Здесь будет предпринята попытка рассказать, как без лишней нервотрепки запустить не новый бензиновый двигатель машины с впрыском топлива.
Начнем издалека. Многие водители, наверное, замечали, что карбюраторные машины по утрам, если они исправны, естественно, заводятся с «пол тыка». А , даже вроде бы и вполне исправные, увы, нет. С «пол-тыка» не получается. Почему такая не справедливость? Попытаемся объяснить, как мы понимаем это безобразие.
У карбюраторных машин приготовляется в карбюраторе и потом по впускному коллектору уже поступает к впускным клапанам и дальше, при открытии клапанов, в цилиндры. При этом значительная часть топлива конденсируется на внутренних стенках впускного коллектора. С этим борются (подогревают коллектор), это вызывает перерасход топлива (при сбросе газа разрежение во впускном коллекторе увеличивается и часть бензина срывается со своего места, обогащая топливную смесь), но при этом есть одна особенность. Утром, перед запуском, весь впускной коллектор заполнен парами бензина. И, следовательно, после начала вращения коленчатого вала, в камеры сгорания сразу станет поступать обогащенная топливная смесь. Вот двигатель сразу и «хватает».
С впрысковыми двигателями сложнее. У них бензина на стенках во впускном коллекторе нет, поскольку топливо подается сразу на впускной клапан и тут же засасывается в цилиндр. Таким образом «запаса» на будущий утренний запуск не создается. И поэтому утром происходит следующее. «видит», что вы запускаете двигатель (пришел сигнал от стартера и датчика оборотов) и что на улице холодно (сигналы с датчиков температуры) и он тут же «понимает», что происходит «холодный запуск». Поэтому по его команде тут же все импульсы управления инжекторами увеличивает по ширине, с тем, чтобы в цилиндры подалось больше бензина, т.е. чтобы двигатель завелся. Как говорят наши автомеханики, включается программа « ». Эта программа может быть (на старых машинах) реализована автономно (тогда будет отдельный инжектор холодного пуска и еще один датчик температуры, называемый датчиком холодного пуска) или программно (в этом случае при запуске компьютер через рабочие инжекторы подает дополнительный объем бензина). Время работы программы холодного пуска (время подачи дополнительного бензина) зависит от температуры двигателя. Но речь идет о секундах. Так вот, что получается. Двигатель уже запускается, широкие импульсы на инжекторы пошли, а бензин в цилиндры не поступает. По той простой причине, что его давления в топливной рейке пока еще нет. И все из-за того, что весь бензин за ночь слился обратно в топливный бак. Это давление в топливной рейке уже через секунду топливный насос поднимет, но к тому времени программа холодного пуска может уже и окончится. Она ведь, чтобы не «залить» свечи зажигания и соблюсти все экологические нормы, длится буквально чуть–чуть, лишь бы обогатить смесь для запуска. Таким образом получается, что двигатель с впрыском топлива, заводящийся сразу же с первой попытки, скорее исключение из общего правила. Есть, конечно, экземпляры, у которых обратный клапан в топливном насосе в отличном состоянии и давление бензина в топливной рейке за ночь почти не падает. Но для наших «пожилых» машин это такая редкость. Большинство же машин заводятся только после нескольких оборотов двигателя. А если аккумуляторная батарея слабая?
Исходя из вышесказанного, рекомендуется следующий порядок запуска двигателей с впрыском топлива. Особенно в утреннее, т.е. наиболее холодное время. Включается зажигание и только на пол секунды включается стартер. В принципе достаточно только «цокнуть» стартером. Дальше надо подождать секунды три, четыре. Дело в том, что каждый раз после выключения стартера (или остановки двигателя), компьютер, согласно встроенной в него программе, заставляет работать мотор топливного насоса еще несколько секунд. И вся топливная система автомобиля при этом прокачивается. И если в этой системе нет давления, оно тут же появится. «Цокнув» стартером, вы заставите топливный насос включиться на несколько секунд и поднять давление в топливной рейке. Включив же стартер, уже с целью запуска, во второй раз, вы снова включите программу «холодного пуска», но давление в топливной рейке уже будет. И холодный двигатель сразу (или почти сразу) запустится. Таким образом, запуская двигатель в два (или в три) приема, вы сэкономите и и свои нервы. И не надо будет «доставать» мастеров в автосервисе своими просьбами отремонтировать двигателю систему холодного запуска. Не нравится? Тогда покупайте или мощный аккумулятор или карбюраторную машину. Или дизельную. Те тоже заводятся лучше, чем впрысковые. Если исправные, конечно.
