Зачастую, автолюбители не задумываются, как работает мотор, а многие даже не знают, как происходит первый запуск силового агрегата. Это достаточно сложный и интересный процесс. Особенно интересно, как зависти мотор в зимнее время года.
Основные принципы пуска мотора
Запустить двигатель сможет каждый, кто имеет водительское удостоверение. Этому учат в автомобильной школе. А вот, какая схема запуска ДВС знают далеко не все, тем более какие процессы происходят в моторе от момента поворота ключа зажигания до того, когда пойдут первые выхлопные газы.
Так, если разобраться, за несколько секунд происходит несколько важных процессов в самом силовом агрегате. Рассмотрим последовательность действий и процессов, которые приводят к пуску мотора. Стоит отметить, что в зависимости от типа движка, система запуска двигателя может отличаться, но принцип работы и действия схожий.
- Когда водитель вставляет ключ в замок зажигания и поворачивает его в положение II, начинает работать бензиновый насос, который подает топливо на форсунки, а те в свою очередь подают первую дозу горючего в камеры сгорания.
- В то время, когда двигатель получил партию горючего, образовывается воздушно-топливная смесь, необходимая чтобы запустить цилиндры.
- Водитель поворачивает ключ зажигания, чем запускает процесс. Стартер, получая ток с аккумулятора, начинает раскручивать коленчатый вал, пока в одном из цилиндров не произойдет детонация, и он не запустит остальные. При этом электронный блок управления регулирует, когда следует подать следующую партию горючего в цилиндр и образовать искру.
Данный принцип двигателя внутреннего сгорания, который был расписан, относиться не только к инжектору, но и к карбюратору и даже к дизелю. В случае последнего нет искры, а топливо сжигается с помощью давления и свечей накала, которые разогревают топливо до того момента, пока оно не сдетонирует.
Запуск мотора в летнее время
Как известно, двигатель автомобиля запускается в летнее время года легче всего, поскольку основные детали уже прогреты и не требуется предпринимать дополнительных действий, чтобы совершить старт. Большинство транспортных средств совершают пуск при обычном повороте ключа зажигания.
Но, случается так, чтобы завести карбюраторный автомобиль необходимо включить подсос. Это связано с перегретым воздухом. Как и человеку, тяжело дышать, так и машина тяжело может переносить очень горячий кислород.
Запуск мотора в зимний период
А вот с запуском мотора в зимнее время года существуют проблемы, поскольку холодный, иногда ледяной, воздух охлаждает детали и смазки. Именно потому, что масло становится густым, пуск двигателя совершается достаточно тяжело. Связано это с тем, что стартеру приходится с усилием проворачивать коленчатый вал.
Еще один немаловажный фактор - заряженность и состояние аккумуляторной батареи, поскольку зимой стартер при пуске вытягивает из него все мощность. Поэтому, если на транспортном средстве стоит плохой АКБ - зачастую такие машины не заводятся, поскольку батарея разряжается раньше, чем стартеру удается сделать проворот коленчатого вала. Итак, рассмотрим разные варианты пуска силового агрегата для разных типов транспортных средств.
Карбюраторный мотор
Запуск карбюраторного двигателя в зимнее время проводится достаточно просто. Многие автолюбители, которые имели автомобиль с таким типом мотора, знают, как совершается процесс. Итак, рассмотрим последовательность действий, чтобы совершить запуск двигателя автомобиля в зимнее время с карбюраторным силовым агрегатом:
- Вставляем ключ в замок зажигание.
- Вытягиваем на себя рычаг подсоса (необходимо, чтобы закрыть подачу холодного воздуха в камеру сгорания).
- Несколько раз нажимаем на педаль акселератора (чтобы накачать топливо в камеру сгорания).
- Выжимаем сцепление (чтобы облегчить пуск и работу коленчатого вала на первых минутах).
- Поворачиваем ключ и пробуем завести двигатель.
Если не удалось провести пуск с первого раза, то следует повторить процедуру несколько раз, пока не «схватит» и мотор не начнет работать. Не стоит после старта сразу же отпускать педаль сцепления, а то силовой агрегат может заглохнуть.
