Устройство и принцип работы системы запуска двигателя

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

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.

Запуск двигателя

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

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

Устройство системы запуска двигателя

В систему пуска двигателя входят следующие ключевые элементы:

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

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.

Особенности работы аккумуляторной батареи

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

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

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

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

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

Сила тока при старте

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

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

Особенности запуска двигателя в зимних условиях

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

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

Вот несколько советов, которые помогут запустить двигатель зимой:

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

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

Автозапуск и методы контроля работы ДВС

Сигнализации с функцией автозапуска получают всё большее распространение. Проводя монтаж такого оборудования, шнур контроля работы двигателя лучше подключать к выходу таходатчика. Тем не менее, часто оказывается, что амплитуда импульсов на выходе датчика является низкой. И тогда реализуют один из методов контроля, являющихся альтернативными. Все подобные методы перечислены в тексте, а речь пойдёт как раз об их недостатках.

Контроль давления масла

Датчик давления работает так: при недостаточном уровне давления напряжение на выводе датчика приобретает низкое значение, порядка 0,5 Вольт. И наоборот, если необходимый уровень достигнут, то датчик выдаёт 12 Вольт. Если же между выводом датчика и потенциалом «+12» включена контрольная лампа, её горение будет сигнализировать о недостаточности давления. Тут всё просто. А провод сигнализации подключают к выводу датчика, то есть к «минусовому» контакту лампы.

Лампа давления масла на приборке

Для рассмотренного в данной главе метода характерны проблемы:

• Лампа давления масла должна гаснуть, как только двигатель запустится и начнёт работать без помощи стартёра. На практике характерен временной лаг, а его значение для некоторых авто равно 2–3 секундам;
• При низкой температуре на многих автомашинах наблюдается обратный эффект: лампа давления гаснет до того, как двигатель стартовал. В таком случае используйте любой вариант контроля, кроме того, что рассматривается здесь.

Время работы стартёра задаётся программно, и оно может составлять от 2 до 4 секунд. Но если временной лаг составляет 2–3 секунды, тогда сразу возникает вопрос, есть ли смысл проводить какие-либо подключения вообще. Выбор оставим владельцу.

Контроль напряжения на обмотке возбуждения генератора

Допустим, в машине есть некая клемма, которая получает «плюсовой» потенциал, как только двигатель успешно стартует. Многие изготовители рассчитывают именно на такой вариант: контрольный провод подключается к подобной клемме. В её роли, например, может выступать «минусовой» контакт лампы заряда батареи. Схема устроена просто: если мотор не завёлся, один из контактов подключен к «массе», но когда мотор стартовал, оба контакта находятся под напряжением «+12».

Лампа заряда АКБ на тахометре

Выше говорилось о клемме обмотки возбуждения генератора. Но, подключая сигнализацию, такие подробности знать не обязательно. Достаточно располагать сведениями о том, где находится патрон лампы.

По идее, рассмотренный здесь метод недостатков не имеет. И всё же, заводя двигатель, проконтролируйте поведение индикаторов один или несколько раз. Затем можно будет сделать соответствующие выводы.

Измерение напряжения бортсети

Контрольный шнур, выходящий из основного разъёма сигнализации, можно не подключать ни к чему. Тогда саму сигнализацию программируют на контроль напряжения бортсети. По идее, изготовители оборудования рассчитывают на следующее: как только мотор стартует, напряжение сразу повысится на 0,5-0,6 Вольт. В реальности всё так и происходит, только повышение напряжения может идти медленно.

В некоторых автомобилях предусмотрено наличие регулятора, не позволяющего напряжению в сети меняться быстро. Вооружитесь стрелочным вольтметром, чтобы узнать, как именно меняется напряжение на питающей клемме сигнализации. Измерения нужно проводить в момент запуска двигателя, а минимальное пороговое значение (0,5 или 0,6 Вольт) указывают в инструкции.

Стрелочный мультиметр

Иногда, чтобы рассмотренный вариант контроля действительно стал эффективным, время работы стартёра увеличивают до 4-х секунд. Но и этого часто оказывается недостаточно.

