Содержание
Система запуска двигателя – назначение, устройство, принцип действия
Главная »
Электрооборудование » Система запуска двигателя
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.
Система запуска двигателя
Знаете ли вы, что первые автомобили запускались не с помощью ключа, а путем использования кривого стартера? Представьте зрелище, если бы сейчас на дорогостоящих авто, вроде БМВ, Ауди, или Мерседес, водитель выходил из авто, вставлял рычаг в отверстие переднего бампера, и усердно начинал бы вращать ручкой кривого стартера, чтобы провернуть коленвал и запустить двигатель. Это, конечно, всего лишь шутка, так как современные автомобили оснащены современными системами запуска двигателя.
Знаете ли вы, что первые автомобили запускались не с помощью ключа, а путем использования кривого стартера? Представьте зрелище, если бы сейчас на дорогостоящих авто, вроде БМВ, Ауди, или Мерседес, водитель выходил из авто, вставлял рычаг в отверстие переднего бампера, и усердно начинал бы вращать ручкой кривого стартера, чтобы провернуть коленвал и запустить двигатель. Это, конечно, всего лишь шутка, так как современные автомобили оснащены современными системами запуска двигателя.
Когда-то в диковинку была установка системы запуска двигателя автомобиля с помощью ключа, но сейчас данная система уже замещается более современными, и в ближайшем будущем, вполне возможно, что большая часть автомобилей уже будет обладать системой запуска двигателя без ключа. Конечно, это относится только к передовикам автомобильной промышленности: немецким, японским, даже корейским брендам. А вот остальным придется довольствоваться пока тем, что есть. Поэтому давайте пока не будем соваться в будущее, а воздадим должное современным традиционным технологиям и рассмотрим в качестве классического примера, как работает система запуска двигателя ВАЗ 2110.
Немного об устройстве традиционной системы запуска
Итак, каждый из вас примерно представляет принцип работы системы: Вы вставляете ключ в замок зажигания, проворачиваете его, и спустя пол секунды двигатель начинает мурлыкать. Казалось бы, все просто, но за всем этим стоит довольно сложный процесс. Чтобы понять его, необходимо рассмотреть устройство традиционной системы запуска двигателя ВАЗ 2112, которая аналогична другим автомобилям, запуск двигателя которых осуществляется с помощью ключа.
Основной частью, конечно же, считается стартер, который и осуществляет первичное вращение коленчатого вала для запуска двигателя. Для того чтобы осуществлять вращение, стартеру необходим источник питания, в роли которого выступает АКБ, и это второй важный элемент системы. В систему старта двигателя входит и замок зажигания. Наконец, к их числу можно добавить и систему проводов, которые и связывают все механизмы в одно целое – систему запуска двигателя.
А теперь, максимально просто о принципе работы. В момент поворачивания ключа в положение «Запуск», замыкаются электроцепи и от АКБ начинает поступать энергия. Стартер, получив питание, начинает вращать коленчатый вал. В четко установленный момент зажигания, свеча подает искру в цилиндр, воспламеняет рабочую смесь и, таким образом, осуществляется запуск двигателя. Снова повторим, что это максимально упрощенное представление процесса, дабы лишний раз не запутывать вас сложностью специфики работы системы.
Теперь, ознакомившись с традиционной системой запуска двигателя, с чистой совестью и светлой головой мы можем немного углубиться в инновационные системы осуществления старта, некоторые из которых уже успешно устанавливаются многие годы на авто, а некоторые только начинают приобретать массовый характер.
Система запуска двигателя с кнопки
Еще лет 10 назад подобная система считалась чем-то невероятным и устанавливалась только на экспериментальные автомобили. Ныне рассматриваемая опция, которая еще носит название «система запуска двигателя Engine Start» устанавливается если не на половину выпускаемых автомобилей, то на третью часть, так точно.
Существует несколько модификаций данной системы бесключевого запуска двигателя. Одна из них подразумевает лишь нажатие кнопки, после чего двигатель сразу же запускается, другая, считающаяся более безопасной, сделана по принципу вставить, и нажать, то есть применяется что-то вроде ключа, который вставляется в специальный разъем, а затем, на этом же ключе нажимается кнопка для запуска двигателя.
И хоть на первый взгляд может показаться, что система сложно устроена, принцип ее работы примерно такой же, как и принцип традиционной системы запуска двигателя, только контакты замыкаются не путем поворота ключа, а благодаря нажатию кнопки.
Система автоматического запуска двигателя
Как правило, подобные опции интегрированы в автомобильную сигнализацию, наряду с другой популярной опцией – системой блокировки запуска двигателя, которая уже относится к числу охранных систем. Автосигнализация, имеющая дополнительный механизм, способна осуществлять запуск двигателя самостоятельно, путем установки таймера запуска, либо же с помощью дистанционного управления. Поэтому подобные новинки еще называют системами дистанционного запуска двигателя. Достаточно нажать одну кнопку на пульте управления, и автомобиль сразу же запустится. Очень удобная опция, если у вас нет предпусковго подогревателя двигателя, или же просто нет возможности тратить время на прогрев мотора в зимнее время.