Дизель
Пожалуй, самым тяжелым пуском мотора является запуск дизельного силового агрегата. Особенно затруднительный пуск наблюдается, когда температура воздуха снижается до −12 градусов Цельсия и ниже. Так, двигатель уже практически невозможно завести без дополнительных компонентов и действий, если температура снизиться до −16…-18 градусов Цельсия. Что же стоит предпринять, чтобы совершить запуск дизеля в зимнее время года.
Первый вариант - это установка предподогревателя двигателя, который наши люди увидели в «девяностые» с приходом в страну дизельных Мерседесов и БМВ. На данный момент существует большой ассортимент таких товаров, которые зачастую ставят на микроавтобусы.
Самый известный вариант - Webasto. Он может подогревать масло. Также, для дизельного мотора необходимо устанавливать тэн подогрева дизельного топлива, поскольку солярка кристаллизируется уже при −15 градусах Цельсия.
Второй вариант, который довольно был распространенный для старых дизелей - разжигание костра под топливным баком и картером двигателя. Этот метод является не безопасным, поскольку одна искра может привести к необратимым и катастрофическим последствиям.
Запуск мотора дизеля достаточно простой - ключ зажигания поворачивается в положение 2. Затем, после накачки топливом высокого давления горючего пробуем завести. В случае, если дизельное топливо все-таки кристаллизировалось, то стоит найти способ разогреть его, в противном случае силовой агрегат запустить не удастся.
Также, стоит отметить, что мотор не будет работать нормально при низкой температуре, если постоянно не подогревать горючее. Именно поэтому ставят специальные дополнительные системы.
Инжектор
Пуск инжекторного силового агрегата - самый простой вариант со всех типов силовых агрегатов. Водителя практически ничего не нужно делать, только следовать инструкциям. Что же необходимо сделать, чтобы завести инжектор, даже в самый большой мороз:
- Поворачиваем ключ зажигания в положение 2. Слушаем, работает ли бензонасос. Он должен накачать топливо в камеры сгорания.
- Выключаем зажигание полностью и теперь можно попробовать завести силовой агрегат.
Если процедуру не удалось провести с первого раза, стоит повторить ее несколько раз, но как показывает практика, пуск инжекторного движка происходит с первого раза. Если мотор, так и не удалось запустить, то стоит задуматься - а нет ли проблем у автомобиля?
Например, причиной могут послужить - АКБ, датчики, подача топлива или отсутствие искры. Прежде чем, совершать повторные попытки совершить старт мотора, рекомендуется устранить существующие проблемы.
Вывод
Запуск двигателя достаточно сложный технологический процесс, в котором принимают участие многие детали и элементы автомобиля. Этот процесс достаточно легко проходит в летнее время года. А вот в зимний период, большинство автолюбителей сталкиваются с проблемами. Особенно, выплывают наружу проблемы с аккумуляторной батарей.
Пуск дизеля при помощи вспомогательного пускового двигателя внутреннего сгорания
Для провертывания коленчатогго вала дизеля на тракторах, помимо электрических стартеров, применяют карбюраторные пусковые двигатели внутреннего сгорания. Использование пусковых двигателей, несмотря на сложность их устройства и применения, по сравнению со стартерами имеет преимущество. Для того чтобы запустить дизель в холодную погоду (ниже +5°С), приходится вращать коленчатый вал сравнительно долго (5…10 мин). Электрическим стартером это сделать трудно, так как аккумуляторная батарея не может иметь такого большого запаса электрической энергии. При пуске же дизеля карбюраторным пусковым двигателем время прокручивания можно увеличить до 10…15 мин. Кроме того, работающий пусковой двигатель своей теплотой обогревает пускаемый дизель, что значительно ускоряет процесс пуска.
В качестве пусковых двигателей наибольшее распространение получили одноцилиндровые двухтактные карбюраторные двигатели мощностью 3,5…9,9 кВт, частотой вращения коленчатого вала 3500…4000 мин-1.
