Система электрического пуска двигателя внутреннего сгорания: устройство и принцип работы

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.

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.

Система запуска двигателя автомобиля: электрический пуск ДВС

Система запуска двигателя автомобиля осуществляет первичное вращение коленчатого вала ДВС, в результате чего происходит воспламенение топливно-воздушной смеси в цилиндрах и силовой агрегат начинает работать самостоятельно.

Далее коленчатый вал начинает вращаться самостоятельно, то есть двигатель запускается, обороты коленвала увеличиваются, вращение вала становится возможным благодаря преобразованию тепловой энергии сгорания топлива в механическую работу. Как только обороты коленвала достигают определенной частоты, происходит автоматическое отключение системы запуска.

В этой статье мы рассмотрим, как работает электрическая система пуска двигателя, из каких какие основных элементов она состоит, а также поговорим о том, какие еще бывают системы запуска ДВС, кроме электрических решений.

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.

Принцип работы системы электрического запуска ДВС

Система электрического запуска стоит на различных типах двигателей (двухтактные и четырехтактные, бензиновые, дизельные, роторно-поршневые, газовые и т.д.)

Общий принцип работы заключается в следующем:

После того, как водитель поворачивает ключ в замке зажигания, электрический ток от АКБ подается на контакты тягового реле (на втягивающее стартера). В то время, когда ток начинает проходить по обмоткам тягового реле, осуществляется втягивание якоря. Указанный якорь перемещает рычаг механизма привода, в результате осуществляется зацепление ведущей шестерни и зубчатого венца маховика.

Параллельно якорь замыкает контакты реле, благодаря чему реализуется питание электрическим током обмоток статора и якоря. Это позволяет стартеру вращаться, передавая крутящий момент на коленчатый вал.

Кстати, если говорить о различных штатных блокировках стартера при запуске двигателя, такие решения встречаются, однако не на всех моделях авто. Основной задачей является повышение комфорта эксплуатации и безопасности. Если просто, стартер не будет работать, пока водитель не выжмет сцепление или не включит нейтральную передачу перед запуском двигателя.

Наличие такой блокировки позволяет избежать рывков и случайного перемещения ТС, что часто случается, когда водитель начинает заводить двигатель от стартера с включенной передачей.

Принцип действия, преимущества и устройство винтового дровокола

Конус дровокола вращается с помощью электродвигателя. Он входит в полено и, за счет постепенного увеличения диаметра, разрывает его по волокнам. Дрова на винт подаются вручную. Самодельный винтовой дровокол обладает следующими преимуществами:

Простота конструкции.
Низкая стоимость узлов.
Легкая доступность узлов (почти все, кроме конуса, они имеются в быту).
Высокая производительность (до 12 м3 дров длиной около 60 см).
Простота эксплуатации.

Имеются у этого устройства и недостатки. Во-первых, он плохо разрезает древесину с переплетающимися волокнами. Во-вторых, чурки разделяются на поленья не полностью – приходится заканчивать этот процесс вручную. А для этого требуются определенные усилия.

В-третьих, для изготовления конуса потребуется токарный станок. Хотя, винт можно сделать и самому – на просторах интернета имеется масса информации по этому поводу. Кроме того, эту деталь можно приобрести в готовом виде.

Вал с конусом необходимо установить на прочной, устойчивой платформе. Рекомендуемый диапазон частоты вращения конуса – от 300 до 500 об/мин. В данной схеме электродвигатель обеспечивает вращение винта за счет ременной передачи.

Преимущество этой схемы в том, что здесь можно любые двигатели. А требуемая частота вращения винта достигается за счет ременной или цепной передачи. На вал электродвигателя устанавливается шкив меньшего диаметра, на вал винта – большего.

Для упрощения конструкции агрегата рекомендуется использовать электродвигатель с редуктором. На производительности такое решение никак не скажется.

Существует вариант, при котором электродвигатель соединяется с конусом напрямую. Максимальная частота оборотов двигателя должна в этом случае быть 500 об/мин, минимальная мощность – 3кВт.

Вариант, при котором двигатель расположен под столешницей, более предпочтителен. Длина столешницы в таком случае потребуется меньше. Кроме того, это позволит защитить мотор от щепок. В данной схеме подойдет однофазный электродвигатель, что поможет снизить затраты на изготовление устройства.

Дровокол должен также соответствовать следующим требованиям:

допустимая мощность электродвигателя – 2-4 кВт;
наличие кнопки включения и выключения, а также устройства, предназначенного для защитного отключения в случае возникновения внештатных ситуаций;
вал винта должен находиться на подшипниковых опорах;
на конусе должна быть упорная резьба;
высота агрегата должна быть около 800 мм;
ремни желательно использовать клиновидные, а шкивы – двухручейные;
заготовки должны подаваться вертикально (если заготовки будут подаваться по-другому, винт может заклинить).

