Системы пуска легковых автомобилей. Система пуска

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.

План:

Введение

• 1 Мускульная сила человека
• 2 Электростартёр
• 3 Вспомогательный двигатель внутреннего сгорания
• 4 Сжатый воздух
• 5 Direct Start (Непосредственный запуск)
• 6 Экзотические способы
• 7 Зажигание при запуске
Примечания

Введение

Двигатель внутреннего сгорания любого типа не создаёт вращающего момента в неподвижном состоянии. Прежде чем он начнёт работать, его нужно раскрутить с помощью внешнего источника энергии. Практически используются следующие варианты:

1. Мускульная сила человека

Используется при запуске двигателей небольшой мощности. На лодочных моторах и бензопилах дёргают за тросик, намотанный на маховик или пусковой барабан («верёвочный стартёр »); на мотоциклах используют резкое нажатие ногой на специальный рычаг (кикста́ртер ); на мопедах - вращение педалей велосипедного типа; на автомобилях - проворачивают коленвал пусковой (заводной) рукояткой («кривой стартёр»). Мускульная сила всегда доступна и не зависит от заряда аккумуляторов и т. п. Однако такой метод запуска не очень удобен в эксплуатации; чаще он используется в качестве резервного. На современных автомобилях, как правило, использование «кривого стартёра» вообще не предусматривается. Помимо всего прочего, «кривой стартер» крайне травмоопасен при неправильном использовании.

Существуют также ручные инерционные стартеры , при которых ручкой (через повышающий редуктор) раскручивается небольшой маховик, а когда он запасет необходимое количество кинетической энергии, этот маховик через редуктор (понижающий) соединяется с коленвалом пускаемого двигателя. Такой способ позволяет повысить пусковую мощность и не создавать чрезмерных усилий на пусковой рукоятке. В СССР такие стартеры устанавливались на часть тракторов Т-16 , Т-25 [источник не указан 780 дней ] и небольшие судовые дизели.

Долгое время ручной способ был основным для запуска поршневых двигателей самолётов - всем знакомы кадры хроники, когда коленвал авиадвигателя раскручивают, дёргая рукой пропеллер. Данный способ перестал применяться с ростом мощности моторов, поскольку мускульной силы уже просто не хватало, чтобы провернуть вал тяжёлого и мощного двигателя, зачастую ещё и снабжённого редуктором.

2. Электростартёр

Наиболее удобный способ. При запуске двигатель раскручивается коллекторным электродвигателем - машиной постоянного тока, питающейся от аккумуляторной батареи (после запуска аккумулятор подзаряжается от генератора, приводимого в движение основным двигателем). При низких температурах обычно применяемые кислотные аккумуляторы теряют ёмкость (главным образом - из-за роста вязкости электролита; также происходит снижение электродвижущей силы батареи), а вязкость масла в системе смазки увеличивается. Поэтому запуск двигателя зимой затруднён, а иногда и невозможен. При наличии электрической сети в этом случае возможен запуск от сетевого пускового устройства (практически неограниченной мощности).

Электродвигатели автомобильных стартёров имеют особую конструкцию с четырьмя щётками, которая позволяет увеличить ток ротора и мощность электродвигателя.

3. Вспомогательный двигатель внутреннего сгорания

Главный двигатель запускается другим двигателем внутреннего сгорания, меньшей мощности (так называемый «пускач»); такой способ используется на многих тракторах. Пусковой двигатель обычно карбюраторный двухтактный, его мощность составляет примерно 10 % от мощности основного двигателя. Это обеспечивает надёжный запуск в любых условиях. Сам же вспомогательный двигатель запускается вручную (дёрганием тросика) или от электростартёра.

4. Сжатый воздух

Используется для запуска больших дизелей на тепловозах, судах и бронетехнике. Ранее такой способ был основным для запуска поршневых двигателей в авиации. В цилиндрах, кроме обычных впускных и выпускных клапанов, устраиваются дополнительные пусковые клапаны. При запуске они открываются в таком порядке, чтобы входящий через них в цилиндры воздух толкал поршни и раскручивал двигатель. Ёмкости со сжатым воздухом пополняются от компрессора, приводимого главным двигателем при его работе.

5. Direct Start (Непосредственный запуск)

Немецкая фирма BOSCH опубликовала результаты экспериментов по исследованию возможности прямого (без внешнего прокручивания) запуска бензинового двигателя с непосредственным впрыском топлива. Суть заключается в следующем: в неработающем двигателе с 4-мя и более цилиндрами в одном из цилиндров поршень стоит в положении, соответствующем рабочему ходу. Зная положение коленчатого вала, можно рассчитать объём воздуха в этом цилиндре, впрыснуть туда необходимую дозу топлива и поджечь его искрой. Поршень начнет двигаться, вращая коленчатый вал. Далее процесс развивается лавинообразно и двигатель запускается. Эксперимент признан удачным, но, как заявляет руководство фирмы BOSCH, до применения Direct Start на серийных автомобилях ещё далеко.

