Реферат
на тему:
Система пуска двигателя внутреннего сгорания
Содержание
Введение
Силовые агрегаты современных автомобилей запускаются электронным способом. Ключевым преимуществом становятся близкие показатели мощности стартера и АКБ. Пуск мотора способствует изменению напряжения на аккумуляторе с учетом электроэнергии, потребляемой стартером. Такой метод требует хорошего качества АКБ и стартерной цепи. Система электрического пуска двигателя сложнее механической. Она надежнее и долговечнее. При возникновении проблем часто требуется заменить аккумулятор. Однако серьезные неисправности требуют проведения сложных ремонтных работ.
1. Система пуска двигателя
Система запуска двигателя предназначена для включения ДВС автомобиля и его последующей самостоятельной работы. Без внешнего вмешательства мотор машины запустить невозможно, поэтому необходимо прикладывать внешние усилия, чтобы повернуть коленчатый вал. Для этого используется специальное устройство - стартер.
Система запуска обеспечивает включение автомобильного двигателя в работу благодаря преобразованию электрической энергии от штатного аккумулятора в поступательные механические движения. В результате чего появляется необходимое сжатие горючего в цилиндрах и его воспламенение. После этого частота вращения коленчатого вала достигают требуемых оборотов, а затем автоматически отключается пусковой механизм.
Подобный принцип работы касается исключительно бензиновых и дизельных моторов, поскольку у электромобилей предусмотрен другой механизм запуска.
Изначально для включения двигателя внутреннего сгорания использовалась ручная рукоятка. Водитель должен был самостоятельно вставить ее в специальное отверстие, раскрутить коленчатый вал, после чего машина приходила в рабочее состояние. С появлением электрических решений, ручные стартеры постепенно вышли из оборота. Их надежность и комфорт использования значительно облегчили жизнь автомобилистов. Современные пусковые системы используют механические и электрические устройства для запуска ДВС. В каждом автомобиле устанавливают аккумулятор, который подает нужное значение напряжения и тока на стартер для прокрутки коленвала, что обеспечивают нужную частоту вращения.
2. Состав системы пуска двигателя
2.1 Предназначение элементов конструкции
Система запуска машинного двигателя состоит из электрического оборудования и механических элементов, которые приводят в действие мотор. Основные составляющие и их функции:
- Стартер предназначен для создания крутящего момента коленчатого вала. Другими словами, устройство преобразовывает электрический ток в механическую энергию и служит для непосредственного запуска ДСП. Конструкция стартера состоит из стандартного корпуса, ротора (якоря), щеток и щеткодержателя, электромотора и тягового реле. При подаче электропитания после поворота ключа зажигания приводится в действие приводной механизм и начинается движение вала.
- Привод предназначен для передачи механической энергии от стартера на коленчатый вал. [1] На валу якоря электродвигателя устанавливают шестерню привода, которая обеспечивает зацепление с зубчатым ободом маховика. При включении зажигания начинается движение привода и передача энергии на вал, а когда двигатель запущен - привод работает вхолостую до полной остановки.
- Замок зажигания необходим для подачи рабочего тока с аккумуляторной батареи на тяговое реле стартера и включения пусковой системы. После поворота ключа начинается процесс прокрутки стартера и запуска ДВС.
Конструкция системы включения мотора одинаковая для дизельных и бензиновых ДВС. В некоторых случаях для авто на дизеле используют механизм предварительного подогрева с помощью свечей накаливания. Они разогревают воздух выпускного коллектора перед включением зажигания.
Работает система достаточно просто и не требует от водителя никакого вмешательства, если оборудование находится в исправном состоянии. Рассмотрим пошаговый процесс работы механизма запуска:
- Водитель поворачивает ключ, вставленный в замок зажигания, после чего электрический пусковой ток поступает на клеммы реле стартера.
- Электропитание подается на обмотки реле, создает электромагнитную индукцию и притягивает якорь. Поскольку он конструктивно связан с механизмом привода, происходит сцепление ведущей шестерни и венца маховика.
- Тяговое реле переключает контакты и замыкает электрическую цепь питания обмоток двигателя. Это приводит в работу вращающийся статор, который передает механическую энергию на коленчатый вал и запускает двигатель.