Система пуска двигателя

Электрическое оборудование двигателя включает в себя аккумуляторную батарею, систему зажигания, стартер и генератор с соответствующей электрической проводкой.

Система пуска двигателя включает в себя аккумуляторную батарею, стартер, замок зажигания и соответствующую электрическую проводку. Все элементы системы пуска двигателя соединены друг с другом электрически.

Стартер представляет собой электродвигатель постоянного тока, состоящий из статорных обмоток возбуждения в полюсами и якоря с щеточно-коллекторным узлом. В одном корпусе с электродвигателем расположен рычаг привода и тяговое реле. Корпус защищает механизмы стартера от попадания грязи и брызг воды.

При повороте ключа зажигания в положение пуска двигателя включается тяговое реле. Якорь тягового реле, втягиваясь в электромагнитную катушку, поворачивает рычаг привода, который вводит шестерню стартера в зацепление с венцом маховика. Одновременно якорь замыкает контакты включения электродвигателя. Происходит прокрутка коленчатого вала двигателя стартером. После пуска двигателя, когда частота вращения шестерни превышает частоту вращения вала стартера, муфта свободного хода разъединяет стартер и вал двигателя и тем самым предохраняет электродвигатель от повреждений.

При отпускании ключа зажигания происходит выключение тягового реле и электродвигателя стартера. Во избежание повышенного износа муфты свободного хода и повреждения электродвигателя от превышения допустимых оборотов вала cледует выключать стартер сразу же после пуска двигателя.

Диагностика неисправностей

Перед демонтажем с двигателя стартера необходимо выполнить следующие проверки:

проверка исправности системы пуска двигателя.
проверка исправности аккумуляторной батареи.
проверка исправности электрической проводки: проверить целостность проводов и надежность электрических соединений батареи, замка зажигания, стартера, включая «массовый» провод. При необходимости очистить контакты и подтянуть крепления проводов.
проверка исправности замка зажигания и тягового реле: осмотреть и определить состояние замка и реле.
повышенный шум стартера: для нормализации шума стартера при пуске двигателя выполнить следующее:

С помощью таблицы диагностики определить причину повышенного шума.

Устранить обнаруженный дефект. Проверить исправность маховика: отсутствие изгиба, следов сильного износа и т.д. Запустить двигатель и отметить с помощью мела или угля вершины зубьев венца маховика с наибольшим радиальным биением. Выключить двигатель и провернуть коленчатый вал так, чтобы отмеченные зубья венца оказались в зацеплении с шестерней стартера. Отсоединить отрицательный провод батареи.

Проверить зазор между шестерней и зубчатым венцом маховика с помощью проволочного щупа диаметром 0,5 мм, рис. Измерение зазора в зацеплении шестерни с маховиком. Для правильного определения зазора необходимо сцентрировать зуб шестерни между зубьями венца и вставить щуп между вершиной зуба шестерни и впадиной венца. Если зазор менее требуемого, отодвинуть стартер от маховика на необходимое расстояние.

Если зазор намного превышает 0,5 мм и составляет около 1,5 мм, придвинуть стартер к маховику. Повышенный зазор может быть причиной поломки зубьев маховика. Для уменьшения зазора следует отрегулировать толщину прокладок только на наружной опоре стартера. Прокладка толщиной 0,4 мм, расположенная в этом месте, соответствует изменению зазора в зацеплении около 0,3 мм.

При отсутствии стандартных прокладок стартера можно использовать плоские шайбы или другие аналогичные детали. Проверка исправности стартера: если батарея, электрическая проводка и замок зажигания исправны, демонтировать стартер для последующей проверки.

Запрещено включать стартер более, чем на 30 секунд непрерывно. Между включениями стартера необходимо выдерживать паузу не менее 2 минут для его охлаждения. Перегрев стартера из-за продолжительной и непрерывной работы может вывести его из строя. Детали стартера не требуют смазки в процессе эксплуатации, кроме случаев полной разборки стартера.

Техника безопасности

Насаживать древесину на конус нужно без перчаток. Иначе они могут быть накручены на винт, что может привести к травме. Заготовки подавайте только в вертикальном положении. Это обезопасит рабочий орган агрегата от заклинивания и выхода из строя. Не забудьте про заземление двигателя.

Итак, изготовление винтового дровокола – процесс, не представляющий особых проблем. На это может уйти всего один день. Зато, в будущем вы сэкономите массу времени и сил при заготовке большого количества дров. Только, при работе соблюдайте технику безопасности.

Большое количество вопросов через обратную связь и через комментарии на сайте, побудило к написанию этой статьи, помогающей подобрать компоненты гидравлики к гидравлическому дровоколу.