6. Экзотические способы

Автомобиль (как и мотоцикл) с механической КПП можно завести, буксируя его другим автомобилем (или толкая руками, это называется «завести с толкача»), а также разгоняя его при включенной передаче по наклонной дороге. Однако таким способом есть большая вероятность поломки ходовой части, которая тем выше, чем более низкая передача включена; в руководствах по эксплуатации многих автомобилей есть запрет на такой запуск.

Разновидностью первого способа является ручное раскручивание одного из колёс автомобиля, предварительно вывешенного с помощью домкрата при включенной одной из верхних передач, для защиты рук при этом необходимо использовать рукавицы. Главной особенностью способа является возможность запуска двигателя водителем в одиночку.

При разряде аккумулятора часто приходится подключаться к аккумулятору другого автомобиля (это называется «прикурить»). Делать это рекомендуют с не работающим двигателем другого автомобиля, чтобы его электронная система не вышла из строя.

В принципе, можно запускать мотор, раскручивая его электродвигателем, питающимся от внешней электросети. Мощность и время работы такого сетевого стартёра почти не ограничены, однако подключиться к электросети можно далеко не везде.

Для запуска двигателя после кратковременного выключения предлагался маховик-накопитель: раскручиваемый двигателем при движении, он затем позволяет запустить двигатель, не нагружая аккумулятор.

Двигатель танка или другой самоходной установки можно запустить выстрелом. Для этого включается зажигание и соответствующая передача, башня танка поворачивается в сторону, противоположную предполагаемому направлению движения. Производится выстрел. Отдача заставляет танк начать движение, а следовательно - производится запуск двигателя.

7. Зажигание при запуске

Для двигателей с искровым зажиганием актуальна также проблема питания системы зажигания в момент запуска. Обычные генераторы с электромагнитами требуют некоторого времени для самовозбуждения, поэтому в момент запуска зажигание питается только от аккумулятора. В итоге мотоциклы «ИЖ» и «Урал» не заводятся при разряженном аккумуляторе, хотя запуск производится кик-стартером, а не электростартером. Эта проблема решается использованием генератора с постоянными магнитами (как на мотоциклах «Минск» и «Восход») или магнето, которые дают ток сразу, однако такие генераторы имеют меньшую мощность. Проблема становится намного слабее при использовании электронного зажигания, но и оно неспособно работать при полностью разрядившейся батарее. Проблема полностью разряженного аккумулятора усугубляется тем, что в современных генераторах вместо постоянных магнитов используют обмотку возбуждения. Это значит, что даже при вращающемся моторе (например, буксируемая машина) искры не будет.

Кроме проблем с питанием системы зажигания, существует также проблема со смесеобразованием при пуске холодного двигателя. При низких температурах топливо недостаточно полно испаряется, из-за чего попадает в камеру сгорания в виде капелек, которые могут «залить» свечу зажигания, не позволяя высокому напряжению пробить этот изолирующий слой диэлектрика, бензина. От этого недостатка свободны свечи зажигания с форкамерой и соплом Лаваля [источник? ] .

В современных автомобилях производителем нередко также предусмотрен режим «продувки» цилиндров, при котором прекращается активная подача топлива, а работа поршней освобождает объём от излишков топлива. Чтобы использовать данный режим необходимо до упора выжать педаль газа и начать прокручивать стартер.