Пусковой двигатель (рис. 57) снабжен электрическим стартером и установлен в задней части дизеля. Крутящий момент от коленчатого вала пускового двигателя к коленчатому валу дизеля передается при помощи трансмиссии, включающей в себя одноступенчатый или двухступенчатый редуктор, оцепление, обгонную муфту и автомат выключения.
Пуск дизеля с помощью пускового двигателя осуществляется следующим образом. Тракторист должен поставить рычаг в положение, при этом рычаг нажмет на торец держателя и передвинет его по валу вместе с шестерней влево. Шестерня при этом войдет в зацепление с венцом маховика (схема Б), а грузы своими выступами захватят втулку и будут удерживать шестерню в зацеплении с венцом маховика. Одновременно с этим будет выключено сцепление.
После этого при помощи стартера следует завести пусковой двигатель. Когда пусковой двигатель начнет работать и достаточно прогреется, рычаг 6 надо плавно перевести в положение и тем самым включить сцепление. Коленчатый вал дизеля начнет вращаться и дизель заведется. У работающего дизеля частота вращения венца маховика увеличится, увеличится и частота вращения шестерни и грузов. Грузы под действием центробежных сил разойдутся в стороны (показано пунктиром на схеме Б), выйдут из зацепления со втулкой, и пружины через толкатель передвинут грузы, держатель и шестерню вправо - в исходное положение (схема А), пусковое устройство отключится от дизеля.
Если по каким-либо причинам шестерня не разъединится с венцом маховика дизеля, все равно большая частота вращения не будет передана на пусковой двигатель, так как при этом вступит в действие обгонная муфта, принцип действия которой аналогичен принципу действия обгонной муфты электрического стартера.
Рис. 57. Схема пуска, дизеля пусковым двигателем:
1 - дизель; 2 - сцепление; 3 - редуктор; 4 - пусковой двигатель; 5 - стартер; 6, 11 - рычаги; 7 - автомат выключения; 8- венец маховика; 9 - вал; 10 - обгонная муфта; 12 - держатель; 13 - грузы; 14 - втулка; 15 - толкатель; 16 - шестерня; 17 - пружины; А - пусковой двигатель отключен от дизеля; Б - пусковой двигатель соединен с дизелем.
Система запуска двигателя предназначена для проворачивания коленчатого вала двигателя с частотой, достаточной для образования, сжатия и воспламенения смеси, а также нормальной работы остальных систем двигателя. Основное требование к данной системе — обеспечение быстрого и надежного пуска двигателя при низких температурах. Энергоемкость системы должна обеспечивать необходимое число повторных пусков и быстро восстанавливаться при работе двигателя.
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.
СХЕМА СТАРТЕРА: 1-коллектор; 2-задняя крышка; 3- корпус стартера; 4 – тяговое реле; 5 – якорь реле; 6 – крышка со стороны привода; 7 – рычаг; 8 – кронштейн рычага; 9 – уплотнительная прокладка; планетарная шестерня; 11 – шестерня привода; 12 – вкладыш крышки; 13 – ограничительное кольцо; 14 – вал привода; 15 – обгонная муфта; 16 – поводковое кольцо; 17 – опора вала привода с вкладышем; 18 – шестерня с внутренним зацеплением; 19 – водило; 20 – центральная шестерня; 21 – опора вала якоря; 22 – постоянный магнит; 23 – якорь; 24 – щеткодержатель; 25 – щетка;
Основная задача стартера - сообщить коленчатому валу двигателя ту минимально необходимую частоту вращения (50-100 мин), при которой двигатель начнет устойчиво работать. При понижении температуры окружающего воздуха для пуска двигателя необходимы повышенные обороты коленчатого вала.
Итак, водитель расположился за рулем автомобиля, выполнил все необходимые подготовительные операции и теперь приступает к пуску двигателя.
Для этого он поворачивает ключ в замке зажигания до момента замыкания контактов электроцепи стартера, после чего раздается характерный, всем знакомый шум включившегося стартера и двигатель пускается.
Что же происходит в этот короткий промежуток времени со стартером? Рассмотрим этапы его работы подробнее:
1. Подготовительный этап - стыковка стартера с коленчатым валом двигателя.
