя;
4. · система Стоп-Старт;
5. · система непосредственного запуска Direct Start.

Работа системы запуска осуществляется следующим образом. При повороте ключа в замке зажигания ток от аккумуляторной батареи поступает на контакты тягового реле. При протекании тока по обмоткам тягового реле происходит втягивание якоря. Якорь тягового реле перемещает рычаг механизма привода и обеспечивает зацепление ведущей шестерни с зубчатым венцом маховика.

При движении якорь также замыкает контакты реле, при котором происходит питание током обмоток статора и якоря. Стартер начинает вращаться и раскручивает коленчатый вал двигателя.

Как только происходит запуск двигателя, обороты коленчатого вала резко возрастают. Для предотвращения поломки стартера срабатывает обгонная муфта, которая отсоединяет стартер от двигателя. При этом стартер может продолжать вращаться.

При повороте ключа в замке зажигания стартер останавливается. Возвратная пружина тягового реле перемещает якорь, который в свою очередь возвращает механизм привода в исходное положение.

Система электропуска предназначена для предания вращения КВ двигателя с пусковой частотой, при которой обеспечиваются необходимые условия смесеобразования, воспламенения рабочей смеси.

Основными частями стартера являются: стальной цилиндрический корпус с 4 полюсными сердечниками и обмоткой возбуждения, якорь, в пазах которого уложена обмотка, коллектор и 4 щетки, укрепленные на передней крышке корпуса стартера. Обмотка возбуждения стартера включена последовательно в обмотку якоря.

Вал якоря стартера вращается во втулках. С валом якоря связана шестерня, вводимая в зацепление с зубчатым венцом маховика во время пуска двигателя.

Взаимодействие элементов стартера при пуске двигателя происходит следующим образом.

При замыкании контактов выключателя по обмотке тягового реле проходит ток, сердечник электромагнита втягивается внутрь обмотки, а соединенный с ним рычаг перемещает шестерню привода и вводит ее в зацепление с зубчатым венцом маховика.

При полном зацеплении зубчатой передачи сердечник через контактный диск замыкает контакты, и ток АКБ поступает в обмотку электродвигателя. Якорь электродвигателя начинает вращаться и передает крутящий момент через шестерню и зубчатый венец маховика на КВ двигателя.

После пуска двигателя выключатель размыкает контакты, и цепь обмотки электродвигателя прерывается. Под действием пружины контактный диск и шестерня механизма привода возвращаются в исходное положение.

Приборы освещения и световой сигнализации: назначение, расположение на автомобиле, устройство, включение в схему электроснабжения. Система головного света фар европейская и американская.

• Совокупность приборов освещения и сигнальных устройств, расположенных снаружи и внутри автомобиля, называется системой освещения. Система освещения выполняет следующие функции:
• · освещение дорожного полотна, обочины и расположенных на них объектов в условиях ограниченной видимости;
• · предоставление информации другим участникам движения о наличии на дороге транспортного средства, его размерах, характере движения, совершаемых маневрах, а также принадлежности;

· освещение салона автомобиля, а также других его частей (багажного отсека, подкапотного пространства и др.) в темное время суток.

1. Система освещения автомобиля включает следующие основные конструктивные элементы:
2. · передняя фара;
3. · передняя противотуманная фара;
4. · задний фонарь;
5. · задний противотуманный фонарь;
6. · фонарь освещения номерного знака;
7. · приборы внутреннего освещения;
8. · аппаратура управления.
9. Передняя фара

Передняя фара (другое название –головная фара, блок-фара) освещает дорогу впереди автомобиля, а также представляет информацию другим участникам движения, находящимся впереди транспортного средства. Передние фары устанавливаются попарно симметрично с правой и левой стороны автомобиля. На современных автомобилях в дополнение к передним фарам может устанавливаться система ночного видения.

• Передняя фара выполнена, как правило, в едином корпусе, в котором объединены следующие световые приборы:
• · ближний свет;
• · дальний свет;
• · габаритный огонь;
• · указатель поворотов;
• · дневные ходовые огни.

