Общие сведения о системе пуска двигателя

Электроника и электрооборудование транспортных и

Транспортно-технологических машин и оборудования

Лекция 4

Система пуска двигателя

Учебные вопросы:

Общие сведения о системе пуска двигателя.

Особенности стартерных электродвигателей.

Электромеханические характеристики стартерного электродвигателя.

Общие сведения о системе пуска двигателя

Возможность осуществления надежного пуска двигателя зависит от многих конструктивных и эксплуатационных факторов. Поршневые двигатели внутреннего сгорания начинают работать при относительной высокой частоте вращения коленчатого вала. Пусковое устройство должно вращать коленчатый вал с частотой, достаточной для начала и развития процессов образования. Воспламенения и сгорания топливо-воздушной смеси.и способствовать выходу двигателя на устойчивый режим самостоятельной работы.

Пусковые качества автомобильных двигателей оценивают по минимальной пусковой частоте вращения коленчатого вала n_min и и среднему давлению трения р_т. Минимальная пусковая частота вращения – это наименьшая частоте вращения коленчатого вала, при которой пуск двигателя в заданных условиях происходит за две попытки пуска продолжительностью по 10 с для бензиновых двигателей и по 15 с для дизелей с перерывами между попытками в 1 мин.

Минимальные пусковые частоты определяются по зависимости времени пуска от средней частоты вращения коленчатого вала. требуемы пусковые частоты для автомобильных бензиновых двигателей – 40 – 85 мин^-1, а для дизелей – 50 – 200 мин^-1.

Система пуска представляет собой комплекс устройств, обеспечи­вающих принудительное вращение вала двигателя внутреннего сгора­ния.

Тип системы пуска определяется видом используемой энергии и конструкцией основного пускового устройства (стартера). В практике автомобилестроения встречаются инерционные стартеры, пневмати­ческие и гидропневматические системы пуска. Однако наибольшее распространение получила электростартерная система пуска, обла­дающая целым рядом положительных качеств.

Эта система компактна и надежна в работе, обеспечивает возмож­ность автоматизации процесса пуска с помощью несложных электро­технических устройств. Она состоит из аккумуляторной батареи, стартерной цепи (провода, коммутационная аппаратура управления), стартера и средств облегчения пуска. Структурная схема системы пуска изображена на рис. 1.

Рисунок 1 Структурная схема системы электростартерного пуска

Общим элементом для систем пуска и электроснабжения является аккумуляторная батарея. Однако режим ее работы в этих системах различен. В системах электроснабжения батарея работает в режи­ме циклического разряда и заряда, причем токи не превышают номи­нальной емкости — до (0,5... 0,7) С₂₀. В системе пуска батарея раз­ряжается в прерывистых режимах при значениях тока (2... 5) С₂₀.

Мощность, развиваемая батареей, соизмерима с мощностью старте­ра. Поэтому характеристики батареи зависят от режима стартерного разряда (силы тока, температуры, продолжительности пуска) и влияют на характеристики самого стартера и тем самым на процесс пуска дви­гателя. Наиболее важными параметрами батареи, влияющими на про­цесс пуска двигателя, являются ее емкость и число пластин в аккумуляторе (так называемый счет сборки _), температура электролита Т_э и степень разряженности батареи ΔС_Р.

Батарея в процессе пуска двигателя должна дать определенный ток без уменьшения напряжения ниже заданной минимальной величи­ны (6,0...8,0 В для системы на 12 В). Эта величина определяется, с од­ной стороны, характеристиками стартера, который должен обеспечить прокручивание вала двигателя с частотой, не ниже минимальной пуско­вой, а с другой — требованиями системы зажигания к минимальному напряжению в первичной цепи катушки зажигания (для карбюратор­ных двигателей) и минимальным напряжением на тяговом реле стар­тера при пуске (для дизелей).

В связи с повышением требований к минимальным температурам пуска на ряде двигателей предусмотрена установка средств облегче­ния пуска холодного двигателя. Как правило, эти устройства за пе­риод своей работы (около 30 мин) потребляют энергию от батареи. Таким образом, возникла новая разновидность стартерного разряда холодной аккумуляторной батареи: вначале — на устройства облег­чения пуска двигателя сравнительно малым током – до 0,5 С₂₀, а затем — на стартер большим током — (2,5... 4,0) С₂₀.

В качестве стартерного электродвигателя применяется электро­двигатель постоянного тока последовательного или, реже, смешанного возбуждения. Его основными параметрами являются:

1. Номинальное напряжение U _н (6,12, 24 В).

2. Номинальная мощность Р_си.

3. Номиналь­ная частота вращения n_сн и момент М_сн.

4. Ток при максимуме мощности I_сп.

Стартер как электрическая машина характеризуется комплексом электромеханических характеристик — зависимостями момента, час­тоты вращения якоря, мощности, КПД и напряжения на зажимах от потребляемого тока I_с.

Стартер связан с маховиком двигателя зубчатой передачей, основ­ными параметрами которой являются: передаточное отношение i _дс = = z_mах/z_с, где z_mах — число зубьев венца маховика, z_с — число зубьев шестерни стартера; т — модуль зуба; η_z — КПД зубчатой передачи (0,85... 0,9.)

Стартер во время эксплуатации автомобиля работает со значитель­ной нагрузкой. Так, средняя частота его включений на 100 км пробега составляет в условиях города для легковых автомобилей 28, а для грузовых – 22.

Приводной механизм системы пуска представляет собой устрой­ство, обеспечивающее ввод и удержание шестерни стартера в зацеп­лении с венцом маховика во время пуска, передачу необходимого вра­щающего момента коленчатому валу и предохранение якоря стар­терного электродвигателя от разноса вращающимся маховиком рабо­тающего двигателя. Тяговое реле стартера является одновременно эле­ментом как приводного механизма, обеспечивая его перемещения по оси вала якоря, так и стартерной цепи, замыкая в конце хода якоря тягового электромагнита силовые контакты цепи питания стартера. Средства облегчения пуска представляют собой устройства, позволяющие увеличить частоту прокручивания коленчатого вала двигате­ля за счет снижения момента сопротивления прокручиванию или по­вышения энергетических возможностей пусковой системы и системы зажигания, улучшить условия смесеобразования и воспламенения топлива. Выбор способа и устройства, облегчающих пуск, определя­ется конструктивными особенностями двигателя, условиями эксплу­атации и экономическими факторами.