Проектирование системы запуска
Система запуска
Требования к системе запуска
Условия пуска двигателя
Для запуска двигателя внутреннего сгорания требуются следующие условия:
♦ образование горючей смеси;
♦ сжатие смеси;
♦ воспламенение смеси;
♦ достижение минимальной пусковой скорости орошения (около 100 об/мин).
Для выполнения трех первых условий должна быть достигнута .минимальная стартовая скорость вращения коленчатого вала двигателя. Именно здесь на помощь приходит электрический стартер. Способность достичь указанной минимальной
скорости в свою очередь зависит от ряда факторов,
среди которых:
♦ номинальное напряжение системы запуска;
♦ самая низкая температура, при которой все еще возможно запустить двигатель. Она, известна как предельная температуря запуска;
♦ крутящий момент, требуемый двигателю при предельной температуре запуска (включая начальный крутящий момент, необходимый для преодоления сопротивления покоя);
♦ состояние аккумуляторной батареи;
♦ падение напряжения питания между батареей и стартером;
♦ передаточное отношение от шестерни стартера к зубчатому венцу маховика;
♦ характеристики стартера;
♦ минимальная скорость проворачивании двигателя при предельной температуре запуска.
В пределах электрической системы транспортного средства, показанной на рис. 7.1, невозможно рассматривать стартер как изолированный компонент, решающее значение имеет и батарея.
Другой крайне важный момент – предельная температура запуска. На рис. 7.2 показано, как по мере уменьшения температуры падает и крутящий момент стартера, а крутящий момент, требуемый для проворачивания двигателя до его минимальной скорости запуска, увеличивается.
Типичные предельные температуры запуска от-18 до-25°С для легковых автомобилей и от-15 до-20°С для грузовиков и автобусов. Изготовители стартеров обычно указывают крутящий момент и при +20°С, и при —20°С.
Выбор двигателя стартера
Примем как руководство к действию, что мотор стартера должен удовлетворять всем критериям, которые мы обсудили ранее. Чтобы определить крутящий момент, требуемый от стартера, вернемся к рис. 7.2, на котором показан крутящий момент, необходимый для проворачивания вала двигателя с учетом минимальной скорости вращения.
Изготовители двигателей стартера предоставляют его характеристики в форме графиков. Подробно они будут обсуждаться в следующем раздаю. Эти данные показывают крутящий момент, скорость вращения, мощность и потребление тока стартера при +20 и -20°С.
Оценка мощности стартера дастся при температуре- 20°С и использовании рекомендованной батареи.
На рис. 7.5 показано, как необходимая выходная мощность стартера соотносится с характеристиками двигателя.
В общем случае крутящий момент стартера, требуемый на литр объема двигателя при предельной температуре запуска, находится по табл. 7.2.
Больший крутящий момент требуется дли двигателей с меньшим числом цилиндров из-за большего хода поршня в цилиндре. Этот фактор определяет пиковые значении крутящего момента. Другой главный фактор — степень сжатия.
Чтобы иллюстрировать связь между вращающим моментом и мощностью, предположим следующее. При самых худших условиях (-20 °С), двухлитровый двигатель с четырьмя цилиндрами требует для преодоления статического трения момент в 480 Нм и
момент в 160 Нм, чтобы поддерживать минимальную скорость вращения 100 об/мин. С учетом связи шестерни стартера с винцом маховика через передаточное отношение 1:10 стартер должен быть
способен создать максимальный крутящий момент 48 Нм и крутящий момент движении 16 Н м, Надо учесть, что начальный крутящий момент, вообще говоря, в три-четыре раза больше крутящего момента проворачивания шла двигателя. Крутящий момент связан с мощностью следующим соотношением:
Р=Tω,
гае Р - мощность, Т - крутящий момент и ω-угловая скорость.
где п- число оборотов в минуту.
В этом примере мощность, развиваемая стартером при 1000 об/мин с крутящим моментом 16 Нм (на стартере), равна 1680 Вт. Обращаясь снова к рис. 7,5, находим, что идеальным выбором, невидимому, будет стартер, отмеченный буквой «с». В этом случае можно рекомендовать батарею емкостью 55 Л/ч при токе холодного пуска 255 А.