Ближний свет фары служит для освещения дороги при наличии впереди других участников движения. Ближний свет ассиметричный, при правостороннем движении лучше освещена правая часть дороги и обочины.

Дальний свет используется при отсутствии впереди других участников движения. Он представляет собой симметричный световой луч высокой интенсивности. Габаритный огонь используется для обозначения размеров транспортного средства.

Габаритный огонь устанавливается также в заднем фонаре.

Указатель поворота может устанавливаться как в блок-фаре, так и вне ее в передней части автомобиля. Указатель поворота используется для информирования других участников движения о намерении совершить маневр (поворот, разворот, смену полосы движения).

Указатель поворота устанавливается также в заднем фонаре. Помимо этого с боковой стороны автомобиля предусматривается повторитель указателя поворота. В последнее время повторитель указателя поворота стало популярно размещать в наружном зеркале заднего вида.

Все указатели поворота должны работать синхронно.

В качестве сигнала поворота используется источник света желтого цвета, работающий в режиме мигания. Частота работы указателя должна составлять 1-2 мигания в минуту.

Указатель поворота может иметь два режима работы: постоянный (пока не отключат), разовый (три-пять миганий при нажатии). Указатель поворота управляется с помощью соответствующего переключателя.

Конструкция переключателя предусматривает автоматическое выключение сигнала при возвращении рулевого колеса в нейтральное положение.

Указатель поворота работает совместно с рядом систем активной безопасности: система помощи при перестроении, система помощи движению по полосе. Указатели поворота также используются в качестве сигнала аварийной остановки.

В некоторых странах предусмотрено использование дневных ходовых огней, которые предназначаются для повышения видимости транспортного средства в дневное время. Дневные ходовые огни представляют собой автоматически или вручную управляемый ближний свет фар полной или пониженной интенсивности. В некоторых случаях может использоваться дальний свет фар пониженной интенсивности.

1. Устройство фары
2. Несмотря на различия по форме, конструкции, цвету, материалам можно выделить следующее общее устройство фары:
3. · корпус;
4. · источник света;
5. · отражатель;
6. · рассеиватель.

Корпус служит основой для размещения и крепления остальных элементов фары. Он выполняется, как правило, из пластмассы. В качестве источников света используются различные ламы: накаливания – вольфрамовые, галогенные, газоразрядные –ксеноновые. Все большую популярность у автопроизводителей завоевывают светодиодные источники света.

Вольфрамовые лампы самые дешевые по цене и имеют низкую световую интенсивность. Поэтому данные лампы используются в качестве источника света габаритных огней, указателей поворота, стоп-сигнала, фонаря заднего ходя, приборов внутреннего освещения.

Галогенные лампы являются самым распространенным источником ближнего и дальнего света фары.

Для каждого из видов головного освещения может использоваться одна лампа (например, Н4 с двумя нитями накаливания) или две раздельные лампы (например, Н7 с одной нитью накаливания).

Большой популярностью в нашей стране пользуются ксеноновые лампы, которые могут использоваться как для ближнего, так и для дальнего света. Светодиодные источники света используются в основном для реализации сигнальных функций: стояночные огни, стоп-сигнал, сигнал поворота, дневные ходовые огни. Реже светодиоды можно увидеть в качестве источника головного света.

Отражатель в конструкции фары отвечает за формирование пучка света. Простейший отражатель имеет параболическую форму. Современные отражатели имеют более сложную форму. Отражатель изготавливается из пластмассы. Для создания зеркальной поверхности наносится тонкая пленка алюминия и покрывается лаком.

Рассеиватель пропускает световой поток и в зависимости от конструкции преломляет его. Другая функция рассеивателя – защита фары от внешних воздействий. Рассеиватель изготавливается из прозрачного пластика, реже из стекла.

Способы облегчения пуска двигателя

Индивидуальные подогреватели для подогрева и разогрева двигателя применяют в полевых условиях при работе автомобилей на длительных рейсах с отрывом от своих баз, а также в тех случаях, когда в местах открытого хранения автомобилей отсутствуют источники тепловой энергии. Существуют подогреватели различных типов.