Способы пуска
Для пуска двигателя внутреннего сгорания необходимо провернуть коленчатый вал с такой частотой вращения, при которой обеспечиваются хорошее смесеобразование, достаточное сжатие и воспламенение смеси. Минимальную частоту вращения коленчатого вала, при которой происходит надежный пуск двигателя, называют пусковой. Она зависит от вида двигателя и условий пуска.
Пусковая частота вращения коленчатого вала карбюраторных двигателей должна быть не менее 0,66...0,83 (40...50 об/мин), а у дизелей - 2,50... 4,16 (150...250 об/мин). При меньшей частоте пуск двигателя затрудняется, так как увеличивается утечка заряда через неплотности, вследствие чего снижается давление газов в конце сжатия.
При вращении коленчатого вала в период пуска требуются значительные усилия, чтобы преодолеть сопротивления трения движущихся деталей и сжимаемого заряда. При низкой температуре это усилие возрастает из-за увеличения вязкости масла.
Различают следующие способы пуска двигателей: электрическим стартером, вспомогательным двигателем и вручную с помощью пусковой рукоятки или шнура, наматываемого на маховик пускового двигателя.
Пуск электрическим стартером наиболее распространенный способ пуска автомобильных и многих тракторных двигателей. Стартер удобен в эксплуатации, значительно облегчает работу водителя, но требует квалифицированного обслуживания, обладает ограниченным запасом энергии, что сокращает число возможных попыток пуска двигателя.
Пуск вспомогательным двигателем применяют на некоторых дизелях. Этот способ в отличие от первых двух более надежен в любых температурных условиях, но операции при пуске сложнее.
Для облегчения пуска дизелей при низкой температуре окружающего воздуха применяют декомпрессионный механизм и подогревательные устройства.
У большинства автотракторных двигателей управление механизмами системы пуска - дистанционное из кабины водителя.
Вспомогательный двигатель передает вращение коленчатому валу основного дизеля через редуктор. Вспомогательный двигатель в сборе с редуктором обычно называют пусковым устройством.
Прежде, чем рассматривать вопрос, как работает двигатель автомобиля , необходимо хотя бы в общих чертах разбираться в его устройстве. В любом автомобиле установлен двигатель внутреннего сгорания, работа которого основана на преобразовании тепловой энергии в механическую. Заглянем глубже в этот механизм.
Как устроен двигатель автомобиля – изучаем схему устройства
Классическое устройство двигателя включает в себя цилиндр и картер, закрытый в нижней части поддоном. Внутри цилиндра находится с различными кольцами, который перемещается в определенной последовательности. Он имеет форму стакана, в его верхней части располагается днище. Чтобы окончательно понять, как устроен двигатель автомобиля, необходимо знать, что поршень с помощью поршневого пальца и шатуна связывается с коленчатым валом.
Для плавного и мягкого вращения используются коренные и шатунные вкладыши, играющие роль подшипников. В состав коленчатого вала входят щеки, а также коренные и шатунные шейки. Все эти детали, собранные вместе, называются кривошипно-шатунным механизмом, который преобразует возвратно-поступательное перемещение поршня в круговое вращение .
Верхняя часть цилиндра закрывается головкой, где расположены впускной и выпускной клапаны. Они открываются и закрываются в соответствии с перемещением поршня и движением коленчатого вала. Чтобы точно представить, как работает двигатель автомобиля, видео в нашей библиотеке следует изучить также подробно, как и статью. А пока мы попытаемся выразить его действие на словах.