Большая часть обращений начинается так: Хочу собрать гидравлический дровокол своими руками, у меня есть такой-то насос (или гидроцилиндр или электродвигатель) помогите подключить систему к розетке 220 вольт.

Скажем прямо, такой подход к подбору компонентов крайне не правильный! Подбирать компоненты нужно исходя из поставленной задачи, а не из того, что имеется в запасниках.

Итак, этап первый

1. Нужно определиться с толкающим усилием, которое должен развивать шток гидроцилиндра. Здесь все зависит от того, какие дрова преобладают в вашей местности и на сколько частей будет раскалываться полено за один ход.

2. Так же нужно определиться с длиной рабочего хода штока гидроцилиндра.

3. Нужно определиться со временем, за которое выдвигается шток гидроцилиндра на полный ход.

Для простоты расчетов, возьмем необходимое толкающее усилие 10 тонн, а длину хода штока гидроцилиндра около 500мм. Будем подбирать стандартный гидроцилиндр, выпускающийся серийно. Это будет гораздо дешевле, чем изготовить гидроцилиндр на заказ.

Для расчета размеров гидроцилиндра , перейдем на страницу с калькулятором гидравлики .

Вводим в поле «Необходимое усилие. « значение 100 000 , а в поле «Рабочее давление» значение 16 . Здесь нужно заметить, что большинство стандартных гидроцилиндров имеют рабочее давление 16 мПа, поэтому вводим именно это значение. Получаем результат: необходим гидроцилиндр с поршнем диаметром 89,2 мм. Округляем в большую сторону до 90мм.

Наиболее подходящий серийный гидроцилиндр, с поршнем 90мм, это ЦГ 90х50х510 с ходом штока 510мм.

Время полного выдвижения штока возьмем, к примеру, 5 секунд.

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.

Схема запуска двигателя

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.

Работа выключенного и включенного стартера

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.

Система воздушного пуска двигателя

Система воздушного пуска является еще одним решением, которое позволяет прокручивать коленчатый вал ДВС. Для запуска мотора используется сжатый воздух. При этом такое пневматическое оборудование, как правило, на автомобилях и другой технике не используется, однако пусковые системы данного типа можно встретить на стационарных двигателях внутреннего сгорания.

Если говорить о конструкции, устройство системы воздушного пуска двигателя предполагает наличие следующих элементов:

воздушный баллон;
электроклапаны;
маслоотстойник;
обратный клапан;
воздухораспределитель;
пусковые клапаны;
трубопроводы;

Принцип работы системы воздушного запуска ДВС основан на том, что сжатый в воздушном баллоне воздух под давлением подается в коробку-распределитель, далее проходит через фильтры в редуктор и поступает к электропневмоклапану.

Далее необходимо нажать кнопку «пуск», после чего клапан открывается, затем воздух из воздухораспределителя проходит через пусковые клапаны и попадает в цилиндры двигателя, создавая давление и раскручивая коленвал. Когда обороты достигают нужной частоты, двигатель запускается.

Добавим, что такие силовые установки дополнительно оснащены электрической системой пуска от стартера, что позволяет завести агрегат в том случае, если с воздушным пуском, который является основным способом, имеются какие-либо проблемы или произошла поломка.

Что представляет собой

Запуск двигателя

Безопасность использования аэрозолей, содержащих эфир

Главное условие безопасности при использовании данного средства — не переусердствовать с количеством впрыскиваний. Западные автолюбители не прибегают к помощи аэрозолей, облегчающих запуск движка, т. к. эти средства обладают отрицательными качествами, вызывающими следующие дефекты силового агрегата:

Наличие в составе средств быстро воспламеняющихся веществ, приводит к частым детонациям.
Деформации поршневых колец.
Прогорание клапанов и стенок поршней.
Образование сколов на гильзах.
Перегрев двигателя.
Повреждения рабочих узлов и деталей.

Коллектив известной корпорации LiquiMoly в постоянном поиске различных химических формул, способствующих избавлению от перечисленных негативных явлений. После проведения многочисленных испытаний, разработчики пришли к выводу: не стоит часто пользоваться данным средством во избежание быстрого выхода из строя автомобильного двигателя.

Конструктивные особенности дизельных двигателей также не позволяют частое использование данных средств, чтобы избежать повторяющихся случаев детонации. Залитый аэрозоль «Быстрый старт» при высоких температурах, образующихся вследствие сильного сжатия воздуха, и при смешивании с дизельным топливом вызывает опережающую детонацию, что резко снижает общий ресурс силового агрегата.

Наилучшую эффективность стимулирующие средства показывают при использовании в машинах после длительного простоя.

В отечественной торговой сети имеются аэрозольные средства «Быстрый старт», содержащие эфир для запуска двигателя, от известных производителей:

LiquiMoly;
Start Fix;
Mannol Motor Starter.

