Системы пуска двигателей

 

Условия для пуска двигателей

Что­бы дви­гатель на­чал ра­ботать, не­об­хо­димо соз­дать ус­ло­вия для вос­пла­мене­ния и го­рения го­рючей сме­си.

Эти ус­ло­вия за­висят от ря­да фак­то­ров: ско­рос­ти пе­реме­щения пор­шня, тем­пе­рату­ры дви­гате­ля и ра­бочей сме­си, ком­прес­сии в ци­лин­драх, свойств топ­ли­ва, ка­чес­тва его рас­пы­ла, уг­ла опе­реже­ния за­жига­ния (впрыс­ка), вяз­кости мас­ла и др.

Для пер­во­го вос­пла­мене­ния не­об­хо­димо рас­кру­тить ко­лен­ча­тый вал до пус­ко­вой час­то­ты вра­щения. У ДВС с ис­кро­вым за­жига­ни­ем она на­ходит­ся в пре­делах 30…100 мин^-1. У ди­зельных дви­гате­лей пус­ко­вая час­то­та зна­чительно вы­ше — 200…300 мин^-1.

Что­бы рас­кру­тить дви­гатель, не­об­хо­димы зна­чительные зат­ра­ты мощ­ности для пре­одо­ления сил тре­ния, а­эро­дина­мичес­кое соп­ро­тив­ле­ние при га­зо­об­ме­не, гид­равли­чес­кое соп­ро­тив­ле­ние мо­тор­но­го мас­ла и др.

При пус­ке дви­гате­ля с ис­кро­вым за­жига­ни­ем го­рючую смесь сжи­ма­ют в ци­лин­дре и вос­пла­меня­ют элек­три­чес­кой све­чой за­жига­ния.

Пер­во­начально ис­па­ря­ют­ся и вос­пла­меня­ют­ся лег­кие фрак­ции топ­ли­ва. Чем ни­же тем­пе­рату­ра, тем больше топ­ли­ва не­об­хо­димо для по­луче­ния не­об­хо­димо­го ко­личес­тва па­ров топ­ли­ва. Пус­ко­вая смесь дол­жна быть бо­гатой (со­от­но­шение воз­ду­ха к топ­ли­ву ме­нее 12:1).

Важ­но знать! При пус­ке дви­гате­ля в пер­во­начальный мо­мент ско­рость вра­щения ва­ла близ­ка к ну­лю, а соп­ро­тив­ле­ние прок­ру­чива­нию ко­лен­ча­того ва­ла хо­лод­но­го ДВС меньше, чем при воз­раста­нии ско­рос­ти и тем­пе­рату­ры.

Этот па­радокс объяс­ня­ет­ся тем, что в мо­мент на­чала прок­ру­чива­ния мас­ло меж­ду тру­щими­ся по­вер­хнос­тя­ми на­ходит­ся в ви­де тон­чайшей плен­ки, вяз­кость ко­торой от тем­пе­рату­ры поч­ти не за­висит.

Та­ким об­ра­зом, для пус­ка хо­лод­но­го дви­гате­ля не­об­хо­дима бо­гатая смесь и воз­можно низ­кая ско­рость вра­щения ко­лен­ча­того ва­ла.

При пус­ке ди­зеля вос­пла­мене­ние го­рючей сме­си в зна­чительной сте­пени за­висит от тем­пе­рату­ры и дав­ле­ния в кон­це так­та сжа­тия. При дав­ле­нии 0,3 МПа тем­пе­рату­ра са­мовос­пла­мене­ния око­ло 400°С, а при дав­ле­нии 3 МПа — 200°С. При низ­кой ско­рос­ти вра­щения сжа­тый воз­дух ус­пе­ва­ет ос­тыть, по­это­му при пус­ке ди­зеля не­об­хо­дима по­вышен­ная ско­рость вра­щения.

 

Способы пуска двигателя внутреннего сгорания

Пуск дви­гате­ля вруч­ную. Дан­ный пуск ис­пользу­ют для кар­бю­ратор­ных ДВС ма­лой мощ­ности (мо­тоб­ло­ки, мо­тоцик­лы, пус­ко­вые дви­гате­ли ди­зелей).

Пуск дви­гате­ля вруч­ную осу­щест­вля­ют нес­кольки­ми спо­соба­ми. Пус­ко­вую ру­ко­ят­ку вво­дят в за­цеп­ле­ние с хра­пови­ком на нос­ке ко­лен­ча­того ва­ла и прок­ру­чива­ют. Пус­ко­вой шнур на­маты­ва­ют на ма­ховик и рез­ким дви­жени­ем вы­дер­ги­ва­ют его, рас­кру­чивая ма­ховик ры­чаж­ным пус­ко­вым ме­ханиз­мом с зуб­ча­тым сек­то­ром.