Как работает двигатель автомобиля – кратко о сложных процессах
Итак, граница перемещения поршня имеет два крайних положения – верхнюю и нижнюю мертвые точки. В первом случае поршень находится на максимальном удалении от коленчатого вала, а второй вариант представляет собой наименьшее расстояние между поршнем и коленчатым валом. Для того чтобы обеспечить прохождение поршня через мертвые точки без остановок используется маховик, изготовленный в форме диска.
Важным параметром у двигателей внутреннего сгорания является степень сжатия, напрямую влияющая на его мощность и экономичность.
Чтобы правильно понять принцип работы двигателя автомобиля, необходимо знать, что в его основе лежит использование работы газов, расширенных в процессе нагревания, в результате чего и обеспечивается перемещение поршня между верхней и нижней мертвыми точками. При верхнем положении поршня происходит сгорание топлива, поступившего в цилиндр и смешанного с воздухом. В результате температура газов и их давление значительно возрастает.
Газы совершают полезную работу, благодаря которой поршень перемещается вниз. Далее через кривошипно-шатунный механизм действие передается на трансмиссию, а затем на автомобильные колеса. Отработанные продукты удаляются из цилиндра через систему выхлопа, а на их место поступает новая порция топлива. Весь процесс, от подачи топлива до вывода отработанных газов, называется рабочим циклом двигателя.
Принцип работы двигателя автомобиля – различия в моделях
Существует несколько основных видов двигателей внутреннего сгорания. Наиболее простым является двигатель с рядным расположением цилиндров. Расположенные в один ряд, они составляют в целом определенный рабочий объем. Но постепенно некоторые производители отошли от такой технологии изготовления к более компактному варианту.
Много моделей используют конструкцию V-образного двигателя. При таком варианте цилиндры расположены под углом друг к другу (в пределах 180-ти градусов). Во многих конструкциях количество цилиндров составляет от 6 до 12 и более. Это позволяет значительно сократить линейный размер двигателя и уменьшить его длину.
Таким образом, разнообразие двигателей позволяет успешно их использовать в автомобилях самого разного назначения. Это могут быть стандартные легковые и грузовые машины, а также спортивные авто и внедорожники. В зависимости от типа двигателя вытекают и определенные технические характеристики всей машины.
Система запуска двигателя предназначена для создания первичного крутящего момента коленвала двигателя с оборотами, необходимыми для образования нужной степени сжатия, для воспламенения горючей смеси. Управление системой запуска может быть ручным, автоматическим и дистанционным.
Система пуска двигателя состоит из основных функциональных устройств:
- Стартер
- Механизмы управления запуска (замок зажигания, блок управления автоматическим пуском, система дистанционного управления)
- Соединительные провода большого сечения (многопроволочные медные).
Предъявляемые требования к системе запуска:
- надежность работы стартера (отсутствие поломок в 45-50 тыс. км. пробега)
- возможность уверенного запуска в условиях пониженных температур
- способность системы к многоразовым пускам в течение короткого времени.
Устройство стартера автомобиля
Основным узлом системы запуска двигателя является стартер . Представляет собой электродвигатель постоянного тока напряжением 12 вольт и, развивающий на холостом ходу примерно 5000 об\мин.
Стартер состоит из пяти основных элементов:
- Корпус стартера выполнен из стали, имеет форму цилиндра. На внутреннюю стенку корпуса крепятся обмотки возбуждения (обычно четыре) совместно с сердечниками (полюсами). Крепеж происходит винтовым соединением. Винт закручивается в сердечник, который прижимает обмотку к стенке. Корпус имеет резьбовые технологические отверстия для крепления передней части, в которой происходит движение обгонной муфты.
- Якорь стартера представляет собой ось из легированной стали, на которую запрессован сердечник якоря и коллекторные пластины. Сердечник имеет пазы для укладки обмоток якоря. Концы обмоток надежно крепятся к коллекторным пластинам. Коллекторные пластины расположены по кругу и жестко установлены на диэлектрической основе. Диаметр сердечника напрямую связан с внутренним диаметром корпуса (совместно с обмотками). Якорь крепится в передней крышке стартера и в задней крышке при помощи втулок, изготовленных из латуни, реже из меди. Втулки одновременно являются и подшипниками.
