Більшість систем пуску двигунів внутрішнього згоряння містять електродвигун постійного струму (двигун стартера) з живленням від акумуляторної батареї автомобіля, механізм включення, пристрій управління і відповідну електропроводку. Так як частота обертання колінчастого вала двигуна, необхідна для його пуску (для бензинових двигунів близько 60-100 хв -1. Для дизельних двигунів близько 80-200 хв -1. Набагато нижче, ніж частота обертання двигуна стартера, привід від стартера до двигуна здійснюється за допомогою пари шестерень (шестерня на валу стартера і зубчастий вінець маховика двигуна) з передавальним відношенням від 10: 1 до 20: 1.
впливають змінні
Величина крутного моменту на колінчастому валу двигуна і мінімальна частота його обертання, необхідні для пуску двигуна, залежать від типу двигуна, його робочого об'єму, числа циліндрів, ступеня стиснення, втрат на тертя, додаткових навантажень, створюваних при роботі двигуна, системи управління подачею палива, сорту використовуваного масла і температури двигуна.
Потрібних значення крутного моменту і частоти обертання для пуску двигуна зростають при зниженні температури, що веде до необхідності підвищення потужності стартера. Мінімальна температура, при якій забезпечується пуск двигуна, є основним фактором, що визначає потрібну потужність при пуску.
Стартер складається з електродвигуна, шестеренчатого приводу, обгонів муфти (муфти вільного ходу).
1 - соленоїд і пусковий реле; 2 - важіль включення стартера; 3 - обгону муфта з ведучою шестірнею; 4 - шестерний редуктор (планетарна передача); 5 - якір; 6 - постійні магніти
Шестерня на валу електродвигуна стартера спочатку починає взаємодіяти з зубчастим вінцем маховика двигуна. Після пуску двигуна частота обертання шестірні стартера стає вище частоти обертання валу електродвигуна стартера, що може привести до виходу стартера з ладу через що виникає відцентрового зусилля. Для запобігання цього небажаного явища між шестернею стартера і його якорем встановлюється обгону муфта, яка відключає стартер від двигуна, як тільки частота обертання колінчастого вала починає перевищувати частоту обертання валу стартера.
У більшості випадків в стартері застосовується електродвигун постійного струму з послідовним збудженням, що характеризується високою частотою обертання без навантаження, що підтримує необхідну частоту обертання колінчастого вала двигуна під час його пуску. Прогрес, досягнутий у сфері технології виробництва феритів, дозволяє використовувати в стартерах електродвигуни з порушенням від постійних магнітів, стійких до розмагнічування. Стартери з якорями, що обертаються з більш високими швидкостями, але розвиваючими менший крутний момент, мають менші розмір і масу. Для них стає можливим збільшення передавального відношення між двигуном і якорем стартера. Діаметр зубчастого вінця маховика не може бути збільшений і тому збільшення цього передавального відносини здійснюється шляхом використання додаткової передавальної ступені (стартери з шестерним редуктором).
Види стартерних приводів
Стартер з інерційним приводом: 1 - вимикач стартера: 2 - пусковий реле; 3 - обмотка збудження; 4 - зубчастий вінець маховика двигуна; 5 - шестерня стартера з обгінної муфтою; 6 - спіральні шліци; 7 - якір; 8 - акумуляторна батарея
Інерційний привід, застосовуваний, наприклад, в газонокосарках, є найпростішою формою шестеренчатого приводу. Обгону муфта переміщається на валу якоря на спіральних шліцах при обертанні цього якоря. При включенні стартера ненавантажений якір починає вільно обертатися. При цьому шестерня стартера і обгону муфта ще не обертаються через свою інерції і виштовхуються вперед по шліцах. Як тільки шестерня входить в зачеплення із зубчастим вінцем маховика, вона утримується від обертання і проштовхується вперед ще далі до контакту зі стопорним кільцем. В цей час крутний момент від якоря електродвигуна стартера передається на двигун через обгону муфту, шестерню стартера і зубчастий вінець маховика.
