Устройство автомобилей

Системы пуска двигателя

Система пуска обеспечивает первоначальное проворачивание коленчатого вала при пуске двигателя, поскольку сам двигатель в неподвижном состоянии не создает вращающего момента, и без внешнего источника энергии не запустится.
Для того, чтобы вдохнуть в двигатель жизнь, его коленчатому валу нужно сообщить определенную начальную (пусковую) частоту вращения, после чего начинают протекать газообменные и термодинамические процессы в цилиндрах, а также функционировать основные системы, обеспечивающие работу двигателя – питания, зажигания, смазки. В цилиндры двигателя начинает поступать горючая смесь (у дизелей – чистый воздух), в нужный момент на свечи зажигания подается искрообразующий электрический импульс, либо впрыскивается порция топлива (у дизелей), а система смазки обеспечивает снижение сил трения при работе механизмов двигателя – двигатель запускается и начинает работать самостоятельно.

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

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.
Конструктивно декомпрессор представляет собой систему тяг и рычагов с ручным или электромагнитным приводом, воздействующих на штанги толкателей и открывающих клапаны ГРМ.

В условиях очень низких температур для облегчения пуска двигателя нередко применяют эфиросодержащие жидкости, впрыскиваемые в небольшом количестве во впускной тракт системы питания.

В холодное время года наиболее удобным и надежным средством облегчения пуска двигателей являются предпусковые подогреватели.

Пусковой двигатель: понятие, виды, технические характеристики, правила запуска и особенности эксплуатации

Пусковой двигатель, или «пускач», представляет собой двигатель внутреннего сгорания карбюраторного типа мощностью 10 лошадиных сил, который используется для облегчения запуска дизельных тракторов и спецтехники. Подобные устройства ранее устанавливались на все тракторы, однако сегодня на их место пришел стартер.

Устройство пускового двигателя

Конструкция ПД состоит из:

• Системы питания.
• Редуктора пускового двигателя.
• Кривошипно-шатунного механизма.
• Остова.
• Системы зажигания.
• Регулятора.

Остов двигателя состоит из цилиндра, картера и головки цилиндров. Части картера соединены между собой болтами. Штифты очерчивают центр пускового двигателя. Передаточные шестерни защищены специальной крышкой и располагаются в передней части картера, цилиндр — в верхней части. Удвоенные литые стенки создают рубашку, в которую подается вода через патрубок. Колодцы, соединенные двумя продувочными окнами, позволяют смеси поступать в картер.

По своему устройству пусковые двигатели являются двухтактными стартовыми двигателями, идущими в паре с модифицированными дизелями. Двигатели оснащаются однорежимным центробежным регулятором, напрямую подключаемым к карбюратору. Стабильность работы коленвала, как и открытие и закрытие дроссельной заслонки, регулируются в автоматическом режиме. Несмотря на малую мощность (всего 10 лошадиных сил), ПД может вращать коленвал со скоростью 3500 оборотов в минуту.

Принцип работы пускового двигателя

Пускач, как и большинство одноцилиндровых двухтактных двигателей, работает на бензине. ПД оснащается свечами зажигания, проводами высокого напряжения и электрическим стартером.

• Поршень за время перехода расстояния между нижней и верхней мертвой точкой перекрывает сначала продувочное окно, а после — впускное.
• Попавшая за это время в камеру сгорания горючая смесь попадает под давление.
• Разрежение, появляющееся в этот момент в кривошипно-шатунном механизме, переводит горючую смесь из карбюратора в кривошипную камеру после открытия поршнем впускного окна.
• Воспламенение горючего при помощи искры происходит в момент, когда поршень находится около ВМТ. Детали смазываются посредством разбрызгивания топлива, которое смешивается в соотношении 1:1 с маслом.

Простая конструкция пусковых двигателей (ПД) позволяет использовать топливо и масло самого низкого качества. Включается пускач посредством нажатия расположенной на его корпусе кнопки.

Модели ПД

Некоторые модели пускачей до сих пор используются на тракторах и спецтехнике различных марок и моделей.

• ПД-8. Одноцилиндровый двухтактный двигатель мощностью 5,1 кВТ. Частота вращения коленчатого вала — 4300 оборотов в минуту. Топливная смесь образуется внешним способом при помощи карбюратора. Диаметр и ход цилиндра одинаковы и составляют 62 миллиметра, рабочий объем — 0,2 литра. Степень сжатия топлива — 6,6. В качестве горючего используется смесь дизельного масла и бензина в пропорции 1:15.
• ПД-10. Одноцилиндровый двухтактный двигатель с кривошипно-камерной продувкой. Смесеобразование внешнее, при помощи карбюратора. Ход цилиндра составляет 85 миллиметров, диаметр — 72 миллиметра, объем — 0,346 литра. Крутящий момент — 25 Н/м, степень сжатия горючего — 7,5.
• П-350. Одноцилиндровый двухтактный пусковой двигатель с кривошипно-камерной продувкой. Образование смеси карбюраторное. Ход цилиндра — 85 миллиметров, диаметр — 72 миллиметра, объем цилиндра — 0,364 литра. Крутящий момент 25 Н/м, степень сжатия — 7,5.