Поведение ламп при запуске двигателя, пример на видео

Рекомендации по установке автозапуска двигателя, в том числе автосигнализаций Starline

Основные шаги при подключении автосигнализации

1) Выбор способа контроля работы двигателя

Для определения состояния двигателя в сигнализациях StarLine существует специальный вход (серо-черный провод), который и определяет состояние двигателя: работает/не работает.

Определение работы двигателя в сигнализации StarLine Twage A8 может происходить 2 способами: -по сигналам тахометра (цепь должна содержать импульсы пропорциональные скорости вращения двигателя, при остановке двигателя сигнал должен иметь потенциал корпуса); -по сигналу генератора (цепь должна изменять свое состояние от потенциала корпуса, когда двигатель не работает, на потенциал 9-12 В , когда двигатель работает).

По большому счету, не существует какого-либо предпочтительного способа контроля. Все зависит от схем конкретных автомобилей, предпочтения установщика сигнализации, времени разборки для доступа к этим цепям и т.д.

2) Обязательная проверка

В связи с большим многообразием способов подключения и возможными изменениями в схемах даже известных автомобилей, надо обязательно убедиться в правильности работы системы после установки. От этого будет зависеть сама возможность дистанционного запуска двигателя, своевременное отключение стартера (отсутствие перекручивания) и безопасность при запуске двигателя.

Для проверки используется штатный брелок сигнализации. Необходимо проверить 2 состояния автомобиля и убедиться, что их правильно различает сигнализация. Если это будет происходить, то все остальные режимы работы будут обеспечиваться автоматически.

Зажигание включено, но двигатель не работает

Установите курсор на иконку CHECK и нажмите кнопку 2 брелка. Должна появиться иконка аккумулятора за лобовым стеклом на дисплее и не должно быть иконки дыма.

Двигатель работает

Установите курсор на иконку CHECK и нажмите кнопку 2 брелка. Должна появиться иконка аккумулятора за лобовым стеклом на дисплее и иконки дыма, имитирующие работающий двигатель.

Оценка результатов проверки

Если брелок будет показывать не соответствующее сочетание иконок ключа зажигания и дыма, то это свидетельствует о неправильном подключении серо-черного провода. Таким образом, сигнализация не сможет заводить двигатель или позволит оставить автомобиль на включенной передаче и в дальнейшем дистанционно запустить двигатель.

Например. Вы получили результат, когда в обоих случаях (даже при не работающем двигателе) на дисплее индицируется иконка дыма, т.е. сигнализация думает, что двигатель работает.

Возможные причины: когда двигатель остановлен на серо-черном проводе присутствует напряжение +12В (как при контроле по тахометру, так и по генератору). Соответственно, сигнализация «думает» что двигатель работает.

Возможные последствия

Сигнализация будет обманута и позволит выполнить программную нейтраль при неработающем двигателе. В результате, автомобиль может остаться с включенной передачей и в дальнейшем при запуске начнет двигаться на стартере.

Сигнализация будет получать сигнал о работающем двигателе даже до начала прокручивания стартера. В этом случае, при теплом двигателе старт возможно будет происходить успешно, а при низких температурах, длительности прокрутки стартера может не хватать для успешного старта.

Двигатель будет запускаться и мгновенно глохнуть. Это будет происходить, если перепутана полярность сигнала с генератора.

Контроль работы двигателя по генератору куда подключать

Выбор типа коробки передач

Тип КПП программируется функцией 15 таб. №2.

Подключение цепей запуска двигателя

Провода 5-контактного разъема силового модуля должны быть подключены в соответствии с рекомендациями, изложенными ниже.

Подключение силового модуля на автомобилях с ключом зажигания

Красный провод – плюс питания (+12 В) – рекомендуется подключить непосредственно к аккумулятору автомобиля. При подключении к аккумулятору необходимо использовать провод сечением не менее 6 мм2. Если прямое подключение к аккумулятору невозможно, то для подключения выберите штатный провод электропроводки автомобиля соответствующего сечения. При этом необходимо учесть, чтобы номинал штатного предохранителя этой цепи был не менее 30А. Также можно подключиться к проводу питания монтажного блока, блока управления кузовным оборудованием (BCM) или замку зажигания.