Як тільки колінчастий вал починає обертати шестерню стартера зі швидкістю, що перевищує швидкість обертання якоря стартера, обгону муфта перериває передачу зусилля від двигуна на цю шестерню і перешкоджає прискоренню обертання якоря. При цьому обгону муфта і шестерня стартера переміщаються по спіральних шліцах вала назад. Цей процес роз'єднання шестерні стартера і зубчастого вінця маховика посилюється за допомогою поворотної пружини, яка забезпечує утримання шестерні в положення роз'єднання від двигуна при непрацюючому стартері.
Стартер з приводом попереднього включення:
1 - вимикач стартера; 2 - пусковий реле; 3 - обмотка збудження; 4 - поворотна пружина; 5 - важіль включення; 6 - зубчастий вінець маховика двигуна; 7 - шестерня стартера з обгінної муфтою; 8 - буферна пружина; 9 - спіральні шліци; 10 - якір; 11 - акумуляторна батарея; Е, Н - обмотки
У стартерах такого типу зачеплення шестерні стартера з зубчастим вінцем маховика двигуна забезпечує соленоїд, який має контакти включення струму стартера. При замиканні вимикача стартера струм надходить в обмотку Н (див. Рис. Внизу), тече по ланцюгу з послідовно включеними в неї втягує обмоткою Е і електродвигуном стартера. Соленоїд захоплює обгону муфту і шестерню і переміщує їх вперед за допомогою важеля включення і буферної пружини.
Якщо зуби шестірні оптимально входять у западини між зубами вінця маховика, контактний місток пускового реле замикає контакти і на електродвигун стартера починає надходити повне напруга. Якщо зуби шестірні не відразу входять у западини між зубами вінця маховика, важіль включення стискає буферну пружину, контакти реле замикаються і електродвигун провертає шестерню до тих пір, поки її зуби не ввійдуть в зачеплення з зубами вінця маховика і буферна пружина змістить шестерню і обгону муфту вперед.
При припиненні подачі струму до обмотки соленоїда поворотна пружина переміщує осердя соленоїда і шестерню разом з обгінної муфтою повертаються до вихідного положення.
Стартер з ковзаючою шестернею:
1 - вимикач стартера; 2 - Реле керування: 3 - роз'єднувальний важіль; 4 - шестерня; 5 - зубчастий вінець маховика; 6 - перемикаючий контакт; 7 - соленоїд; 8 - серієсний обмотка; 9 - шунтовая обмотка; 10 - акумуляторна батарея; Н, Е - обмотки
При замиканні контактів вимикача стартера напруга акумуляторної батареї надходить в ланцюг утримує обмотки Н (див. Рис.) Соленоїда і керуючого реле. Реле починає працювати, але утримується в першому контактному положенні (перша стадія) за допомогою роз'єднує важеля і фіксатора. Напруга акумуляторної батареї прикладається до втягує обмотці Е соленоїда і шунтовой обмотці електродвигуна, які з'єднані між собою паралельно і послідовно з якорем. Стартер починає обертатися, але розвиває тільки невеликий крутний момент через високі опорів в обмотках, з'єднаних послідовно з обмоткою якоря. Соленоїд одночасно з цим зміщує шестерню стартера в напрямку зубчастого вінця маховика і незабаром після закінчення зачеплення звільняється заблоковане управляє реле, яке відразу ж переміщається в друге контактна положення (друга стадія). Пусковий струм починає проходити через серієсний обмотку і якір. Перемикальний контакт на соленоїді з'єднує шунтовую обмотку паралельно якоря і серієсний обмотці.
Види обгінних муфт
Обгону муфта роликового типу
Стартери невеликого і середнього розмірів зазвичай забезпечуються обгінними муфтами, в яких ролики за допомогою пружин віджимаються в клиноподібні виїмки між зовнішньою обоймою муфти і її внутрішньої обоймою (валом шестерні). Коли стартер починає працювати, крутний момент підсилює ефект заклинювання роликів і це-момент передається від зовнішньої обойми на вал шестерні.