Различают несколько подобных систем: как мы уже выяснили, они могут быть интегрированы в автосигнализацию, могут устанавливаться на автомобиль заводом-изготовителем и управляться с помощью пульта на ключе зажигания, либо же активироваться, путем использования вашего смартфона, который генерирует код команды запуска. Такие системы запуска двигателя с телефона выделяют в отдельную опцию, но вполне логично причислять их к дистанционным системам старта.
Вполне возможно, что в ближайшем будущем появятся и другие виды систем запуска двигателя, которые будут еще более интересными, чем системы-предшественницы. Читайте наш контент, и будьте в курсе всех событий автомобильного мира!
Источник: pro-tachku.ru
История патента: Устройство запуска двигателя
17 августа 1915 года Чарльз Кеттеринг получил патент на «Устройство запуска двигателя», патент США № 1,150,523.
Чарльз Ф. Кеттеринг родился 29 августа 1876 года в Лаудонвилле, штат Огайо. После окончания средней школы Кеттеринг стал учителем. Студенты были увлечены его научными демонстрациями, которые включали электричество, тепло, магнетизм и гравитацию. Он посещал несколько занятий в Колледже Вустера, но из-за плохого зрения был вынужден бросить учебу. Позже он перешел в штат Огайо, но был вынужден снова бросить учебу из-за плохого зрения. Он устроился на работу бригадиром телефонной бригады. Он нашел способы практического применения своих навыков электротехники. В конце концов, Кеттеринг нашел подходящие очки, вернулся в OSU и закончил учебу в 19 лет.04 со степенью инженера-электрика.
После выпуска OSU рекомендовал Кеттеринга в Национальную кассу, исследовательскую лабораторию в Дейтоне, штат Огайо. Там он изобрел простую систему утверждения кредита и электрический кассовый аппарат. Он считал себя практичным изобретателем, часто слоняющимся с отделом продаж, потому что «у них было реальное представление о том, чего хотят люди».
В 1909 году он и его коллега Эдвард Дидс основали компанию Dayton Engineering Laboratories Company, также известную как Delco. До того, как основать Delco, они оба работали над системами зажигания автомобилей, в частности, высокоэнергетическими искровыми системами зажигания. Достижения, которые они сделали с зажиганием, вызвали идею создания компании. Их целью было выйти на рынок автомобилей с улучшенным зажиганием.
До появления электрического самозапуска водители должны были подойти к передней части своей машины и повернуть рукоятку, чтобы запустить двигатель. Иногда это было опасно и приводило к травмам. В 1908 году близкий друг Генри Леланда, шефа Cadillac, умер из-за осложнений, когда автомобильная рукоятка сломала ему челюсть. Инженеры Лиланда работали над электрическим стартером, но их устройство было непрактичным из-за больших размеров. Лиланд позвонил Кеттерингу и попросил его о помощи.
Инженеры Delco круглосуточно работали над улучшением двигателя, первоначально разработанного Кеттерингом и Дидсом. В конце концов они придумали устройство запуска двигателя. У него было три цели: стартер, генератор и производство искры для зажигания и тока для освещения. Он был размещен в 1912 Cadillac, и вскоре другие автомобильные компании начали использовать этот новый тип двигателя.
Настоящее изобретение относится к системе устройств для использования в сочетании с пусковыми механизмами двигателей, а также применимо к такой системе, в которой двигатель при запуске приспособлен для накопления мощности, которая будет использоваться для аналогичных будущих пусковых операций и различные другие цели.
К 1920-м годам электрические автозапуски стали стандартом для автомобилей. В 1916 году корпорация United Motors Corporation, ныне General Motors, приобрела Delco, и Кеттеринг стал вице-президентом. Во время своего пребывания в GM он изобрел другие элементы, такие как свечи зажигания, амортизаторы, этилированный бензин и многое другое. Кеттеринг за свою жизнь получил 186 патентов.
Кеттеринг умер 25 ноября 1958 года. Он был удостоен многих наград, таких как медаль Эдисона IEEE и медаль Франклина. Он также получил почетные докторские степени и был занесен в Национальный зал славы изобретателей в 1979 году.
Изобретатель терпит неудачу 999 раз, и если он преуспевает один раз, то он в деле. Он относится к своим неудачам просто как к тренировочным выстрелам – Чарльз Кеттеринг.
Suiter Swantz IP — юридическая фирма с полным спектром услуг в области интеллектуальной собственности, расположенная в Омахе, штат Небраска, и обслуживающая всю Небраску, Айову и Южную Дакоту. Если у вас есть какие-либо вопросы об интеллектуальной собственности или вам нужна помощь по вопросам, связанным с патентами, товарными знаками или авторскими правами, и вы хотите поговорить с одним из наших патентных поверенных, свяжитесь с нами.