Желтый провод – силовой выход для включения зажигания – подключите к клемме «зажигание» (IGN) замка зажигания.

Зеленый провод – программируемый силовой выход для дублирования цепей «зажигание» (IGN) или «аксессуары» (ACC).

Синий провод – программируемый силовой выход. Используется для дублирования цепей «зажигание», «аксессуары», «стартер» или для имитации нажатия педали тормоза при дистанционном запуске на автомобилях с кнопкой «старт-стоп». Функцию 8 (таб. №2) следует запрограммировать на требуемый режим работы, а синий провод подключить к соответствующей цепи замка зажигания или к концевому выключателю педали тормоза. Необходимость использования данного выхода зависит от конкретной модели автомобиля.

Черно-желтый провод – выход на стартер – подключите к цепи управления стартером. При необходимости дублирования данной цепи используйте дополнительное реле.

Подключение силового модуля на автомобилях с кнопкой «старт/стоп»

Внимание! Для реализации функции запуска на автомобилях с кнопкой «старт-стоп» запрограммируйте функцию 8 таб. №2 на вариант 3. В этом случае при дистанционном запуске на синем проводе силового модуля будет формироваться импульс, имитирующий нажатие на педаль тормоза, а на черно-желтом (выход на стартер) – импульсы запуска и глушения двигателя.

Красный провод – плюс питания (+12 В) силового модуля – рекомендуется подключить непосредственно к аккумулятору. Если прямое подключение к аккумулятору невозможно, для подключения необходимо выбрать штатный провод электропроводки автомобиля соответствующего сечения. При этом необходимо учесть, чтобы номинал штатного предохранителя этой цепи был не менее 30 А. Также можно подключиться к проводу питания монтажного блока, блока управления кузовным оборудованием (BCM) или замку зажигания.

Желтый провод – не подключать.

Зеленый провод – не подключать.

Синий провод – подключите к кнопке педали тормоза.

Черно-желтый провод – подключите к кнопке «старт-стоп». Если для управления кнопкой требуется ток более 200 мА – воспользуйтесь одним из вариантов силового управления (схема 1). Если ток управления не более 200 мА – можно использовать схему 2.

Схема 1: силовое управление кнопкой «старт-стоп»

Схема 2: слаботочное управление кнопкой «старт-стоп»

Подключение входа контроля работы двигателя

Серо-черный провод 8-контактного разъема Х2 — универсальный вход контроля работы двигателя. Контроль может осуществляться по тахосигналу, по сигналу генератора или по напряжению бортовой сети.

• При контроле работы двигателя по тахосигналу серо-черный провод подключается к цепи, в которой присутствует импульсный сигнал, частота которого пропорциональна оборотам двигателя.
• При контроле работы двигателя по сигналу генератора серо-черный провод подключается к выходу генератора, который соединен с лампой «заряд аккумулятора» на приборной панели. Полярность сигнала генератора программируется (функция 11, таб. №2).

Успешный запуск двигателя будет контролироваться по изменению напряжения на выходе генератора после запуска двигателя.

При контроле работы двигателя по напряжению бортовой сети серо-черный провод не подключается, и его необходимо изолировать.

Подтверждение запуска произойдет автоматически после начала работы двигателя.

Внимание! В первую очередь рекомендуется использовать контроль по тахосигналу, как наиболее достоверный способ. И только при невозможности данного способа используйте контроль по генератору. Для правильной работы стартера (без перекрутки) может потребоваться подбор длительности прокрутки стартера (функция 9, таб. №2).

Общие рекомендации по выбору способа контроля работы двигателя

Для безопасной эксплуатации автомобиля и безопасного использования функции дистанционного запуска необходимо чтобы автосигнализация правильно определяла – работает двигатель или нет.