Двигатели и цепи стартера
Цепи системы запуска
По сравнению с большинством других схем, на современных автомобилях схема стартера крайне проста. Тем не менее, проблема, которую нужно будет преодолеть, заключается в падении напряжения через подводящие провода. Стартер обычно
задействуется подпружиненным ключом, и тот же самый ключ управляет зажиганием и сопутствующими схемами. Питание от ключа (как правило, через реле) активирует соленоид пускового
реле, а пусковое реле, в свою очередь, посредством контактов управляет мощным током. В некоторых случаях на соленоиде имеется дополнительная клемма, которая обычно используется,
чтобы обойти балластный резистор в схемах управления
зажиганием нем и топливным насосом при работе стартера. Базовая схема для системы запуска показана на рис. 7.6.
Проблема падения напряжения в цепи питания возникает из-за высокого тока, потребляемого стартером, особенно при неблагоприятных условиях запуска (очень низких температурах).
Типичный ток проворачивания вала, обеспечивающий начальный крутящий момент, для двигателя леткою автотранспортного средства составляет порядка 150 А , но может превышать и 500 А. Принято считать, что допустимо максимальное падение напряжения между батареей и стартером не более 0,5 В. Вычисление по закону Ома указывает, что для бортовой сети 12 В максимально допустимое сопротивление цепи - 2,5 мОм. Эго – худшая ситуация для рассматриваемого случая, поэтому и
в большинстве случаев используют более низкие значения сопротивления. Поэтому выбор подходящего кабеля очень важен.
Принцип действия
Простое определение любого электродвигателя — машина для преобразования электрической энергии в механическую. Мотор стартера не исключение. Когда ток течет через проводник, помещенный в магнитное поле, возникает сила, действующая
на проводник со стороны магнитного поля. Величина этой силы пропорциональна силе магнитного поля, длине проводника, находящейся в магнитном поле, и току, текущему по проводнику.
В любом электродвигателе постоянного тока один единственный проводник не может использоваться на практике. Поэтому проводник свернут в петлю или много петель, формирующих обмотку якоря. Многосекционный коммутатор (коллектор) позволяет проводнику контактировать через
щетки с источником тока.
Сила, действующая на проводник, создастся взаимодействием главного магнитного поля и поля, созданного вокруг проводника. В стартерах легкового автомобиля главное магнитное поле традиционно создавалось последовательно включенными сильноточными отмотками, намотанными вокруг полюсных башмаков из магнитомягкого железа. По мере совершенствования технологии изготовления магнитов обмотки с проводом вытесняются постоянными магнитами, позволяющими уменьшить и облегчить конструкцию. Сила магнитного поля, созданного вокруг проводников в якоре, определяется значением текущего тока. 11ринцип работы электродвигателя постоянного тока показан на рис. 7.7.
Большинство конструкций стартера использует систему с четырьмя тетками и четырьмя полюсами. Применение четырех полюсов концентрирует магнитное поле в четырех областях, как показано на рис. 7.8. Магнитное поле создается одним из трех способов: постоянными магнитами, обмотками возбуждения, включенными последовательно или параллельно обмотке ротора.
На рис. 7.9 показаны схемы двух вариантов включения обмоток возбуждения магнитного поля. Последовательно - параллельные цепи возбуждения полей могут быть выполнены с более низким сопротивлением. Таким образом, увеличивается ток и, следовательно, крутящий момент мотора. Чтобы выдержать сильный ток, используются четыре щетки. Щетки сделаны из смеси меди и графите, что общепринято для большинства теток электромоторов или генераторов. Щетки стартера имеют более
высокое содержание меди, чтобы минимизировать электрические потери. На рис. 7.10 показаны некоторые типичные катушки возбуждения с присоединенными щетками. Обмотки возбуждения справа известны как волновая намотка.