- Втягивающее реле или тяговое реле устанавливается на корпус стартера. В корпусе тягового реле, в задней части находятся силовые контакты – «пятаки», и подвижный контакт-перемычка, выполненные из мягких металлов. «Пятаки» представляют собой обыкновенные болты, запрессованные в эбонитовую крышку тягового реле. При помощи гаек к ним крепятся силовые провода от аккумулятора и от плюсовых щеток стартера. Сердечник тягового реле соединяется, через подвижное «коромысло» с обгонной муфтой, в простонародье именуемой бендиксом.
- Обгонная муфта (бендикс) крепится подвижно на вал якоря и представляет собой роликовый механизм, который связан с шестерней зацепления с венцом маховика. Конструкция собрана так, что при подаче крутящего момента на бендикс в одну сторону, ролики, находящиеся в сепараторе выходят из пазов сепаратора и жестко фиксируют шестерню к наружной обойме. При вращении в противоположную сторону ролики западают в сепаратор, и шестерня вращается независимо от наружной обоймы.
- Щеткодержатель элемент стартера, через который подается рабочее напряжение на медно-графитные щетки, а затем передается на коллекторные пластины якоря. Выполнен щеткодержатель в виде диэлектрической обоймы с металлическими вставками, внутри которых находятся щетки. Контакты щеток (мягкий многожильный провод) при помощи точечной сварки привариваются к полюсным пластинам. Полюсными пластинами обычно являются «хвосты» обмоток возбуждения.
Принцип работы пусковой системы и стартера
Этапы работы стартера следующие: стыковка с зубчатым венцом маховика, пуск стартера, расстыковка стартера.
На деле это выглядит следующим образом: при включении замка зажигания и повороте ключа в положение «запуск», по цепи «+» АКБ - замок зажигания - обмотка тягового реле - «+» выхода стартера - плюсовая щетка - обмотка якоря - минусовая щетка, срабатывает тяговое реле . Под действием сердечника реле подвижный контакт замыкает силовые пятаки , через которые подается ток от АКБ на плюсовой провод стартера. Плюс стартера соединен с плюсовой полюсной пластиной и плюсовыми щётками. Минус по умолчанию подключен постоянно.
После подачи тока вокруг обмоток якоря и обмоток возбуждения возникают магнитные потоки, которые направлены в одну сторону а, как известно, одинаковые полюса магнита отталкиваются друг от друга, так возникает круговое движение якоря .
В момент срабатывания втягивающего реле, «коромысло» приходит в движение вместе сердечником реле и выталкивает бендикс на шлицах якоря, в сторону венца маховика. Якорь в этот момент начинает вращаться и приводит в действие маховик. Если завелся, а ключ зажигания еще не отпущен, наступает момент, когда обороты двигателя превышают обороты стартера, в этом случае срабатывает обгонный механизм бендикса .
Для дизельных двигателей или двигателей большой мощности, применяется другой механизм подачи вращения на бендикс. Применяется редуктор, встроенный в корпус стартера. Редуктор представляет собой механизм привода , т.е. по внутренней зубчатой обойме вращаются три сателлита, которые и приводят в действие вал, на котором подвижно находится бендикс. Достоинство таких стартеров в малых габаритах и большой мощности.
Система запуска двигателя автомобиля осуществляет первичное вращение коленчатого вала ДВС, в результате чего происходит воспламенение топливно-воздушной смеси в цилиндрах и силовой агрегат начинает работать самостоятельно.
Главной задачей системы пуска становится проворачивание коленвала, что позволяет поршню выполнить необходимое для воспламенения заряда сжатие смеси в цилиндрах. Затем горючее воспламеняется (от внешнего источника в бензиновых двигателях, от сильного сжатия и нагрева в дизельных).
Далее коленчатый вал начинает вращаться самостоятельно, то есть двигатель запускается, обороты коленвала увеличиваются, вращение вала становится возможным благодаря преобразованию тепловой энергии сгорания топлива в механическую работу. Как только обороты коленвала достигают определенной частоты, происходит автоматическое отключение системы запуска.