Коли крутний момент змінює свій знак на протилежний, ролики виходять з клиноподібних виїмок, і шестерня починає обертатися вільно.
Багатодискова обгону муфта
1 - провідний вал (з'єднаний з шестернею стартера): 2 - натискна пружина: 3 - провідний елемент із зовнішніми дисками; 4 - внутрішня муфта з внутрішніми дисками: 5 - спіральні шліци; 6 - провідний фланець (пов'язаний з якорем електродвигуна стартера)
Використовується в стартерах вантажних автомобілів. Ведучий елемент із зовнішніми дисками з'єднаний з якорем стартера, вал і шестерня стартера примусово з'єднані один з одним. Внутрішньо диски розміщені в направляючої внутрішньої муфти, яка може переміщатися в радіальному напрямку п спіральним шліцам ведучого вала. В умовах відсутності навантаження диски їжаки маються пружиною з невеликою силою, що дозволяє передавати через муфту лише то незначний крутний момент При збільшенні навантаження внутрішня муфта переміщається спіральними шлицами в напрямку натискних пружин стискаючи її і забезпечуючи одночасно цим сильніше стиснення дисків. Багатодискова обгону муфта може пере давати підвищений крутний момент при збільшенні навантаження стартера.
1 - шестерня стартера; 2 - сухар; 3 - радіальні зуби; 4 - роз'єднує кільце; 5 - гайка напівмуфти; 6 - пружина; 7 - спіральні шліци; 8 - гумовий буфер; 9 - втулка; 10 - шліци
Застосовується в стартерах вантажних автомобілів. Муфта з'єднана з валом якоря, переміщаючись в осьовому напрямку (операція зачеплення) за рахунок взаємодії шліців вала і втулки. Зовнішня поверхня втулки виконана зі спіральними шлицами і забезпечує передачу крутного моменту до гайки напівмуфти, яка потім передає цей момент до шестерні стартера через зуби пилкоподібної форми. Після початку роботи двигуна шестерня стартера закручує гайку напівмуфти в зворотному напрямку через мелкопрофільние зуби і перериває передачу зусиль. Роз'єднує кільце при цьому також зсувається назад і утримується в роз'єднує положенні сухарями. Відцентрове зусилля, що створюється сухарями при малих швидкостях обертання шестерні стартера, недостатньо для утримання обгонів муфти в положенні роз'єднання, і пружина знову забезпечує введення напівмуфти в зачеплення.
захист стартера
Після тривалої роботи стартера, наприклад, під час пуску двигуна в умовах низьких температур, він повинен виключатися для охолодження. У стартерах великих розмірів використовуються Термовимикачі (вбудовуються в вугільні щітки електродвигуна). У стартерних системах з дистанційним управлінням (на автобусах із заднім розташуванням двигуна, електрогенераторах, використовуваних в аварійних ситуаціях, дизельних двигунах тепловозів і т.п.) процес пуску не може завжди контролюватися водієм автомобіля.
Помилки при управлінні такими операціями можуть привести до пошкодження стартера або зубчастого вінця маховика двигуна.
Реле блокування включення стартера. Це реле блокує випадкове включення стартера при вже працюючому двигуні і запобігає занадто тривалу дію стартера після запуску двигуна. Як індикатор пуску двигуна використовується напруга генератора, яке при цьому зростає. Після виключення запалення генератор більше не створює потрібного напруги; в цьому випадку таймер, вбудований в реле, блокує будь-які спроби повторного включення стартера протягом декількох секунд.
Реле повторного включення. Це реле запобігає виконанню операцій по запуску двигуна, якщо шестерня все ще не увійшла в зачеплення із зубчастим вінцем маховика, але стартер залишається включеним. Реле перериває надходження струму в обмотки.