Якорь ротора состоит из сегментированного медного коллектора и сильноточных рабочих обмоток из меди. Обмотки на роторе, вообще говоря, могут быть намотаны двумя способами, которые известны как «петлевая» и «волновая» обмотки. На рис. 7.11 показаны различия между этими двумя методами. Существует тенденция использовать в стартерах волновой тип обмотки, так как этот способ лает самый подходящий крутящий момент и характеристику скорости для системы с четырьмя полюсами.
Стартер должен также иметь устройство для вхождения в соединение с зубчатым колесом маховика автомобиля и выхода на него. В случае стартеров легкового автотранспортного средства это достигается или механизмом инерционного типа, или механизмом с предустановкой зацепления. Оба они обсуждаются в последующих разделах.
Типы стартерных моторов
Инерционные стартеры
Во всех стандартных автомобилях требуется соединить стартер с зубчатым венцом маховика двигателя только на время запуска. Если бы связь оставалась постоянной, то чудовищная скорость, с которой запущенный двигатель стал бы вращать стартер, практически немедленно его бы разрушила.
Инерционный стартер применялся в течение более чем 80 лет, но теперь оказался ненужным. На рис. 7.18 показан стартер типа Lucas M35J. Эта четырехполюсная машина с четырьмя щетками использовалась на бензиновых автомобилях палых и средних размеров. Он способен создать крутящий момент до 9,6 Нм при максимальном токе 353 А. В стартере M35J использован торцевой коллектор и аксиально расположенные щетки. Магнитное поле создастся обмоткой типа «волна», заземленной на корпус стартера.
Стартер взаимодействует с кольцевым венцом маховика посредством маленькой шестеренки. Зубчатая шестеренка и спиральный паз на валу якоря связаны резьбовым соединением так, что когда стартер приводится в действие (через реле), якорь
заставляет винт вращаться в шестеренке. Шестеренка из-за инерции остается неподвижной и за счет винта, вращающегося внутри шестеренки, смешается и входит в зацепление с зубчатым венцом
маховика.
Когда двигатель запускается и продолжает работать за счет собственной мощности, шестерня приводится в более быстрое вращение, чем крутится вал якоря. Это заставляет шестеренку скручиваться назад по спиральному пазу и выходить из зацепления с маховым колесом. Главная пружина действует как буфер, когда шестеренка в начале принимает крутящий момент запуска, и
когда двигатель отбрасывает шестеренку назад из зацепления.
Одна из главных проблем этого типа стартеров была связана с агрессивной манерой вхождения в зацепление. Это приводило к тому, что механизм зацепления и кольцевой венец преждевременно
изнашивались. В некоторых случаях шестерня стартера имела тенденцию выходить из зацепления при проворачивании вала двигателя до завершения запуска. Шестерня стартера была также подвержена частому загрязнению продуктами износа диска сцепления. Это усугублялось необходимостью обильно смазывать механизм шестеренки, что привлекало еще больше пыли и, таким образом, шестеренка забивалась, мешая зацеплению.
Электродвигатель стартера с предварительной установкой зацепления в значительной степени преодолел указанные проблемы.
Стартеры с предварительным зацеплением
Стартеры с предварительной установкой зацепления установлены на большинстве эксплуатируемых сегодня транспортных средств. Они обеспечивают опережающее зацепление с зубцами маховика, таким образом мощность не передастся, пока шестеренка стартера не окажется полностью в зацеплении с венном маховика. Преждевременный выход шестеренки из зацепления предотвращает соленоид пускового реле. В механизм шестеренки включена обгонная муфта, предотвращающая возможность вращения стартера от двигателя. Пример распространенного стартера с предустановкой показан
на рис. 7.19 (стартер типа Bosch EF).
На рнс.7.20 показана схема подключения стартера этого типа. Принцип действия стартера с предустановкой заключается в следующем. Когда замыкается ключ зажигания, питание подается
на клемму 50 соленоида пускового реле. Это возбуждает две обмотки соленоида, удерживающую и втягивающую. Примечательно то, что втягивающая обмотка имеет очень низкое сопротивление, и, следовательно, в ней течет сильный ток.