Часто встречаемые неполадки и способы их устранения

В случае если запуск пускового двигателя выполнить не удается, диагностируют проблему и пытаются ее устранить. Причиной этого может быть засорение основных механизмов и деталей двигателя, что препятствует попаданию топлива в поплавковую камеру. Устранить это можно очисткой всех деталей.

Отсутствие искры на конце свечи может быть еще одной причиной, по которой не запускается двигатель. В таком случае проверяется проводка, проходящая через магнето. Сбитая регулировка корректируется после запуска и прогрева двигателя. Некорректно выставленный угол опережения зажигания может быть одной из причин того, что ПД не запускается.

Некорректная работа двигателя может быть вызвана несколькими причинами:

• Жиклер холостого хода был засорен.
• Неправильно настроен винт холостого хода.
• Загрязнение главного жиклера.
• Неправильная настройка угла зажигания.
• Проблемы с открытием дроссельной заслонки.
• Засорение трубопровода.
• Засорение пускового конденсатора двигателя.

Быстрый перегрев двигателя устраняется доливом воды, однако причин нагрева может быть несколько — к примеру, засорение пространства между головкой и цилиндром или камеры сгорания нагаром. Устраняется это очисткой всех механизмов выключенного двигателя. Однако причиной перегрева пускача не всегда является отсутствие воды или загрязнение: изначально он рассчитан на 10 минут работы за раз максимум. Более длительная работа может привести к его ускоренному износу.

Регулировка и настройка ПД

Стабильная и корректная работа пускача возможна только при правильной настройке всех механизмов и деталей. Сначала настраивается карбюратор посредством установки длины тяги, объединяющей рычаг дроссельной заслонки и регулятор. Регулировка карбюратора осуществляется на низких оборотах.

Следующий этап — настройка оборотов коленчатого вала при помощи пружины. Изменение уровня ее сжатия позволяет отрегулировать количество оборотов. Последними регулируются система зажигания и механизм выключения приводной шестерни.

Двигатель ПД-10

Основной деталью конструкции ПД-10 является чугунный картер, собранный из двух половин. К картеру посредством четырех шпилек крепится чугунный цилиндр, к передней стенке которого прикреплен карбюратор, к задней — глушитель. Чугунная головка закрывает цилиндр сверху, зажигательная искровая свеча ввернута в центральное отверстие. Наклонное отверстие, или краник, предназначается для продувки цилиндра и заливки топлива.

Коленчатый вал размещен на шарикоподшипниках и роликовых подшипниках во внутренней полости картера. Шестерня крепится на переднем конце коленчатого вала, а на заднем — маховик. Самоподжимные сальники уплотняют места выхода коленчатого вала из картера. Сам коленчатый вал обладает составной конструкцией.

Система питания представлена воздухоочистителем, топливным баком, карбюратором, фильтром-отстойником, топливопроводом, который соединяет карбюратор и отстойник бачка.

В качестве топлива для однофазного двигателя с пусковой обмоткой используется смесь из дизельного масла и бензина в соотношении 1:15. Одновременно с этим смесь применяется для смазки поверхностей трущихся деталей двигателя.

Система охлаждения двигателя общая с дизелем и является водяной термосифонной.

Система зажигания представлена магнето правого вращения, проводами и свечами. Шестерни коленчатого вала приводятся в действие магнето.

Электрический стартер провоцирует пусковой момент двигателя ПД-10. Маховик соединяется с шестерней стартера специальным венцом и имеет канавку, предназначенную для ручного запуска двигателя.

После запуска двигатель с пусковой обмоткой соединяется посредством механизма передачи с основным двигателем трактора. Механизм передачи состоит из фрикционного многодискового сцепления, автомата включения, обгонной муфты и понижающей шестеренной передачи. В пусковой момент асинхронного двигателя автомат включения цепляет шестерню с зубчатым маховиком, приводя в движение фрикционную муфту. Частота вращения коленчатого вала основного двигателя набирается до тех пор, пока он не начнет самостоятельно работать. После этого активируются сцепление и автомат включения. Пускач останавливается после разрыва электрической цепи.

Для обеспечения корректного пускового момента асинхронного двигателя топливная смесь подается к цилиндрам карбюраторных двигателей системой питания, от которой зависят основные показатели двигателя — экономичность, мощность, токсичность отработанных газов. Система должна содержаться в отличном техническом состоянии при эксплуатации пускачей.

Преимущества пусковых ДВС и предъявляемые к ним требования

Среди достоинств двигателей отмечают возможность подогрева моторного масла в картере при помощи отработанных газов и прогрева охлаждающей системы посредством циркуляции охлаждающей жидкости через рубашку охлаждения.

Карбюраторные двигатели принципиально отличаются от других моторов системой питания, включающей топливную систему и устройства, обеспечивающее его питание воздухом.