По виду теплоносителя подогреватели могут быть подразделены на:

• воздушные и газовоздушные
• жидкостные и парожидкостные
• воздушно-жидкостные, включаемые в систему охлаждения двигателя

Для двигателей с жидкостной системой охлаждения наиболее эффективны жидкостные и, в частности, подогреватели термосифонного типа.

Подогреватель этого типа состоит из малогабаритного жаротрубного водогрейного котла, соединенного трубопроводами с рубашкой охлаждения и радиатором. Воду в котле нагревают чаще всего паяльной лампой. Подогрев двигателя осуществляется за счет циркуляции охлаждающей жидкости под действием гравитационного (термосифонного) напора.

Горячими газами, выходящими из этого подогревателя, обогревают также и масляный картер.

Недостатками таких обогревателей являются большая длительность разогрева двигателя и выброс пламени наружу, что делает их опасными в пожарном отношении.

В последних конструкциях жидкостных подогревателей термосифонного типа применяется цилиндрический теплообменник с большой длиной прохождения горячих газов, исключающий выброс пламени. Примером такой конструкции может служить подогреватель П-100 и семейство подогревателей ПЖ.

Подогреватель П-100 представляет собой котел, состоящий из камеры сгорания 10, жаровой трубы 12, обратного газохода 7 и двух жидкостных рубашек 8, соединяющихся между собой. Воздух в камеру сгорания 10 подается вентилятором 5, приводимым во вращение электродвигателем, а топливо (бензин) по топливопроводу 6 поступает самотеком из поплавковой камеры 1 через жиклер с электромагнитным клапаном 2.

Для воспламенения топлива при пуске служит свеча 4 накаливания. Продукты сгорания проходят по жаровой трубе 12 и обратному газоходу 7, нагревая жидкость в рубашках котла, затем через выпускной патрубок 11 направляются под картер двигателя для прогрева масла. Подогреватель присоединяется к системе охлаждения двигателя при помощи двух патрубков 3 и 9 и соединительных труб с резиновыми шлангами. Подогреватель П-100 приспособлен для работы на воде и антифризе. Продолжительность пуска подогревателя 40 сек. Прогрев двигателя автомобиля типа ЗИЛ при окружающей температуре — 40°С длится 20 мин.

Охлаждающие жидкости с низкой температурой замерзания (антифризы) применяют в качестве средства, предупреждающего замерзание воды в системе охлаждения двигателей. Применение охлаждающих жидкостей в сочетании с маловязкими маслами и различными вспомогательными средствами, улучшающими смесеобразование, обеспечивает надежный пуск двигателя при температурах до —25 — 30°С.

Наиболее распространенными являются антифризы марок 40 и 65 состоящие из этиленгликоля (соответственно 53 и 66%) и воды (47 и 34%), замерзающие при температуре 40 и 65°С ниже нуля.

Преимуществом этиленгликоля является, во-первых, малое увеличение в объеме при замерзании. Так, при 40% содержании его в воде объем смеси при замерзании увеличивается всего на 0,25%, тогда как объем воды возрастает на 9%. Во-вторых, смесь этиленгликоля с водой замерзает до состояния рыхлой массы, что не опасно в смысле повреждения системы охлаждения двигателя.

Важным эксплуатационным свойством этиленгликоля является также высокая точка кипения ( + 197°С при 760 мм рт. ст.), что обусловливает при нагреве смеси до 100°С испарение из нее воды, а не этиленгликоля.

Это обстоятельство позволяет заправлять систему охлаждения смесью один раз в течение всего зимнего сезона, добавляя только воду.

К недостаткам этиленгликолевого антифриза относятся его гигроскопичность, способность к сильному расширению при нагревании и токсичность. Вследствие гигроскопичности этиленгликоля (он поглощает до 60% воды) могут изменяться его концентрация и температура замерзания. Свойство значительного теплового расширения обусловливает необходимость поддерживать в системе охлаждения температуру не выше +85°С и заполнять систему охлаждения на 5—6% меньше ее емкости, чтобы не вызвать выбрасывания антифриза наружу через наливную горловину радиатора.