Эта обмотка последовательно связана с цепью мотора, и текущий через нее ток позволяет ротору медленно вращаться, что облегчает установку зацепления. В то же самое время магнитное поле,
создаваемое в соленоиде, пришивает плунжер и через рабочий рычаг выдвигает шестерню вперед для зацепления с зубчатым венцом маховика. Когда шестеренка оказывается полностью в зацеплении, плунжер в конце перемещения замыкает группу
мощных медных контактов. Эти контакты теперь образуют главную цепь от стартера к батарее. Когда замыкаются контакты реле, тяговая обмотка выходит из игры, так как напряжения на обоих се концах равны напряжению источника питания. Удерживающая обмотка сохраняет плунжер во втянутом состоянии до тех пор, пока соленоид запитан от ключа зажигания.
Когда двигатель запущен и ключ освобождается, основное питание снимается, плунжер и шестеренка возвращаются в исходное положение поя действием возвратной пружины. Действие возвратной пружины, расположенной на плунжере, гарантирует, что силовые контакты пускового реле разомкнутся до того, как шестеренка стартера выйдет из зацепления.
Если зубцы шестеренки при вхождении в зацепление упираются в зубцы маховика, силовые контакты имеют возможность замкнуться за счет сжатия пружины. Это позволяет мотору прижаться на полной мощности, и шестеренка соскользнет
в зацепление.
На рис.7.21 показана в разрезе обгонная муфта. Крутящий момент, развиваемый стартером, передается через муфту на зубчатый пеней маховика. Назначение этого устройства состоит и том, чтобы
предотвратить принудительное вращение стартера от двигателя с чрезмерно высокой скоростью, пока шестеренка остается в зацеплении с маховиком двигателя. Обгонная муфта состоит из ведущей и ведомой частей с несколькими роликами между
ними. Ролики подпружинены, и при вращении в одном направлении соединяют эти две части клиновым замком, преодолевая сопротивление пружин. При вращении в противоположном направлении ролики расклиниваются, и муфта свободно вращается.
Существует множество вариантов стартера с предустановкой
зацепления, все они работают аналогично, Взамен двигателя с обмотками возбуждения в настоящее время все шире используют двигатели с постоянными магнитами.
Интегрированные стартеры
Устройство, называемое «династартер», использовалось в ряде автомобилей, начиная с 1930-х и вплоть до 1960-х годов. Это устройство было комбинацией стартера и динамо-машины. Устройство, непосредственно установленное на валу коленчатого вала, было компромиссом и, следовательно, не очень эффективным.
Этот метол теперь известен как интегрированный стартер -генератор – демпфер (ISAD). Он состоит из электромотора, который функционирует как связующий элемент между двигателем и трансмиссией и может быть также использован, чтобы запускать двигатель и поставлять электроэнергию батареям и остальным
системам транспортного средства (рис. 7.28). Электрический мотор заменяет, таким образом, массу маховика.
Мотор приводится во вращение двигателем и способен действовать в качестве демпфера/успокоителя колебаний. Эффект демпфирования достигается применением конденсатора, Изменение относительной скорости между ротором и двигателем, обусловленное колебаниями, заряжает конденсатор, который поглощает энергию колебаний.
Использование ISAD для запуска двигателя фактически бесшумно и обеспечивает возможные скорости проворачивания до 700 об/мин. И лаже при -25°С нос еще можно провернуть вал двигателя со скоростью приблизительно в 400 об/мин. Хорошим свойством этого устройства является то, что возможна старт-стопная работа двигателя с целью улучшения экономии топлива и снижения выбросов. Благодаря высокой скорости проворачивания двигатель запускается приблизительно за 0,1-0,5 с.
Мотор можно также использовать для улучшения разгонной динамики транспортного средства. Это обеспечит возможность использовать двигатель меньшей мощности или улучшить качество
работы стандартного двигателя.
Когда устройство используется в качестве генератора переменною тока, ISAD на скорости холостого хода может развивать мощность до 2 кВт. Он может поставлять переменный и постоянный ток при различном напряжении. Благодаря применению интеллектуальной электроники управления коэффициент полезного действия 1SAD достигает 80%.