- После включения ДВС и увеличения оборотов срабатывает обгонная муфта. Она предназначена для выключения пускового механизма. Затем возвратная пружина обеспечивает изменение положения якоря, что приводит привод в начальное состояние.
Некоторые автомобили оснащаются системой штатной блокировки стартера, что позволяет увеличить безопасность эксплуатации транспорта. Для его включения необходимо выбрать нейтральную передачу или выжать педаль сцепления.
2.2 Ток запуска двигателя
При выборе аккумулятора водители обращают внимание на значение пускового тока АКБ, хотя более правильный подход подразумевает выбор батареи, исходя из потребления стартера. Для запуска двигателя нужно привести в действие электрический мотор постоянного тока, который работает от небольших значений напряжения, при этом показатель тока достигает десятков и сотен ампер.
В идеальных условиях внутреннее сопротивление АКБ составляет от 2 до 9 мОм, при этом дополнительные падения напряжения будут наблюдаться на электрических проводах, клеммах, а также стартере. В зависимости от типа двигателя, показатель сопротивления может колебаться в пределах 6-30 мОм, что необходимо учитывать при выборе аккумулятора.
Обязательным условием для нормальной работы системы запуска является увеличенное сопротивление стартера и силовых электропроводов в 1,5-2 раза по сравнению с показателем батареи. При таких параметрах напряжение не упадет ниже 9В, а значит датчики и электроника будет работать исправно.
В момент включения стартера идет скачок потребления тока, который может достигать 300-400 А и больше в зависимости от мощности и объема двигателя. [2] Состояние сохраняется в течение нескольких миллисекунд, после чего происходит плавное снижение показателя и выравнивание напряжения. Если не брать во внимание начальный момент, среднее значение пускового тока составляет от 100 до 150 Ампер при напряжении в 10-11 Вольт.
3. Устройство и работа системы электропуска автомобиля
Система электропуска предназначена для прокрутки коленчатого вала с целью пуска двигателя. Такая система автомобилей ГАЗ-66 и ГАЭ-53А включает в себя: аккумуляторную батарею 6СТ-75ЭМС, стартер CT230-A, реле включения РС507-Б и включатель стартера, являющийся частью включателя зажигания.
Аккумуляторная батарея питает систему электропуска током до нескольких сот ампер, что обеспечивает частоту вращения коленчатого вала, достаточную для пуска двигателя.
Стартер предназначен для преобразования электрической энергии аккумуляторной батареи в механическую и передачи ее на маховик с целью прокрутки коленчатого вала двигателя (см. рис. 2). Номинальная мощность стартера СТ230-А 1,5 л.е., максимальный крутящий момент - 2,25 кгс-м. Стартер включает в себя: электродвигатель постоянного тока, механизм привода и механизм управления (тяговое реле РС230).
Электродвигатель состоит из корпуса с четырьмя полюсными сердечниками и обмоткой возбуждения, крышек, промежуточной опоры и якоря. Корпус и полюсные сердечники изготовлены из малоуглеродистой стали Обмотка возбуждения выполнена из медной шины и разделена на две параллельные ветви, в каждую ветвь включены по две последовательно соединенные катушки. Крышка со стороны коллектора стальная штампованная с окнами для доступа к щеткам. К крышке крепятся четыре щеткодержателя, два из них (положительные) изолированы от массы. Мед-нографитовые щетки прижимаются к коллектору с помощью пружин. Крышка со стороны привода выполнена из чугуна и имеет фланец для крепления стартера к картеру маховика. Обе крышки крепятся к корпусу двумя стяжными болтами, которые заворачивают в резьбовые гнезда крышки. Промежуточная опора расположена между корпусом и крышкой и предохраняет вал якоря от прогиба. Якорь стартера состоит из вала, сердечника, обмотки и коллектора. Обмотка выполнена из толстого медного провода прямоугольного сечения, в каждой секции по одному витку. Вал якоря вращается в трех подшипниках скольжения, которые размещены в крышках и в промежуточной опоре.
Принцип действия электродвигателя основан на взаимодействии магнитного поля якоря с магнитным полем полюсных сердечников при прохождении по обмоткам электрического тока.
В результате такого взаимодействия витки обмотки якоря выталкиваются из магнитного поля полюсных сердечников, что приводит к вращению якоря.