Контроль работы двигателя по тахосигналу

Цепь, к которой будет подключаться серо-черный провод, должна содержать импульсы, частота следования которых пропорциональна скорости вращения двигателя. В качестве такой цепи лучше всего использовать сигнал тахометра, присутствующий на одном из контактов разъема диагностики или на приборной панели. Этот сигнал обычно имеет амплитуду 12 В. Типичная форма сигнала тахометра:

Момент прекращения прокручивания стартера автосигнализация определяет по резкому возрастанию частоты сигнала в момент начала работы двигателя. Подключение серо-черного провода к такой цепи гарантирует правильное отключение стартера.

Внимание! В связи с тем, что сигнал управления форсунками при запуске двигателя имеет слишком низкую частоту, не рекомендуется использовать данный сигнал для контроля работы двигателя.

Контроль работы двигателя по сигналу генератора

Цепь, к которой подключается серо-черный провод, должна изменять свое состояние от потенциала корпуса, когда двигатель не работает, на потенциал 9 – 12 В , когда двигатель работает. В случае инверсного сигнала от потенциала +12 В, когда двигатель не работает, на потенциал корпуса, когда двигатель запустился. Этот сигнал можно получить при подключении к лампе индикации заряда аккумулятора на приборной панели, которая погасает при начале работы двигателя. Указанные два варианта контроля работы двигателя (генератор (+) или генератор (-)) можно выбрать с помощью функции 11 (см. таб. №2).

Примеры подключения

В качестве примера рассмотрены подключения к двум автомобилям Toyota Corolla и ВАЗ 2113.

Подключение к автомобилю Toyota Corolla 2008 г.в.

Способ контроля двигателя по тахометру

Мы рекомендуем самый простой способ — подключиться к разъему диагностики OBD2 (конт. 9) на котором присутствует сигнал «ТАСН» амплитудой 12В. При таком способе подключения при включенном зажигании на серо-черном проводе будет отсутствовать напряжение +12 В и определение работы двигателя будет происходить корректно.

Альтернативный способ подключения к форсункам

Для А8 не рекомендуется, так как требуется установка дополнительного компонента. Если Вы проведете рекомендованную выше проверку правильности подключения, то увидите, что при таком способе подключения в ситуации, когда зажигание включено (но двигатель не работает) — сигнализация Starline А8 будет показывать заведенный двигатель. Соответственно, может возникнуть ситуация, когда сигнализация будет «обманута» при выполнении программной нейтрали на ручной коробке.

Чтобы избежать этого, необходимо установить в разрыв серо-черного провода разделительный конденсатор 1 мкФ, чтобы устранить в сигнале постоянную составляющую напряжения +12В. Пример подключения приведен на рисунке. В качестве конденсатора рекомендуем использовать пленочные конденсаторы на напряжение не менее 160В. Высокое допустимое напряжение необходимо, чтобы конденсатор не выходил из строя, так как в цепи форсунок могут присутствовать выбросы напряжения до 150 В. Например можно использовать: конденсатор К73-17 1,0мкФ 250В +/-20%.

Контроль по генератору

Гарантирует надежную работу сигнализации при дистанционном запуске. Серо-черный провод сигнализации в этом случае необходимо подключать к лампе заряда аккумулятора.

Подключение к автомобилям ВАЗ 2113

Контроль работы двигателя по тахометру

Мы рекомендуем подключаться к белому разъему на панели приборов (коричнево-красный провод, конт.2) или к проводу управления форсунками.
Особенностью автомобиля ВАЗ 2113 является наличие постоянной составляющей напряжения +12В на этом контакте (также как и на проводе управления форсункой) при включенном зажигании и в течение нескольких секунд после остановки двигателя при выключенном зажигании.

Если Вы проведете рекомендованную выше проверку правильности работы сигнализации, то увидите, что при таком способе подключения, в ситуации, когда зажигание включено (но двигатель не работает) -сигнализация А8 все равно будет показывать заведенный двигатель. Соответственно, может возникнуть ситуация, когда сигнализация будет «обманута» при выполнении программной нейтрали на ручной коробке.

Чтобы избежать этого, необходимо установить в разрыв серо-черного провода разделительный конденсатор 1 мкФ, чтобы устранить постоянную составляющую +12В. Схемы подключения приведены далее на рисунках. В качестве конденсатора рекомендуем использовать пленочные конденсаторы на напряжение не менее 160В.