В этой статье мы рассмотрим, как работает электрическая система пуска двигателя, из каких какие основных элементов она состоит, а также поговорим о том, какие еще бывают системы запуска ДВС, кроме электрических решений.
Система пуска двигателя: конструктивные особенности и принцип действия электрического запуска ДВС
Начнем с того, что на раннем этапе двигатели автомобиля запускались вручную. Для этого использовалась особая заводная рукоятка, которая вставлялась в специальное отверстие, после чего водитель самостоятельно проворачивал коленчатый вал.
В дальнейшем появилась система электрического пуска, которая в самом начале была не совсем надежной. По этой причине на многих моделях электрический пуск комбинировали с возможностью ручного запуска, что давало возможность запустить двигатель в случае возникновения проблем с электрозапуском. Затем от такой схемы полностью отказались, так как общая надежность электрических систем значительно возросла.
Итак, система запуска (часто называется стартерная система пуска двигателя) состоит из механических и электрических узлов и агрегатов. Как уже было сказано, главной задачей является проворачивание двигателя для запуска.
Основными элементами в схеме электрического пуска двигателя выступают:
Стартерная цепь;
Стартер;
Аккумулятор;
В двух словах, стартерная цепь фактически является электроцепью, по которой электрический ток подается от АКБ к стартеру. В такую цепь входит провод, который соединяет аккумулятор и стартер, «масса» на кузов автомобиля, а также различные клеммы и соединения, по которым идет пусковой ток.
Что касается аккумулятора, основной задачей является обеспечение необходимого напряжения для работы стартера. Важно, чтобы имела нужную емкость и уровень заряда не ниже 70%, что позволяет стартеру прокручивать коленвал ДВС с необходимой для запуска частотой.
Стартер представляет собой электромотор. На валу стартера установлена шестерня, которая после подачи напряжения на стартер входит в зацепление с зубчатым венцом на маховике двигателя. Так реализована передача крутящего момента от стартера на коленвал двигателя.
Еще отметим, что стартер потребляет большой пусковой ток. При этом для включения и выключения стартера используется слаботочный переключатель, более известный как замок зажигания. Данный элемент осуществляет управление специальным реле, а также блокировочными выключателями стартера (при наличии).
Вернемся к общему устройству элементов системы. Как уже говорилось, стартер с тяговым реле представляет собой электродвигатель постоянного тока. Стартер состоит из статора, который является корпусом, ротора (якорь), а также щеток со щеткодержателем, тягового реле и механизма привода.
Тяговое реле обеспечивает питание обмоток стартера, а также позволяет работать механизму привода. Указанное тяговое реле включает в себя обмотку, якорь, контактную пластину. Электрический ток подается на тяговое реле через специальные контактные болты.
Механизм привода нужен для передачи крутящего момента от стартера на коленвал. Основными элементами конструкции является рычаг привода или вилка, которая имеет поводковую муфту, демпферная пружина, а также обгонная муфта и ведущая шестерня. Указанная шестерня входит в зацепление с зубчатым венцом маховика, который установлен на коленвалу. Замок зажигания после поворота ключа в положение «старт» отвечает за подачу постоянного тока от АКБ на тяговое реле стартера.
Принцип работы системы электрического запуска ДВС
Система электрического запуска стоит на различных типах двигателей (двухтактные и четырехтактные, бензиновые, дизельные, роторно-поршневые, газовые и т.д.)
Общий принцип работы заключается в следующем:
После того, как водитель поворачивает ключ в замке зажигания, электрический ток от АКБ подается на контакты тягового реле (на втягивающее стартера). В то время, когда ток начинает проходить по обмоткам тягового реле, осуществляется втягивание якоря. Указанный якорь перемещает рычаг механизма привода, в результате осуществляется зацепление ведущей шестерни и зубчатого венца маховика.
Параллельно якорь замыкает контакты реле, благодаря чему реализуется питание электрическим током обмоток статора и якоря. Это позволяет стартеру вращаться, передавая крутящий момент на коленчатый вал.