Поскольку этиленгликоль представляет собой яд, при обращении с ним следует соблюдать соответствующие правила по технике безопасности и в частности, при попадании антифриза на руки или другие части тела необходимо тщательно мыть их водой с мылом.

Вспомогательные средства, облегчающие пуск двигателя

При эксплуатации автомобилей, когда возникает необходимость пуска охлажденного двигателя без горячей воды в системе охлаждения (или с низкозамерзающей жидкостью), применяют вспомогательные средства, облегчающие пуск двигателя. К ним относятся специальные зимние масла для двигателей и топлива, а также приспособления, улучшающие условия смесеобразования и воспламенения рабочей смеси.

Применение зимних масел и топлив

Подбором масла, обладающего соответствующими вязкостно-температурными свойствами, можно обеспечить пуск двигателя без подогрева. В наибольшей степени удовлетворяют условиям легкого проворачивания коленчатого вала и пуска двигателя при низкой температуре масла АКЗп-6 и АКЗп-10. Эти масла позволяют проворачивать коленчатый вал холодного двигателя при температуре —20—22°С (АКЗп-10) и —26—28°С (АКЗп-6).

Применение дизельного масла ДП-8 обеспечивает надежный пуск дизельного двигателя при температуре до —15° С. При использовании зимой машинного масла С У его разбавляют в соотношении 30—35% веретенного масла АУ или индустриального 12 и 65—70% СУ. Аналогичное масло можно получить разбавлением масла АК-Ю индустриальным маслом 12 в количестве 50% и др. Надо иметь в виду, что применение заменителей является временной мерой.

Для облегчения пуска охлажденного карбюраторного двигателя можно применять зональный бензин АЗ-66, у которого 10-процентная точка кривой разгонки лежит в пределах 65°С. Это обеспечивает надежный пуск холодного двигателя при температуре —8° 15°С. Для пускового топлива устанавливают специальные бачки, откуда бензин через топливный насос в период пуска поступает в карбюратор.

Пуск непрогретого дизельного двигателя при температуре окружающего воздуха — 30°С обеспечивается применением арктического топлива ДА.

Приспособления, улучшающие воспламенение рабочей смеси и пуск двигателя

Улучшение воспламенения может быть достигнуто подогревом рабочей смеси (топлива и воздуха в дизелях) перед поступлением в цилиндры и принудительным распыливанием топлива, вводимого во впускной трубопровод или камеру сгорания.

Для подогрева всасываемого воздуха в дизелях применяют огневые подогреватели.

За последние годы широкое распространение за рубежом получили пусковые жидкости, обладающие свойством легкого воспламенения и смазывания стенок цилиндров.

Пусковая жидкость в распыленном виде вводится во впускную трубу двигателя. В состав пусковой жидкости в качестве основного компонента входит эфир (этиловый или диэтиловый), обладающий хорошей испаряемостью в смеси с маловязким маслом для двигателей, веретенным маслом АУ или другими маслами.

Пусковые жидкости вводятся при помощи пускового устройства. Принципиальная схема подобного пускового устройства показана на рисунке.

Рис. Схема приспособления для впрыска пускового топлива

Полиэтиленовая, желатиновая или алюминиевая ампула 4 с пусковой жидкостью вставляется в резервуар 5 и закрывается крышкой 2, где пробивается пробойником 3. После прокола ампулы жидкость заполняет часть объема резервуара 5. Затем с помощью воздушного насоса 1 в резервуар нагнетают воздух и создают в нем давление. В результате пусковая жидкость по каналу подается через топливный жиклер 8 в смесительную камеру 7. Одновременно воздух из верхней части резервуара через воздушный жиклер 6 поступает в смеситель, где и образуется топливо-воздушная смесь, заполняющая систему до распылителя 9, ввернутого во впускную трубу двигателя. При выходе из распылителя воздух распыливает пусковую жидкость.

Для облегчения пуска двигателей зимой и экономии энергии аккумуляторных батарей применяют передвижной селеновый выпрямитель. Питание выпрямителя подводят от электросети переменного тока по кабелю. Выпрямитель состоит из трехфазного понижающего трансформатора, селеновых столбов, вольтметра, контрольной лампочки и переключателя постоянного напряжения. Использование такого выпрямителя увеличивает срок службы аккумуляторных батарей на 30 — 35%.