Пуск дви­гате­ля элек­три­чес­ким стар­те­ром. Та­кой пуск на­ибо­лее рас­простра­нен (рис. 14.1). В ка­чес­тве стар­те­ра ис­пользу­ют элек­три­чес­кий дви­гатель пос­то­ян­но­го то­ка, ко­торый пи­та­ет­ся от ак­ку­муля­тор­ных ба­тарей.

Рис. 14.1.Способы пуска двигателей:
а — пуск электрическим стартером; б — пуск вспомогательным двигателем внутреннего сгорания; 1 — венец маховика; 2 — шестерня привода маховика; 3 — муфта свободного хода; 4 — рычаг включения шестерни привода маховика; 5 — тяговое реле; 6 — контакты включения стартера; 7 — стартер; 8 — ключ включения стартера; 9 — сцепление пускового двигателя; 10 — редуктор; 11 — пусковой двигатель; 12 — рычаг включения сцепления; 13 — автомат включения; 14 — приводной вал; I — пусковой двигатель соединен с двигателем; II — пусковой двигатель отключен от двигателя

При пус­ке тя­говое ре­ле че­рез ры­чаг вво­дит в за­цеп­ле­ние шес­терню стар­те­ра с вен­цом ма­хови­ка и вклю­ча­ет стар­тер, за­мыкая его кон­такты.

Чем мощ­нее дви­гатель, тем бо­лее мощ­ный стар­тер тре­бу­ет­ся для его пус­ка. У ДВС с ис­кро­вым за­жига­ни­ем N_s = (0,016…0,027) N_e, у ди­зелей N_s = (0,045…0,100) N_e.

Пуск дви­гате­ля инер­ци­он­ным стар­те­ром. Та­кой пуск при­меня­ют для больших дви­гате­лей с ра­бочим объемом 10…40 л (ави­аци­он­ных и др.). Вруч­ную и элек­трод­ви­гате­лем не­большой мощ­ности рас­кру­чива­ют большой ма­ховик, ко­торый за­тем вво­дят в за­цеп­ле­ние с дви­гате­лем.

Пуск сжа­тым воз­ду­хом. Дан­ный пуск ис­пользу­ют ча­ще все­го на теп­ло­возах и бро­нетех­ни­ке с пор­шне­выми дви­гате­лями. Сжа­тый воз­дух по­да­ют в ци­лин­дры в со­от­ветс­твии с по­ряд­ком ра­боты на так­те ра­боче­го хо­да. Та­кой спо­соб свя­зан с проб­ле­мой вос­полне­ния воз­ду­ха в слу­чае не­удач­ных по­пыток.

Пнев­мо­гид­равли­чес­кий пуск. Сжа­тый воз­дух (око­ло 30 МПа) че­рез пор­шень да­вит на ра­бочую жид­кость и при­водит в действие гид­равли­чес­кое ус­тройство, ко­торое вра­ща­ет дви­гатель.

Пи­ротех­ни­чес­кие пус­ко­вые ус­тройства. Та­кие ус­тройства ис­пользу­ют энер­гию га­зов от сго­рания по­роха.

Для пус­ка ди­зелей с ма­лым ра­бочим объемом мож­но ис­пользо­вать бен­зин. Ус­тройство та­ких дви­гате­лей пред­по­лага­ет на­личие до­пол­ни­тельной ка­меры со све­чой за­жига­ния. При пус­ке спе­ци­альный кла­пан со­еди­ня­ет ее с ос­новной ка­мерой. Пос­ле прог­ре­ва дви­гате­ля до­пол­ни­тельную ка­меру от­клю­ча­ют, и кла­пан зак­ры­ва­ет со­об­ще­ние с ос­новной ка­мерой.

Пуск ди­зеля вспо­мога­тельным дви­гате­лем. Рас­простра­нен для трак­то­ров мощ­ностью бо­лее 40 л.с. (рис. 14.2). В ка­чес­тве та­ких пус­ко­вых дви­гате­лей ис­пользу­ют од­но­цилин­дро­вые и двух­ци­лин­дро­вые двух­так­тные дви­гате­ли.

Рис. 14.2.Схема устройства пускового двигателя:
1 — патрубок подсоединения к системе охлаждения основного двигателя; 2 — свеча зажигания; 3 — краник заливной (продувочный); 4 — карбюратор; 5 — воздухоочиститель; 6 — однорежимный регулятор частоты вращения; 7 — магнето; 8 — пробка для удаления конденсата из картера; 9 — редуктор; 10 — шатун; 11 — маховик; 12 — коленчатый вал; 13 — поршень; 14 — чугунный цилиндр с впускным продувочным и выпускным окнами

 

Устройство пускового двигателя внутреннего сгорания

• 14.3.1. Ос­новные эле­мен­ты
• 14.3.2. Пос­ле­дова­тельность пус­ка вспо­мога­тельно­го дви­гате­ля
• 14.3.3. Пос­ле­дова­тельность пус­ка ди­зеля

Основные элементы

Пус­ко­вые дви­гате­ли обыч­но име­ют жид­кос­тное ох­лажде­ние. Их мощ­ность — 3,5…10,0 кВт.