Компания Citroen использовала систему ISAD в опытном образце модели Xsara. Модернизированный двигатель может создать крутящий момент в 150 Н м на время до 30 с. Это значительно больше, чем пиковый момент 135 Нм на версии той же машины, оснащенной стандартным инжекторным двигателем 1580 куб. см мощностью 65 кВт. Citroen называет систему «Dynalto». В автомобиле даже имеется розетка со стандартным напряжением 220 В, чтобы подключать бытовые электрические приборы!
Установка стартера
Как правило, стартеры устанавливаются в горизонтальном положении рядом с картером двигателя, чтобы приводная шестерня стартера входила в зацепление с маховиком или механизмом коробки передач.
Стартер может быть закреплен двумя способами: на фланце или на опорной раме. Установка на фланце - самый популярный способ, используемый на транспортных средствах малых и средних
размеров. В некоторых случаях добавляется кронштейн в задней части стартера, который уменьшает вибрацию. Стартеры больших транспортных средств часто монтируются на раме, но опять же используют метод фланцевого соединения, обычно фиксируемого по крайней мере тремя большими болтами. В обоих случаях стартеры должны иметь направляющую часть, чаше всего кольцевую выемку или выступ на приводе, и полочку на стороне двигателя, гарантирующую правильное их расположение относительно зубчатого венца маховика. Этот способ будет также гарантировать правильный зазор в зубчатой передаче и свободный выход из зацепления. На рис. 7.29 показан метод фланцевой установки, используемый для большинства стартеров легких транспортных средств.
Стартер создаст главную нагрузку на батарею автомобиля, и это отражается на сечении требуемого кабеля питания. При прохождении тока по любому кабелю потери мощности определяются по формуле PR. Чтобы уменьшать эти потери, нужно уменьшать ток или сопротивление. В случае стартера высокий ток является единственным способом обеспечить мощный крутящий момент, поэтому для стартера используется провод внушительного сечения, гарантирующего низкое сопротивление. Таким образом уменьшается падение напряжения и потери мощности. Максимально допускаемое падение напряжения на проводе стартера — 9,5 В на двенадцативольтовых системах и 1В па системах с напряжением 24 В. Ток короткого замыкания {начальный ток) для типичного автомобильного стартера составляет 500 А, а для очень мощных автомобилей может достигать даже 3000 А.
Управление системой запуска обычно осуществляется подпружиненным ключом-выключателем. Этот выключатель управляет током соленоида стартера, как правило, через реле. На транспортных средствах с автоматической коробкой передач выключатель селектора также будет прерывать эту цепь, чтобы предохранить двигатель от случайного запуска.
Автомобили, оснащенные, дизельным двигателем, могут иметь связь между схемой стартера и схемой для управления запальными свечами. Схема управлений может также включать реле таймера. На некоторых транспортных средствах запальные свечи задействуются положением выключателя, расположенным непосредственно перед положением запуска.
Резюме
За 80 с лишним лет принцип запуска двигателя автомобиля при помощи электромотора изменился мало. Конечно, двигатели стали намного более надежными и более долговечными. Интересно
отметить, что при среднем пробеге современный стартер используется в городских условиях движения приблизительно 2000 раз в год! Этот уровень надежности был достигнут за многие
годы научных исследований.
Примеры для изучения
Ford
Схема, показанная на рис. 7.30, - это схема транспортного средства, оборудованного механической или автоматической коробкой передач. Схема позволит стартеру работать только тогда, когда автоматическая передача находится в «парковочном» или
«нейтральном» положении. Аналогично в механической версии стартер будет работать только при нажатой педали сцепления.
Катушка реле стартера питается от положительной клеммы ключа запуска. Проводник заземления соединен с землей через соответствующий выключатель. Чтобы предотвратить работу стартера, когда двигатель запущен, модуль управления мощности
(ЕЕС V) управляет реле подключения земли. Резистор, присоединенный к катушке реле, уменьшает обратную э.д.с. Стартер в этом случае - стандартный электромотор с постоянными магнитами и с предустановкой зацепления.