Рисунок 2. Стартер СТ2Э0-А: 1 - регулировочная шайба; 2 - упорное кольцо; 3 - шестерня; 4 - муфта свободного хода; 5 - буферная пружина; 6 - поводковая муфта; 7 - ограничительная пружина; 8, 23 - якорь; 9 - корпус; 10 - обмотка возбуждения; 11 - резиновый уплотнитель; 12 - кожух; 13, 30- крышки; 14 - коллектор; 15 -щетка; 16, 17 - клеммы тягового реле; 18- пружина; 19 - крышка реле; 20 - контактный диск; 21 - обмотки реле; 22- корпус; 24 - возвратная пружина; 25 - палец поводка; 26 - рычаг; 27 - крышка привода: 28 - эксцентриковая ось; 29 - промежуточная опора
Рисунок 3. Муфта свободного хода: 1 - шлицевая втулка; 2 - обойма; 3 - ролик; 4 - кожух; 5 - ступица шестерни; 6 - шестерня; 7 - плунжер; 8 - пружина
технический электропуск двигатель автомобиль
Механизм привода служит для ввода шестерни стартера в зацепление с зубчатым венцом маховика, передачи крутящего момента от вала якоря на венец маховика и быстрого отключения якоря от маховика после пуска двигателя. Механизм привода размещается на валу якоря и состоит из шестерни, муфты свободного хода роликового типа, буферной пружины, резервной поводковой муфты, ограничительной пружины, рычага с эксцентриковой осью.
Муфта свободного хода обеспечивает передачу крутящего момента от вала якоря на маховик и исключает вращение якоря от маховика после пуска двигателя (этим предохраняется якорь от «разноса») (см. рис. 3). [3]
Муфта включает в себя шлицевую втулку с обоймой, в которой выполнено четыре клиновидных паза; ролики с плунжерами и пружинами; ступицу, выполненную заодно с шестерней.
При пуске двигателя ролики заклинивают муфту свободного хода, т. е. жестко соединяют обойму со ступицей. После пуска шестерня стартера вращается с большей угловой скоростью от маховика, вследствие чего происходит расклинивание роликов и вращающий момент от маховика не передается на вал якоря.
Стартер работает в режиме холостого хода до выключения питания,
Буферная пружина позволяет ввести шестерню стартера в зацепление с венцом маховика при утыкании в зуб.
Пружина, сжимаясь, дает возможность диску замкнуть контакты тягового реле и провернуть якорь. Разрез поводковой муфты позволяет выключить рабочий ток стартера в случае заедания шестерни. Эксцентриковая ось рычага дает возможность производить регулировку стартера и фиксируется в определенном положении с помощью гайки.
Механизм управления создает усилие на рычаге привода и замыкает цепь рабочего тока стартера (см. рис. 3). Он представляет собой электромагнитное тяговое реле, установленное на корпусе стартера, и включает: корпус, пластмассовую и металлическую крышки, якорь с возвратной пружиной, сердечник электромагнита, шток с контактным диском и пружиной, втягивающую и удерживающую обмотки.
Реле включения обеспечивает замыкание цепи обмоток тягового реле при пуске двигателя.
При наличии генератора постоянного тока реле включения дополнительно обеспечивает автоматическое выключение стартера после пуска двигателя и исключает случайное включение стартера при работающем двигателе. В этом случае клемма К соединяется с массой через генератор. Включатель стартера замыкает цепь реле включения и конструктивно входит в включатель зажигания.
При включении стартера замыкаются клеммы AM и СТ включателя зажигания и по обмотке реле включения течет ток. Сердечник намагничивается и притягивает якорь, замыкая контакты, через которые ток идет к обмоткам тягового реле. Якорь реле притягивается к сердечнику и через рычаг вводит шестерню стартера в зацепление с шестерней маховика. В конце своего хода якорь с помощью контактного диска замыкает цепь рабочего тока стартера. Якорь стартера начинает вращаться, обеспечивая пуск двигателя. При выключении стартера контакты размыкаются пружиной и под действием возвратной пружины все детали привода возвращаются в исходное положение. Пусковой ток стартера достигает 600 А. Ток холостого хода равен 80 А.