Ос­то­вом та­кого дви­гате­ля слу­жит чу­гун­ный кар­тер с разъемом в вер­ти­кальной плос­кости. Кар­тер гер­ме­тичен и ис­пользу­ет­ся в ка­чес­тве про­дувоч­ной ка­меры, ко­торая че­рез пе­репус­кные ка­налы со­об­ща­ет­ся с про­дувоч­ны­ми ок­на­ми.

В го­лов­ку ци­лин­дра ввер­ну­ты све­ча за­жига­ния и кра­ник для за­лив­ки топ­ли­ва пе­ред пус­ком.

Пор­шень из алю­мини­ево­го спла­ва име­ет вы­пук­лое дни­ще (для луч­шей про­дув­ки). Вы­битая на нем стрел­ка дол­жна быть об­ра­щена в сто­рону ма­хови­ка. Это поз­во­ля­ет из­бе­жать по­пада­ния сты­ков ком­прес­си­он­ных ко­лец в ок­на ци­лин­дра по­ломок.

Обыч­но в та­ком дви­гате­ле при­меня­ют КШМ де­зак­си­ально­го ти­па. Ко­лен­ча­тый вал разъем­ный и вра­ща­ет­ся в двух ро­лико­вых под­шипни­ках.

От пе­ред­не­го кон­ца ва­ла че­рез шес­те­рен­ча­тую пе­реда­чу при­водят­ся в действие ре­гуля­тор обо­ротов и маг­не­то. На дру­гом кон­це ва­ла ус­та­нов­лен ма­ховик. Пус­ко­вой дви­гатель, как пра­вило, име­ет жид­кос­тную сис­те­му ох­лажде­ния, со­еди­нен­ную с сис­те­мой ох­лажде­ния ди­зеля. Это поз­во­ля­ет обог­ре­вать ди­зель и зна­чительно об­легчить его пуск.

Вни­мание! Для пре­дот­вра­щения пе­рег­ре­ва пус­ко­вого дви­гате­ля про­дол­жи­тельность его ра­боты без при­со­еди­нения к ди­зелю не дол­жна пре­вышать 2 мин.

Сис­те­ма пи­тания пус­ко­вого дви­гате­ля сос­то­ит из топ­ливно­го бач­ка с фильтром-от­стойни­ком, кар­бю­рато­ра и воз­ду­хо­очис­ти­теля.

Сис­те­ма за­жига­ния и пус­ка вклю­ча­ет в се­бя: маг­не­то, све­чи за­жига­ния, про­вода вы­соко­го нап­ря­жения и стар­тер (руч­ной или элек­три­чес­кий).

Для пе­реда­чи кру­тяще­го мо­мен­та от пус­ко­вого дви­гате­ля ди­зелю ры­чаг сцеп­ле­ния 12 ус­та­нав­ли­ва­ют в по­ложе­ние I (см. рис. 14.1 в под­разд. 14.2). При этом при­вод­ная шес­терня вхо­дит в за­цеп­ле­ние с зуб­ча­тым вен­цом ма­хови­ка, а сцеп­ле­ние вык­лю­ча­ет­ся и разъеди­ня­ет пус­ко­вой дви­гатель от ме­ханиз­ма при­вода ко­лен­ча­того ва­ла ди­зеля.

Пос­ле его пус­ка и прог­ре­ва ры­чаг сцеп­ле­ния плав­но пе­рево­дят в по­ложе­ние II и вклю­ча­ют сцеп­ле­ние. Вра­щение пе­реда­ет­ся на ди­зель.

Так как ско­рость вра­щения ди­зеля зна­чительно пре­вос­хо­дит ско­рость вра­щения пус­ко­вого дви­гате­ля, в ме­ханиз­ме пе­реда­чи ус­та­нав­ли­ва­ют об­гонную муф­ту (муф­ту сво­бод­но­го хо­да) и ав­то­мат вык­лю­чения (бен­дикс).

Пос­ле пус­ка ди­зеля об­гонная муф­та рас­кли­нива­ет­ся и вра­щение в об­ратном нап­равле­нии от ди­зеля к пус­ко­вому дви­гате­лю не пе­реда­ет­ся.

При уве­личе­нии час­то­ты вра­щения ва­ла ди­зеля до 500…600 мин^-1 цен­тро­беж­ный ав­то­мат вык­лю­чения вы­водит при­вод­ную шес­терню из за­цеп­ле­ния с вен­цом ма­хови­ка.