Toyota
Стартер, показанный на рис. 7.31, был в эксплуатации в течение всего нескольких лет, но приводится в книге из-за его необычной конструкции. Приводная шестерня включает в себя нормальный узел зацепления, но смещенный в сторону от якоря. Привод к шестерне запуска осуществляется через передаточный механизм с отношением приблизительно 3:1. Муфта холостого хода
позволяет шестерне запуска свободно вращаться в том же направлении, что и якорь.
На каждом конце якоря и приводной шестеренке используются шарикоподшипники. Механизм
промежуточной передачи включает роликовый подшипник. Чтобы переместить приводную шестеренку в положение зацепления, соленоид действует на пружину и стальной шар. Используется
стандартная электрическая машина, которая имеет четыре щетки и четыре полюса.
Введение
Как обычно, нужно пройти шесть стадий поиска ошибок:
1. Проверить наличие ошибки.
2. Собрать дальнейшую информацию.
3. Оценить полученные сведения.
4. Выполнить далее испытания в логической последовательности.
5. Устранить проблему.
6. Проверить лее системы.
Процедура, описанная в следующем разделе, связана, прежде всего, с четвертой стадией процесса. В табл. 7.2 приведен список некоторых общих признаков неисправности системы запуска и возможных причин.
Эффективность
Эффективность = Мощность выходная/Мощность входная
(х 100%).
Эффективность большинства стартеров около 60%.
В результате получим необходимую электрическую входную мощность стартера:
3 кВт/60% = 1,67 кВт.
Основные потери, вызывающие снижение эффективности следующие: потери в железе, потери в меди и механические потери. Потери в железе происходят вследствие гистерезиса, вызванного изменениями магнитного потока, и вследствие вихревых токов, наведенных в железных частях мотора. Потери в меди, иногда называемые потерями PR (они вычисляются по такой формуле), вызывает сопротивление обмоток. Механические
потери включают трение и аэродинамические потери (сопротивление воздуха).
Используя предыдущий пример стартера на 1 кВт, можно видеть, что при эффективности 60% этот мотор будет требовать входной мощности приблизительно 1,7 кВт.
Чтобы достичь необходимой мощности стартера от батареи номиналом 12 В, с учетом допустимого падения напряжения- питания, потребуется ток порядка 170 А.
Вопросы для самопроверки
Вопросы
Отметьте на следующие вопросы для проверки своих знаний:
1. Обоснуйте четыре преимущества стартера с предустановкой в сравнении со стартером инерционного типа.
2. Опишите действие тяговой и удерживающей обмоток в соленоиде стартера с предустановкой.
3. Сделайте четкий эскиз механизма зацепления в стартере с предустановкой.
4 . Объясните, что значит «падение напряжения» в схеме стартера и почему оно должно бить минимальным.
5. Опишите механизм зацепления и расцепления в стартере инерционного типа.
6. Обоснуйте два преимущества и два недостатка стартера с постоянными магнитами.
7. Вычислите передаточное отношение планетарного механизма, который используется в стартере. Кольцо имеет 40 зубцов, а ведущая шестерня мотора имеет 16 зубцов.
8. Опишите действие механизма роликовой обгонной муфты.
9. Сделайте эскиз, показывающий характеристические кривые «скорость - крутящий момент» для стартеров с сериесным, шунтирующим и компаундным включением обмоток.
10. Опишите различие между петлевой и волновой обмотками якоря.
Задание
Мотор стартера должен преобразовать значительное количество энергии в очень короткое время. В широкой эксплуатации находятся моторы с номиналом мощности а несколько киловатт. Полная эффективность мотора относительно низка. Например,
при скорости проворачивания потребляемая мощность мотора (Р№ = V I) около 2000 Вт. Выходная мощность мотора может быть рассчитана так:
Р = 2πnТ/60 (около 1100 Вт),
где V — 10 В (напряжение на клеммах), I = 200 А (ток),
п - 1500 об/мин. Т = 7 Нм (крутящий момент).
Поэтому эффективность 1100/2000 = 55%. Если бы эта эффективность была увеличена, стала бы возможной существенная экономия мощности батареи. Обсудите как улучшить эффективность системы запуска. Это было бы эффекта иным сточки зрения затрат?