Рассмотренные выше вспомогательные средства облегчения пуска холодного двигателя не исчерпывают всех имеющихся приспособлений и способов. Однако они показывают, что при отсутствии специально оборудованных стоянок, применяя описанные средства, можно облегчить пуск холодного двигателя при сохранении достаточной его долговечности.

Разжижение картерного масла бензином. Перед остановкой двигателя в картер заливают высококачественный бензин, обладающий низкой температурой испарения. При температуре окружающего воздуха от —20 до —30 °С в картер двигателя доливают до 15% бензина, а ниже — 30 °С — 25% бензина (перед добавлением бензина необходимо слить часть масла с картера не превышал установленного). При работе двигателя бензин испаряется и восстанавливается начальная вязкость масла..

Этот способ не получил широкого распространения в автотранспортных предприятиях ввиду недостаточного прогрева двигателя в процессе работы, а также отсутствия специальных лег-коиспаряющихся бензинов. При разжижении картерного масла обычным автомобильным бензином происходит интенсивный износ двигателя в процессе пуска и при работе.

В настоящее время широкое распространение получил способ разогрева масла непосредственно в картере двигателя с помощью электрических подогревателей (плоских или трубчатых).

На рис. 2 показано устройство и монтажная схема установки нагревательного элемента низкого напряжения (36 в). Нагревательный элемент служит для разогрева масла в картере двигателей ГАЗ , ЗИЛ и ЯАЗ -204. За 25—30 мин перед пуском двигателя включается нагревательный элемент. Затем в систему охлаждения заливают горячую воду и производят пуск двигателя. При заправке системы охлаждения антифризом продолжительность прогрева масла увеличивается в 4—5 раз.

Для двигателей типа ГАЗ -53А мощность нагревательного элемента для разогрева в зависимости от средней температуры поздуха зимой должна быть 1,4—1,6 кет, для двигателей ЗИЛ -130 2,8-3 кет, ГАЗ -21 1,0-1,2 кет.

Способы, направленные на улучшение процесса смесеобразования, включают применение специальных легкоиспаряющихся бензинов, разогрев впускной трубы двигателя, разогрев бензина в поплавковой камере карбюратора, пуск двигателя на ацетилене, применение специального пускового насоса для подачи во впускную трубу бензина в мелкораспыленном виде, применение пускового газогенератора и др.

Важнейшим фактором, влияющим на пуск холодного двигателя, является свойство бензина, обеспечивающее легкое приготовление смеси надлежащего состава. Пусковые свойства бензина характеризуются температурой, при которой испаряется 10% применяемого бензина. Исследования показали, что зависимость минимальной температуры воздуха, при которой возможен пуск двигателя, от температуры перегонки 10% бензина имеет прямолинейный характер.

Важным средством снижения минимальных пусковых оборотов и облегчения пуска двигателя является впрыск легковоспламеняющихся жидкостей во впускной трубопровод. Научным автомоторным институтом разработаны пусковые приспособления НАМИ 6ПП — 40 и НАТИ 5ПП — 50, которые предназначены для впрыска легковоспламеняющейся жидкости как в карбюра. торные, так и в дизельные двигатели.

Приспособление состоит из воздушного насоса двойного действия, воздухопровода, смесителя, трубок подвода эмульсии и распылителей.

Принцип работы приспособления следующий. Перед пуском двигателя открывают крышку смесителя и устанавливают капсулу с легковоспламеняющейся жидкостью, затем закрывают крышку. Игла, укрепленная на крышку, прокалывает капсулу. За 1—2 сек до начала пуска ручным насосом подают воздух^ под действием которого легковоспламеняющаяся жидкость в виде эмульсии поступает в распылители, которые распыли-вают эмульсию во впускном трубопроводе двигателя.

Для карбюраторных двигателей разработана специальная пусковая жидкость «Арктика», основой которой является диэти-ловый (серный) эфир в смеси с газовым бензином, изопропил-нитратом, минеральным маслом и специальными присадками.