ОТНОШНЫЕ ДВИЖЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ДВИГАТЕЛЯ
РЕТРОКАЦИОННЫЕ ДВИГАТЕЛЬНЫЕ ДВИГАТЕЛЬНЫЕ ДВИГАТЕЛЬНЫЕ ДВИГАТЕЛЬНЫ революция своими руками. Часто возникали трудности с запуском двигателя в холодную погоду, когда температура смазочного масла была близка к точке замерзания. Кроме того, системы магнето давали слабую пусковую искру при очень низких оборотах двигателя. Это часто компенсировалось созданием горячей искры с помощью таких устройств системы зажигания, как вспомогательная катушка, индукционный вибратор или импульсная связь.
Некоторые небольшие маломощные самолеты, в которых для запуска используется ручная крутка винта или винтовая опора, все еще эксплуатируются. На протяжении всей разработки авиационного поршневого двигателя с самого раннего использования пусковых систем до настоящего времени использовался ряд различных пусковых систем. Большинство стартеров поршневых двигателей представляют собой электрические стартеры прямого запуска. Несколько старых моделей самолетов до сих пор оснащены инерционными стартёрами. Таким образом, на этой странице представлено только краткое описание этих пусковых систем.
Инерционные пускатели
Существует три основных типа инерционных пускателей: ручные, электрические и комбинированные ручные и электрические. Работа всех типов инерционных стартеров зависит от кинетической энергии, запасенной в быстро вращающемся маховике для проворачивания. Кинетическая энергия — это энергия, которой обладает тело в силу своего состояния движения, которым может быть движение вдоль линии или вращение.
В инерционном пускателе энергия накапливается медленно во время процесса включения с помощью ручной рукоятки или электрического двигателя с небольшим двигателем. Маховик и подвижные шестерни комбинированного ручного электроинерционного пускателя показаны на рис. 1. Электрическая схема электроинерционного пускателя показана на рис. приводить в движение. После того, как стартер полностью запитан, он соединяется с коленчатым валом двигателя с помощью троса, натянутого вручную, или с помощью зацепляющего соленоида, на который подается электрическое питание. Когда стартер включен или зацеплен, энергия маховика передается двигателю через наборы редукторов и муфту отключения от перегрузки по крутящему моменту. [Рисунок 3]
Figure 1. Combination hand and electric inertia starter |
Figure 2.![]() |
Рис. 3. Муфта отключения перегрузки по крутящему моменту |
Электростартер с непосредственным запуском
Наиболее широко используемая система запуска на всех типах поршневых двигателей использует электрический стартер с прямым запуском. Этот тип стартера обеспечивает мгновенный и непрерывный запуск при подаче питания. Электростартер прямого пуска состоит в основном из электродвигателя, редукторов и механизма автоматического включения и выключения, который приводится в действие с помощью предохранительной муфты с регулируемым крутящим моментом. Типичная схема электростартера прямого пуска показана на рис. 4. Двигатель проворачивается напрямую, когда соленоид стартера закрыт. Как показано на Рисунке 4, основные кабели, ведущие от стартера к аккумуляторной батарее, рассчитаны на тяжелые условия эксплуатации, поскольку они пропускают большой ток, который может находиться в диапазоне от 350 ампер до 100 ампер (ампер), в зависимости от пускового крутящего момента. требуется. Использование соленоидов и толстой проводки с выключателем дистанционного управления снижает общий вес кабеля и общее падение напряжения в цепи.
Рис. 4. Типовая пусковая схема с использованием электростартера прямого пуска |
Типичный стартер представляет собой 12- или 24-вольтовый двигатель с последовательным пусковым моментом. Крутящий момент двигателя передается через редукторы на предохранительную муфту. Как правило, это действие приводит в действие вал со спиральными шлицами, перемещающий кулачок стартера наружу, чтобы зацепить пусковой кулачок двигателя до того, как кулачок стартера начнет вращаться. После того, как двигатель достигает заданной скорости, стартер автоматически отключается. Схема на рис. 5 иллюстрирует расположение всей системы запуска легкого двухмоторного самолета.
Рисунок 5.![]() Двигатель в сборе состоит из узла якоря и шестерни двигателя, узла торцевого конуса и узла корпуса двигателя. Корпус двигателя также действует как магнитное ярмо для полевой конструкции. Стартер представляет собой нереверсивный двигатель с последовательным соединением полюсов. Его скорость изменяется прямо пропорционально приложенному напряжению и обратно пропорционально нагрузке. Секция редуктора стартера состоит из внешнего корпуса со встроенным монтажным фланцем, планетарного редуктора, узла солнечной и встроенной шестерни, муфты ограничения крутящего момента и узла захвата и конуса. [Рисунок 6] Когда цепь стартера замкнута, крутящий момент, развиваемый в двигателе стартера, передается на кулачок стартера через редуктор и муфту. Зубчатая передача стартера преобразует низкий крутящий момент двигателя на высокой скорости в высокий крутящий момент на низкой скорости, необходимый для запуска двигателя.
|