Основные требования, предъявляемые к карбюраторам:

• Быстрый и надежный пуск двигателя.
• Тонкое распыление топлива.
• Обеспечение быстрого и надежного запуска двигателя.
• Точное дозирование горючего для обеспечения отличных мощностных и экономических показателей во всех режимах работы двигателя.
• Возможность плавного и быстрого изменения режима работы двигателя.

Техническое обслуживание ПД

Техническое обслуживание пускача заключается в регулировке зазоров между контактами прерывателя магнето и электродами свечи зажигания. А также в диагностике и осмотре пусковой рабочей обмотки двигателя.

Проверка зазоров между электродами

Свечу зажигания выкручивают, отверстие закрывают заглушкой. Нагар на свече устраняют ее помещением на несколько минут в ванночку с бензином. Изолятор очищают специальной щеткой, корпус и электроды — металлическим скребком. Зазор между электродами проверяют щупом: его величина должна быть в пределах 0,5-0,75 миллиметра. Регулировка зазора осуществляется подгибанием бокового электрода в случае необходимости.

Исправность свечи проверяется посредством ее подключения к магнето проводами и прокручиванием коленчатого вала до появления искры. После проверки и обслуживания свеча возвращается на место и закручивается.

Проверка зазора между контактами прерывателя

Детали прерывателя протираются мягкой тканью, смоченной в бензине. Нагар, образовавшийся на поверхности контактов, зачищается надфилем. Коленчатый вал двигателя прокручивается до максимального размыкания контактов. Измерение зазора осуществляется специальным щупом. Если возникает необходимость в регулировке зазора, то при помощи отвертки ослабляется затяжка винта и крепления стойки. Фитиль кулачка смачивается несколькими каплями чистого моторного масла.

Регулировка момента зажигания

Момент зажигания пускового двигателя регулируется после выкручивания свечи зажигания. В отверстие цилиндра опускается глубомер штангенциркуля. Минимальное расстояние до днища поршня показывается глубомером в момент поворота коленчатого вала и поднятия поршня в верхнюю мертвую точку. После этого коленвал проворачивается в обратную сторону, а поршень опускается ниже мертвой точки на 5,8 миллиметра. Контакты прерывателя магнето должны при этом размыкаться кулачком ротора. Если этого не происходит, то магнето поворачивается до размыкания контактов и фиксируется в данном положении.

Регулировка редуктора

Техническое обслуживание редуктора пускача заключается в его регулярном смазывании и настройке механизма включения. Муфта редуктора начинает пробуксовывать при регулировке механизма включения в случае чрезмерного износа дисков. Признаками этого является перегрев муфты и слишком медленное вращение коленчатого вала при запуске.

Механизм включения редуктора регулируется при запуске пусковой шестерни посредством поворота рычага вправо и снятия пружины. Под действием пружины рычаг возвращается в крайнее левое положение и включает сцепление редуктора. При этом угол между вертикалью и рычагом должен составлять 15-20 градусов.

Рычаг переставляется на шлицах валика в случае, если угол не соответствует указанной норме. Он перемещается из крайнего левого в крайнее правое положение под действием оттяжной пружины. Положение рычага регулируется вилками тяги таким образом, чтобы он располагался в горизонтальном положении, после чего устанавливается пружина. Левый конец прорези серьги при правильной регулировке должен соприкасаться с пальцем рычага, а сам палец — с правым концом прорези серьги с небольшим зазором. На серьге метками ограничена зона, в пределах которой должен находиться палец рычага при включенной муфте редуктора.

Правильно отрегулированный привод обеспечивает включение пусковой шестерни при поднятии рычага в верхнее крайнее положение и включении муфты редуктора при переходе в крайнее нижнее положение. При включении шестерни должна включаться муфта редуктора, что является обязательным условием.

Регулировка механизма включения редуктора

Механизм включения редуктора регулируется посредством перевода рычага управления муфтой во включенное положение его поворотом до упора против часовой стрелки. Отклонение рычага от вертикали не должно превышать 45-55 градусов.

Для регулировки угла без изменения валика выкручивают болты, рычаг снимают со шлицев и устанавливают в требуемом положении, после чего болты закручивают. Пусковая шестерня, или бендикс, должна находиться в выключенном положении, для чего рычаг проворачивается против часовой стрелки без перемещений.

Длина тяги регулируется резьбовой вилкой таким образом, чтобы она надевалась на рычаги. Палец рычага пусковой шестерни при этом должен занимать крайнее левое положение прорези. Максимальный зазор между пальцем и прорезью не должен превышать 2 миллиметров. Пальцы шплинтуют после установки тяги, затем затягивают контргайки вилки. Рычаг возвращают в вертикальное положение и соединяют с тягой. Муфта регулирует длину тяги.

После регулировки механизма необходимо убедиться в том, что рычаг перемещается без заедания. Работа механизма проверяется при запуске. Пусковая шестерня не должна скрежетать во время работы пускового двигателя.

При правильной регулировке и настройке всех механизмов и деталей обеспечивается стабильная работа двигателя.