Вопросы с несколькими вариантами
Ответов
Назначение тяговой обмотки в работе соленоида стартера с предустановкой зацепления:
1. Держать шестерню стартера в зацеплении.
2. Тянуть шестерню из зацепления.
3. Удерживать шестерню от зацепления.
4. Толкать шестерню в зацепление.
Техник А говорит, что пружина используется, чтобы удерживать шестерню стартера с предустановкой в состоянии зацепления при проворачивании двигателя. Техник Б говорит, что удерживающая
обмотка удерживает шестерню в рабочем положении в течение запуска. Кто прав?
1. Только А.
2. Только Б.
3. И А, и Б.
4. Ни А, ни Б.
Обгонная муфта в моторе стартера с предустановкой:
1. Предохраняет двигатель во время работы стартера.
2. Предохраняет стартер во время работы двигателя.
3. Останавливает стартер в момент запуска двигателя.
4. Запускает стартер, чтобы провернуть двигатель.
Техник Л говорит, что моторы стартера с постоянными магнитами являются подходящим для больших дизельных двигателей из-за их низкой скорости и высокого крутящего момент. Техник Б
говорит, что моторы стартеров с постоянными магнитами подходят малым бензиновым двигателям из-за их высокой скорости и небольшого крутящего момента. Кто прав?
1. Только Л.
2. Только Б.
3. И А. и Б.
4. Ни А, ни Б.
Действие планетарного механизма, устанавливаемого между мотором и приводной шестерней:
1. Изменяет только характеристики скорости.
2. Изменяет только крутящий момент.
3. Изменяет характеристики крутящего момента и скорости.
4. Не имеет никакого эффекта на крутящий момент или скорость.
Вольтметр подключен между главной клеммой стартера и землей. При проворачивании двигателя показание вольтметра должно быть:
1. Не Солее, чем на 0,5 В ниже напряжения батареи.
2. Приблизительно на 0,5 D выше напряжения батареи.
3. То же самое, как и напряжение батареи.
4. Больше, чем напряжение батареи.
Вольтметр, подключенный между корпусом мотора стартера и земляной клеммой батареи, должен во время проворачивания двигателя иметь показания:
1. Больше чем 0,5 В
2. Не больше, чем 0,5 В.
3. Больше, чем 12,6 В.
4. Не больше, чем 12,6 В.
При установке втулки из фосфористой бронзы на мотор стартера необходимо:
1. Смазать подшипник маслом перед установкой.
2. Смазать подшипник жиром перед установкой.
3. Рассверлить втулку, чтобы подогнать размер перед установкой.
4. Рассверлить втулку, чтобы подогнать размер после установки.
Состояние контактов соленоида стартера можно определить с помощью:
1. Вольтметра, подсоединенною к контактам соленоида.
2. Амперметра, подсоединенного к контактам соленоида.
3. Вольтметра, соединенного последовательно с проводом питания.
4. Амперметра, соединенного последовательно с проводом питания.
Обмотки соленоида пускового реле могут быть проверены на сопротивление при помощи:
1. Тестера сопротивления.
2. Омметром.
3. Вольтметром.
4. Амперметром.
Система запуска
Требования к системе запуска
Условия пуска двигателя
Для запуска двигателя внутреннего сгорания требуются следующие условия:
♦ образование горючей смеси;
♦ сжатие смеси;
♦ воспламенение смеси;
♦ достижение минимальной пусковой скорости орошения (около 100 об/мин).
Для выполнения трех первых условий должна быть достигнута .минимальная стартовая скорость вращения коленчатого вала двигателя. Именно здесь на помощь приходит электрический стартер. Способность достичь указанной минимальной
скорости в свою очередь зависит от ряда факторов,
среди которых:
♦ номинальное напряжение системы запуска;
♦ самая низкая температура, при которой все еще возможно запустить двигатель. Она, известна как предельная температуря запуска;
♦ крутящий момент, требуемый двигателю при предельной температуре запуска (включая начальный крутящий момент, необходимый для преодоления сопротивления покоя);
♦ состояние аккумуляторной батареи;
♦ падение напряжения питания между батареей и стартером;
♦ передаточное отношение от шестерни стартера к зубчатому венцу маховика;
♦ характеристики стартера;
♦ минимальная скорость проворачивании двигателя при предельной температуре запуска.