В силу быстрого нарастания давления при воспламенении (от 20 до 84 кГ/см2 при повороте кривошипа коленчатого вала на 4°), что может привести к поломке двигателя, чистый эфир не применяется. Он также смывает смазку со стенок цилиндра, что вызывает интенсивное изнашивание их и коррозию.

Применение приспособления и легковоспламеняющейся жидкости при наличии загущенных масел является эффективным средством облегчения пуска двигателей при температурах минус 30—35 °С.

Способы улучшения параметров искрового разряда. При пуске холодного двигателя напряжение на электродах свечи зажигания должно быть в 1,5—2 раза выше, чем при пуске горячего двигателя. Однако вследствие охлаждения и медленного размыкания контактов прерывателя это напряжение резко уменьшается.

Одновременно с этим уменьшается и емкость батареи вследствие уменьшения диссоциации электролита в поры активной массы пластин.

На рис. 3 показан график влияния температуры окружающего воздуха на число оборотов коленчатого вала двигателя ГАЗ -51 при пуске стартером. Если считать, что минимальное число оборотов коленчатого вала при пуске должно быть 40— 50 об/мин, то при полностью заряженной батареи пуск двигателя возможен при температуре окружающего воздуха минус 24 °С. При разрядке аккумуляторной батареи на 30% пуск этого двигателя возможен при температуре —20 °С, а при разрядке на 45% — при — 18 °С.

Важным средством облегчения пуска холодного двигателя является предварительный подогрев батареи и ее утепление. И3 графика следует, что если холодная батарея обеспечивает прокручивание коленчатого вала двигателя со скоростью 40— 50 об/мин при температуре минус 20—22 °С, то батарея, имеющая температуру +10 °С, обеспечивает эти же обороты двигателя при температуре минус 26—28 °С.

Поддержание батареи в заряженном состоянии и утепление ее не только повышает срок службы батареи и ее отдачу, но и предохраняет от размораживания. Для утепления батареи применяют деревянные ящики с двойными стенками, между которыми прокладывают войлок, стеклянную вату или другой теплоизоляционный материал. В таком ящике батарея охлаждается в два раза медленнее, чем без утепления.

Следовательно, для облегчения пуска холодного двигателя необходимо применять полностью заряженные батареи, предварительно подогревать батареи горячим воздухом и утеплять их. Для работы в зимних условиях допускается разрядка батареи не более чем на 25—30%.

Хорошие результаты дает применение вспомогательных пусковых батарей. При этом в первичную цепь системы электрооборудования автомобиля параллельно основной батареи включают полностью заряженную пусковую батарею с температурой электролита не ниже 20 °С. Одновременно с увеличением скорости вращения коленчатого вала двигателя пусковая батарея обеспечивает повышение напряжения на электродах свечей зажигания, а также способствует повышению срока службы основной батареи. Пусковую батарею обычно устанавливают на тележку, чтобы ее можно было легко подвезти к любому автомобилю. Для присоединения пусковой батареи к рабочей применяют специальные легкосъемные наконечники (зажимы).

В отдельных случаях устанавливают дополнительный искровой промежуток (3—4 мм) между проводом высокого напряжения, идущим к свече, и центральным электродом свечи. Дополнительный искровой промежуток способствует повышению напряжения на электродах свечей и облегчает воспламенение смеси. Однако вследствие повышения напряжения вторичного тока возникает опасность пробоя изоляции катушки зажигания и ротора распределителя. Поэтому такой способ облегчения пуска холодного двигателя применяется редко.

Напряжение на электродах свечей зажигания при пуске двигателя повышается также при нормальной величине зазора между контактами прерывателя, чистых контактах, а также при исправной работе выключателя вариатора катушки зажигания.

