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.

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.