В пределах электрической системы транспортного средства, показанной на рис. 7.1, невозможно рассматривать стартер как изолированный компонент, решающее значение имеет и батарея.
Другой крайне важный момент – предельная температура запуска. На рис. 7.2 показано, как по мере уменьшения температуры падает и крутящий момент стартера, а крутящий момент, требуемый для проворачивания двигателя до его минимальной скорости запуска, увеличивается.
Типичные предельные температуры запуска от-18 до-25°С для легковых автомобилей и от-15 до-20°С для грузовиков и автобусов. Изготовители стартеров обычно указывают крутящий момент и при +20°С, и при —20°С.
Проектирование системы запуска
Система запуска любого транспортного средства должна удовлетворять множеству критериев, помимо ранее упомянутых:
♦ длительный срок службы и отсутствие необходимости обслуживания;
♦ постоянная готовность к работе;
♦ прочный корпус, способный противостоять силам, мешающим произвести запуск, вибрации, коррозии и температурным циклам;
♦ по возможности минимальные размеры и вес.
На рис. 7.3 показано общее расположение узлов в системе запуска. Важно определить минимальную скорость проворачивания коленчатого вала для конкретного двигателя. Она значительно изменяется в зависимости от тина и конструкции двигателя. Некоторые типичные значения для температуры -20°С приведены в табл. 7.1. Номинальное напряжение электрической системы для легковых автомобилей (почти без исключения) 12 В. В грузовиках и автобусах, оно, как правило, равно 24 В, поскольку это позволяет использовать ток вдвое меньше того, который требовался бы 12-вольтовой системе, чтобы развить ту же самую мощность. Эта также значительно уменьшает паление напряжения на проводах, поскольку длина проводок, используемых на грузовиках, обычно больше, чем на легковых автомобилях.
Номинальный крутящий момент электродвигателя стартера можно определить на испытательном стенде. Стартерная батарея максимальной емкости, заряд которой при —20 °С снижается на 20%, соединена со стартером кабелем с сопротивлением 1 мОм. Эти условия гарантируют, что стартер будет в состоянии работать даже при самых неблагоприятных ситуациях. Теперь можно измерить мощность стартера на типичных эксплуатационных режимах. Его номинальная мощность соответствует мощности, отбираемой \ батареи за вычетом потерь в меди (из-за сопротивления цепей питания), потерь в железе (из-за вихревых токов, наводимых в сердечнике стартера) и потерь на трение.
На рис. 7.4 показана эквивалентная схема для стартера и батареи. Она показывает, что выходная мощность стартера достаточно точно определяется сопротивлением цепей стартера и внутренним сопротивлением батареи. Чем ниже потное сопротивление цепи, тем выше мощность стартера.
При проектировании системы запуска учитываются еще два аспекта. Местоположение стартера на двигателе обычно предопределено конструкцией двигатели, но положение батареи должно быть проанализировано. На ее расположение влияют и
другие факторы, но если батарея будет ближе к стартеру, то кабели будут короче. При большой длине понадобятся кабели с большим поперечным сечением, гарантирующим низкое сопротивление.
В зависимости от намеченного применения транспортного средства могут потребоваться специальные меры герметизации стартера, чтобы предотвратить попадание в него грязи. Современные
стартеры разработаны с учетом этих обстоятельств, что делает их пригодными даже для внедорожных автомобилей.
Выбор двигателя стартера
Примем как руководство к действию, что мотор стартера должен удовлетворять всем критериям, которые мы обсудили ранее. Чтобы определить крутящий момент, требуемый от стартера, вернемся к рис. 7.2, на котором показан крутящий момент, необходимый для проворачивания вала двигателя с учетом минимальной скорости вращения.
Изготовители двигателей стартера предоставляют его характеристики в форме графиков. Подробно они будут обсужда