Разогрев двигателя горячей водой, заливаемой в систему охлаждения, является наиболее распространенным способом предпускового разогрева. Горячая вода, поступающая в систему охлаждения, нагревает цилиндры, головку блока и частично впускную трубу и коренные подшипники; температура масла в картере двигателя остается почти неизменной. Для разогрева двигателя при температуре окружающего воздуха —10 °С расход горячей воды (80—85 °С) составляет примерно 1,5 емкости охлаждения; при температуре минус 10—20 °С расход воды составляет 1,5—2 емкости охлаждения и при температуре ниже —20 °С — не менее 2,5 емкости системы охлаждения, т. е. расход воды (и тепла) очень большой. Кроме того, вода, стекая через краник на землю, вызывает примерзание шин и образование ледяных бугров; при этом также интенсивно образуется накипь в системе охлаждения.

Государственный научно-исследовательский институт автомобильного транспорта разработал способ разогрева двигателя водой или паром путем непосредственного ввода их в водяную рубашку блока цилиндров. Чтобы вода из водяной рубашки блока не поступала в радиатор, между нижним патрубком радиатора и водяным насосом устанавливают так называемую повышающую петлю (петлеобразную трубу сварной конструкции). Опыты показали, что при заливке горячей воды непосредственно в водяную рубашку блока цилиндр’ов температура двигателя повышается на 16—18 °С по сравнению с заливкой воды через радиатор, а расход горячей воды на пуск двигателя уменьшится более чем в два раза.

Подогрев двигателя паром можно осуществлять непрерывно в течение всего периода хранения автомобиля или кратковременно перед выпуском автомобиля на линию. В первом случае пар подводят в систему охлаждения двигателя, заполненную водой. В результате конденсации пара уровень воды в системе охлаждения повышается и излишняя вода стекает через контрольную трубку. Во втором случае пар подводят в систему охлаждения, из которой вода была слита перед постановкой автомобиля на хранение. После разогрева паром двигатель пускают и одновременно заполняют систему охлаждения водой.

В настоящее время этот способ получил наиболее широкое применение.

Недостатками непрерывного подогрева двигателя паром являются большой расход тепла и образование льда на местах стоянки автомобилей. Положительное качество этого способа — постоянная готовность автомобиля к выезду на линию. При разогреве двигателя паром перед пуском расход тепла в несколько раз меньше, чем при непрерывном подогреве. Однако перед выездом автомобиля на линию его необходимо заправлять водой.

При разогреве двигателя пар должен распределяться равномерно между всеми цилиндрами двигателя, в противном случае (при концентрированном подводе пара) может произойти температурная деформация цилиндров и образование трещин в блоке. При подаче пара непосредственно в радиатор происходит неравномерный нагрев цилиндров и, следовательно, неравномерный износ их в процессе пуска и большие потери тепла.

Более совершенным способом является подвод пара в водяную рубашку блока через специальный штуцер, вмонтированный в крышку люка водяной рубашки блока (для двигателей ЗИЛ -120). В двигатель ЗИЛ -120 пар можно подводить также через отверстие спускного краника водяного насоса, а в двигатель ГАЗ -51 — через отверстие спускного краника водяной рубашки блока.

Для предпускового разогрева двигателей применяются также индивидуальные пусковые подогреватели. По виду теплоносителя все индивидуальные подогреватели можно разделить на две группы; жидкостные (пароводяные) и воздушные.

Горелка устанавливается так, чтобы расстояние от излучателя до нагреваемой поверхности составляло 30— 90 мм. За 1 ч работы горелка позволяет подготовить к выпуску на линию не менее шести автомобилей МАЗ -200.

В СКВ Газприбор-автоматика разработан жидкостный подогреватель, состоящий из теплообменника, встроенного в систему охлаждения двигателя, и горелки типа «Звездочка».

В НАМИ совместно с другими организациями разработан для карбюраторных двигателей ряд жидкостных подогревателей, работающих на бензине ( ЦЖБ ), теплопроиз-водительность которых составляет от 5200 до 3800 ккал/ч.

Все подогреватели имеют унифицированные узлы и элементы системы электрооборудвания. Кроме того, котлы подогревателей, работающих на бензине, унифицированы с котлами подогревателей, работающих на дизельном топливе, и отличаются между собой только конструкцией горелки.

На рис. 8 показан пусковой подогреватель двигателя ЗИЛ -130.

Для надежной работы подогреватель должен быть правильно смонтирован на автомобиле.