Система воздушного пуска двигателя

воздушный баллон;
электроклапаны;
маслоотстойник;
обратный клапан;
воздухораспределитель;
пусковые клапаны;
трубопроводы;

Описание возможных последствийжесткого запуска мотора на эфире

Опытные автолюбители не рекомендуют часто использовать эфирные средства, помогающие экстренно завести двигатель,из-за опасности возникновения следующихнегативных последствий:

Смывание масляной пленки со стенок цилиндров под воздействием эфира, что приводит к увеличению силы трения рабочих поверхностей.
Термический взрыв внутри двигателя, вызванный обратным ударом маховика по стартеру.
Выход из строя воздушного фильтра.
Корпус воздушного фильтра разрывается под воздействием переизбытка эфира.
Передозировка эфира вызывает соскакивание ремня газораспределительного механизма.
Повреждение шатунов мотора.
Поломка коленчатого вала.
Топливная система полностью выходит из строя.
Поломка насоса низкого давления.
Деформации поршней.
Непредсказуемость в работе силового агрегата (в народе этот эффект называется «движок пошел вразнос»).

Для ускоренного запуска дизеля при помощи эфира нужно изолировать работу свечей накаливания во избежание взрыва на этапе противофазы и возникновения открытого огня в районе впускного коллектора.

Каждый день использовать данные средства, даже при больших морозах, не рекомендуется. Чтобы мотор заводился без стимуляторов, лучше найти причину появившихся сбоев и устранить ее.

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.

Система пуска двигателя: конструктивные особенности и принцип действия электрического запуска ДВС

Начнем с того, что на раннем этапе двигатели автомобиля запускались вручную. Для этого использовалась особая заводная рукоятка, которая вставлялась в специальное отверстие, после чего водитель самостоятельно проворачивал коленчатый вал.

В дальнейшем появилась система электрического пуска, которая в самом начале была не совсем надежной. По этой причине на многих моделях электрический пуск комбинировали с возможностью ручного запуска, что давало возможность запустить двигатель в случае возникновения проблем с электрозапуском. Затем от такой схемы полностью отказались, так как общая надежность электрических систем значительно возросла.

Основными элементами в схеме электрического пуска двигателя выступают:

стартерная цепь;
стартер;
аккумулятор;

В двух словах, стартерная цепь фактически является электроцепью, по которой электрический ток подается от АКБ к стартеру. В такую цепь входит провод, который соединяет аккумулятор и стартер, «масса» на кузов автомобиля, а также различные клеммы и соединения, по которым идет пусковой ток.

Что касается аккумулятора, основной задачей является обеспечение необходимого напряжения для работы стартера

Важно, чтобы АКБ имела нужную емкость и уровень заряда не ниже 70%, что позволяет стартеру прокручивать коленвал ДВС с необходимой для запуска частотой

Еще отметим, что стартер потребляет большой пусковой ток. При этом для включения и выключения стартера используется слаботочный переключатель, более известный как замок зажигания. Данный элемент осуществляет управление специальным реле, а также блокировочными выключателями стартера (при наличии).

Вернемся к общему устройству элементов системы. Как уже говорилось, стартер с тяговым реле представляет собой электродвигатель постоянного тока. Стартер состоит из статора, который является корпусом, ротора (якорь), а также щеток со щеткодержателем, тягового реле и механизма привода.

Механизм привода нужен для передачи крутящего момента от стартера на коленвал. Основными элементами конструкции является рычаг привода или вилка, которая имеет поводковую муфту, демпферная пружина, а также обгонная муфта и ведущая шестерня. Указанная шестерня входит в зацепление с зубчатым венцом маховика, который установлен на коленвалу. Замок зажигания после поворота ключа в положение «старт» отвечает за подачу постоянного тока от АКБ на тяговое реле стартера.

Система воздушного пуска двигателя

воздушный баллон;
электроклапаны;
маслоотстойник;
обратный клапан;
воздухораспределитель;
пусковые клапаны;
трубопроводы;

Система пуска двигателя: конструктивные особенности и принцип действия электрического запуска ДВС

Итак, система запуска (часто называется стартерная система пуска двигателя) состоит из механических и электрических узлов и агрегатов. Как уже было сказано, главной задачей является проворачивание двигателя для запуска.

Основными элементами в схеме электрического пуска двигателя выступают:

стартерная цепь;
стартер;
аккумулятор;

Стартер представляет собой электромотор. На валу стартера установлена шестерня, которая после подачи напряжения на стартер входит в зацепление с зубчатым венцом на маховике двигателя. Так реализована передача крутящего момента от стартера на коленвал двигателя.

Тяговое реле обеспечивает питание обмоток стартера, а также позволяет работать механизму привода. Указанное тяговое реле включает в себя обмотку, якорь, контактную пластину. Электрический ток подается на тяговое реле через специальные контактные болты.