После запуска двигателя обороты коленвала увеличиваются. В этот момент срабатывает обгонная муфта, отсоединяющая стартер от двигателя, при этом стартер еще продолжает свое вращение. Затем при помощи возвратной пружины тягового реле происходит обратное перемещение якоря. Это позволяет вернуть механизм привода в обратное положение.
Кстати, если говорить о различных штатных блокировках стартера при запуске двигателя, такие решения встречаются, однако не на всех моделях авто. Основной задачей является повышение комфорта эксплуатации и безопасности. Если просто, , пока водитель не выжмет сцепление или не включит нейтральную передачу перед запуском двигателя.
Наличие такой блокировки позволяет избежать рывков и случайного перемещения ТС, что часто случается, когда водитель начинает заводить двигатель от стартера с включенной передачей.
Система воздушного пуска двигателя
Система воздушного пуска является еще одним решением, которое позволяет прокручивать коленчатый вал ДВС. Для запуска мотора используется сжатый воздух. При этом такое пневматическое оборудование, как правило, на автомобилях и другой технике не используется, однако пусковые системы данного типа можно встретить на стационарных двигателях внутреннего сгорания.
Если говорить о конструкции, устройство системы воздушного пуска двигателя предполагает наличие следующих элементов:
Воздушный баллон;
Электроклапаны;
Маслоотстойник;
Обратный клапан;
Воздухораспределитель;
Пусковые клапаны;
Трубопроводы;
Принцип работы системы воздушного запуска ДВС основан на том, что сжатый в воздушном баллоне воздух под давлением подается в коробку-распределитель, далее проходит через фильтры в редуктор и поступает к электропневмоклапану.
Далее необходимо нажать кнопку «пуск», после чего клапан открывается, затем воздух из воздухораспределителя проходит через пусковые клапаны и попадает в цилиндры двигателя, создавая давление и раскручивая коленвал. Когда обороты достигают нужной частоты, двигатель запускается.
Добавим, что такие силовые установки дополнительно оснащены электрической системой пуска от стартера, что позволяет завести агрегат в том случае, если с воздушным пуском, который является основным способом, имеются какие-либо проблемы или произошла поломка.
Необходимо учитывать, что электрическая система пуска двигателей обычно предполагает то, что мощность АКБ и стартера будут практически одинаковыми. Это значит, что напряжение аккумулятора в значительной степени меняется с учетом того тока, который потребляет стартер.
Простыми словами, на эффективность и легкость запуска ДВС сильно влияет общее состояние АКБ, температура аккумулятора, уровень заряда, а также исправность стартера и стартерной цепи. Диагностировать некоторые проблемы на раннем этапе позволяют такие признаки, как явное затухание габаритов и подсветки панели приборов в момент пуска двигателя.
Как известно, яркость ламп зависит от напряжения в бортовой сети. При этом нормально работающая система пуска не должна сильно «просаживать» напряжение. Отметим, что в норме допускается снижение яркости приборной панели и, в ряде случаев, перезапуск магнитолы, однако яркость не должна сильно понижаться.
Если же яркость освещения не меняется, при этом коленвал также не крутится, зачастую уместно говорить об обрыве в цепи. Если стартер крутит медленно и освещение практически гаснет, тогда проблемы могут быть как с самим стартером (например, подклинивание), так и с электроцепями или АКБ.
Еще отметим, что в случае проблем с запуском, которые связаны со стартером, некоторые водители привыкли стучать по данному устройству. Дело в том, что такие постукивания на старых моделях стартеров (например, на «классике» ВАЗ) в некоторых случаях позволяли сместить щетки стартера, ротора и т.д. В результате удавалось на короткое время восстановить работоспособность устройства.
При этом важно понимать, что современные стартеры в своем устройстве имеют постоянные магниты. Указанный магниты весьма хрупкие, то есть после удара по стартеру происходит их раскалывание.
В конечном итоге цельный магнит разрушается. Более того, такие магниты на некоторых моделях стартеров могут быть просто приклеены к корпусу. Соответственно, если ударять по корпусу сильно, отколовшиеся части магнита попадают на ротор или в область установки подшипников, полностью выводя стартер из строя.
Загрузка...