В качестве индивидуальных средств разогрева двигателей применяют также каталитические печи, беспламенные брикеты, воздухонагревательные устройства для обдува двигателей подогретым воздухом и др.

Универсальная установка для подогрева и разогрева автомобилей горячим воздухом состоит из узла подогрева и подачи воздуха, центрального воздухопровода, соединительных патрубков системы контроля и сигнализации. Наиболее национальными для данной установки являются калориферы модели КФБО , КФСО -11 или типа МП-85. Применяются также электрические калориферы.

Подогретый воздух двумя вентиляторами ЭВР -5 или одним СВМ -5м нагнетается в центральный воздухопровод, а от него по соединительным воздухопроводам в подкапотное пространство автомобиля, предварительно обтекая трубки радиатора. Циркуляция горячего воздуха в подкапотном пространстве, а также термосифонная циркуляция охлаждающей жидкости в системе охлаждения обеспечивает равномерный подогрев двигателя.

Установка может работать в режцме предварительного разогрева двигателя перед пуском или в режиме непрерывного подогрева двигателя в течение всего периода хранения. В обоих случаях двигатель должен быть закрыт утеплительным чехлом.

Расход тепла на один автомобиль при непрерывном подогреве при температуре окружающего воздуха —20 °С (при температуре подогретого воздуха 60—70 °С) составляет 2500— 3500 ккал или 200—250 м3/ч.

Контроль за тепловым состоянием двигателей осуществляется с помощью системы световой или звуковой сигнализации.

Существует много различных устройств и способов облегчения пуска двигателей. В зависимости от условий использования машин, наличия оборудования и материалов следует применять наиболее пригодный и экономически обоснованный способ облегчения пуска. Средства облегчения пуска прежде всего должны быть безопасны в пожарном отношении и экономичны. Для хранения тракторов желательно иметь отапливаемые гаражи.

Все средства облегчения пуска двигателей могут быть разделены на индивидуальные, т. е. используемые на отдельных тракторах, и групповые, или общего пользования. В качестве индивидуальных средств могут быть названы предпусковые жидкостные и воздушные подогреватели. Предпусковые подогреватели предназначаются для прогрева охлаждающей двигатель жидкости и картерной смазки. Существуют воздухоподогреватели только для нагрева воздуха, поступающего в двигатель. В их числе свечи накаливания и факельные подогреватели, установленные во впускном коллекторе. Для прогревания двигателей, имеющих воздушное охлаждение, используются специальные воздухоподогреватели, которые прогревают одновременно и смазку в картере. Значительный эффект дает применение различных электрических предпусковых подогревателей, главным образом для прогрева смазки.

Одним из простейших средств облегчения пуска является утепление двигателей — применение специальных теплоизолирующих чехлов(метод Нурминского), а также предпусковой подогрев двигателя проливкой горячей водой.

Для облегчения пуска двигателей могут использоваться легковоспламеняющиеся смеси. Специальные пусковые жидкости находятся в ампулах, и для их прокалывания имеются пистолеты-прокалыватели.

В качестве групповых способов подогрева используются водомаслогрейки, переоборудованные кормозапарники, специально оборудованные площадки, на которых производится прогрев горячей водой, паром, групповой воздухоподогрев, а также электроподогрев картерного масла.

Для подогрева воздуха используются калориферные установки, а также специальные горелки инфракрасного излучения.

Разогрев двигателей горячей водой. Нагретую до +85…90°С воду пропускают через систему охлаждения. Разогрев двигателя водой такой температуры осуществляется в 2,5 раза быстрее, чем при заливке воды с температурой +50°С.

Количество воды зависит от температуры окружающего воздуха (табл. 1)

Так, например, при температуре окружающего воздуха -25°С, для разогрева двигателя трактора ДТ-175 потребуется 60*2=120 л.

Дата добавления: 2015-10-05 ; просмотров: 625 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник http://avtorazborka77.ru/dizelnyj/sistema-elektricheskogo-puska-dvigatelya-vnutrennego-sgoraniya-ustrojstvo-i-printsip-raboty.html
Источник http://pro-avtosalon.info/info/sposoby-oblegchenija-puska-dvigatelja/