После того как водитель ключом замкнул в замке зажигания соответствующие контакты, якорь тягового реле под действием магнитного поля обмоток через рычаг перемещает муфту привода до зацепления шестерни с венцом маховика двигателя.
2. Основной этап - пуск двигателя.
Подвижный контакт тягового реле замыкает цепь «аккумуляторная батарея-стартер », после чего начинается работа стартера в качестве электродвигателя: его якорь через шестерню вращает коленчатый вал двигателя, обеспечивая его пуск.
3. Заключительный этап - расстыковка стартера с коленчатым валом работающего двигателя.
После пуска двигателя водитель отпускает ключ зажигания и тяговое реле под действием возвратной пружины расстыковывает коленчатый вал двигателя со стартером, возвратив шестерню в первоначальное положение (втянув в себя).
Если после пуска двигателя стартер будет продолжать работать (например, обучающийся вождению не отпустит своевременно ключ зажигания или по какой-либо другой причине), то для того, чтобы стартер не вышел из строя, в его конструкции предусмотрена специальная муфта, которая передает вращение только в одну сторону: от стартера к маховику двигателя. Муфта не позволит двигателю, набравшему значительные обороты (800-6000 мин’), вывести стартер из строя.
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.
Система запуска двигателя, как следует из названия, предназначена для запуска двигателя автомобиля. Система обеспечивает вращение двигателя со скоростью, при которой происходит его запуск.
На современных автомобилях наибольшее распространение получила стартерная система запуска. Система запуска двигателя входит в состав электрооборудования автомобиля . Питание системы осуществляется постоянным током от аккумуляторной батареи .
Система запуска включает стартер с тяговым реле и механизмом привода, замок зажигания и комплект соединительных проводов.
Стартер создает необходимый крутящий момент для вращения коленчатого вала двигателя . Он представляет собой электродвигатель постоянного тока. Конструктивно стартер состоит из статора (корпуса), ротора (якоря), щеток со щеткодержателем, тягового реле и механизма привода.
Тяговое реле обеспечивает питание обмоток стартера и работу механизма привода. Для выполнения своих функций тяговое реле имеет обмотку, якорь и контактную пластину. Внешнее подключение к тяговому реле осуществляется через контактные болты.
Механизм привода предназначен для механической передачи крутящего момента от стартера на коленчатый вал двигателя. Конструктивными элементами механизма являются: рычаг привода (вилка) с поводковой муфтой и демпферной пружиной, муфта свободного хода (обгонная муфта), ведущая шестерня. Передача крутящего момента осуществляется путем зацепления ведущей шестерни с зубчатым венцом маховика коленчатого вала.
Замок зажигания при включении обеспечивает подачу постоянного тока от аккумуляторной батареи к тяговому реле стартера.
Система запуска, устанавливаемая на бензиновые и дизельные двигатели, имеет аналогичную конструкцию. Для облегчения запуска дизельных двигателей в холодное время система запуска может оборудоваться свечами накаливания, которые подогревают воздух во впускном коллекторе. С этой же целью на автомобилях применяются системы предпускового подогрева .
Дальнейшим развитием системы запуска двигателя являются: автоматическийо запуск двигателя, интеллектуальный доступ в машину и запуск двигателя без ключа, система Стоп-Старт .
Работа системы запуска осуществляется следующим образом. При повороте ключа в замке зажигания ток от аккумуляторной батареи поступает на контакты тягового реле. При протекании тока по обмоткам тягового реле происходит втягивание якоря. Якорь тягового реле перемещает рычаг механизма привода и обеспечивает зацепление ведущей шестерни с зубчатым венцом маховика.
При движении якорь также замыкает контакты реле, при котором происходит питание током обмоток статора и якоря. Стартер начинает вращаться и раскручивает коленчатый вал двигателя.
Как только происходит запуск двигателя, обороты коленчатого вала резко возрастают. Для предотвращения поломки стартера срабатывает обгонная муфта, которая отсоединяет стартер от двигателя. При этом стартер может продолжать вращаться.
При повороте ключа в замке зажигания стартер останавливается. Возвратная пружина тягового реле перемещает якорь, который в свою очередь возвращает механизм привода в исходное положение.