Примечания

Использование: в производстве и эксплуатации машин с поршневыми двигателями внутреннего сгорания для создания системы запуска карбюраторных дизельных двигателей. Сущность изобретения: запуск двигателя внутреннего сгорания с запуском вспомогательного пускового двигателя заключается в заполнении цилиндра горючей смесью, ее сжатии и воспламенении, прокручивании вала запускаемого двигателя, в нем перед запуском вспомогательного пускового двигателя его поршни устанавливают в положение начала рабочего хода, объем, отсекаемый поршнем заполняют горячей смесью, сжигают ее, а получаемое давление передают с поршня вспомогательного пускового двигателя на вал запускаемого с начала его рабочего хода. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к производству и эксплуатации машин с поршневыми двигателями внутреннего сгорания (ДВС) и может быть применено для создания системы запуска карбюраторных и дизельных двигателей автомобилей, сельскохозяйственных и других машин, а также стационарных двигателей средней мощности. В настоящее время на автомобилях в подавляющем большинстве случаев применяют электростартерный способ запуска ДВС Электростартер обеспечивает удобный запуск без применения мускульной энергии. Однако он не обеспечивает надежный запуск двигателя при низких температурах в виду недостаточно высокой скорости прокручивания вала, которая ограничена стоимостными и массогабаритными показателями стартерной аккумуляторной батареи и электродвигателя. Кроме того стартерная аккумуляторная батарея недолговечна и требует для своего изготовления остродефицитного свинца, а остальное электрооборудование стартера дорогостоящей меди. Так что при имеющихся широких масштабах производства и эксплуатации ДВС, наличие в изделиях указанных материалов уже с трудом обеспечивается природными ресурсами. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ запуска ДВС с помощью вспомогательного пускового ДВС. Он состоит в том, что сначала запускают вспомогательный пусковой ДВС, прокручивая его вал с помощью мускульной энергии или электростартером, а затем, с помощью пускового ДВС прокручивают вал запускаемого ДВС. При этом в пусковом двигателе при пуске его совершают процессы, аналогичные процессам, происходящим при запуске в основном двигателе, а именно: заполняют горючей смесью при давлении, близком к атмосферному, цилиндр, устанавливая поршень в точку, соответствующую концу рабочего хода, сжимают горючую смесь, поднимая т.о. давление до нескольких атмосфер, зажигают горючую смесь после сжатия и совершают рабочий ход. Причем указанные действия при запуске и после запуска пускового двигателя циклически повторяют неоднократно, и уже затем, после прогрева пускового двигателя, когда он, имея сравнительно малый объем цилиндра, становится способным принять на себя нагрузку, его плавно, посредством фрикционной муфты, соединяют с валом запускаемого и увеличивают обороты до величин, требуемых условиями запуска Такой способ запуска, в виде меньшего по сравнению с электроприводом удельного веса ДВС, а также в следствие частичного подогрева масла главного двигателя при работе пускового двигателя, обеспечивает более высокую скорость прокручивания вала запускаемого двигателя в условиях низких температур при приемлемых массогабаритных показателях. Однако при этом способе проблема запуска, связанная с необходимостью прокручивания вала ДВС от постороннего источника энергии, остается. Она лишь перекладывается на двигатель меньшей мощности. И если это прокручивание осуществляется мускульной энергией, например заводным шнурком, то это обуславливает неудобство, дискомфорт и длительное время запуска, неприемлемые, например, для автомобиля и с чем приходится все же мириться при запуске тяжелых мобильных машин. А если прокручивание пускового ДВС осуществляется электростартером, то не исключается необходимость иметь на мобильном средстве стартерную аккумуляторную батарею и мощный электродвигатель со всеми вышеуказанными негативными последствиями. Кроме того, получающая при этом трехкаскадная система двигателей оказывается слишком сложной по конструкции, т.к. уже сам пусковой ДВС классической двухтактной схемы имеет почти все элементы главного запускаемого двигателя, причем часть систем дублирует системы главного двигателя (система газораспределения, кривошипно-шатунный механизм, сцепление), а часть систем является дополнительной (карбюратор, бензобак, система электрического зажигания). Целью изобретения является повышение удобства запуска ДВС путем устранения необходимости в энергичном прокручивании при запуске пускового ДВС, а также обеспечение возможности упрощения конструкции пускового устройства в целом. Предлагается способ запуска ДВС, согласно которому сначала запускают вспомогательный пусковой ДВС, с помощью которого прокручивают вал запускаемого ДВС. Цель достигается следующими отличиями. Перед запуском поршень пускового ДВС устанавливают в точку, соответствующую началу рабочего хода, а также заполняют образуемый при этом поршнем и головкой цилиндра, объем камеры сгорания горючей смесью при атмосферном давлении. Порядок совершения указанных действий не имеет значения. Несущественно также, какой в пусковом двигателе используется механизм для передачи движения поршня на вал запускаемого ДВС. Однако, если при этом используется кривошипно-шатунный механизм, то указанное положение начала рабочего хода следует выбрать после верхней мертвой точки. Затем производят зажигание горючей смеси. Образующееся при этом давление продуктов сгорания с поршня пускового двигателя передают на вал запускаемого ДВС с самого начала первого рабочего хода, и совершают один рабочий ход. При этом поршень пускового ДВС и вал запускаемого ДВС двигаются одновременно с ускорением, в результате чего запускаемый ДВС достигает скорости вращения, требуемой условиями надежного пуска, а поршень пускового ДВС в конце рабочего хода автоматически расцепляется с валом запускаемого ДВС и, имея сравнительно небольшую массу, останавливается при ударе в буферное устройство. В исходное положение поршень возвращают только для совершения следующего запуска. При этом, несмотря на использование в пусковом ДВС малоэффективного в термодинамическом отношении процесса, характеризующегося отсутствием предварительного сжатия горючей смеси, что приводит, по сравнению с известным способом, и снижению КПД и литровой мощности пускового ДВС, как двигателя, процесс запуска ДВС по всему комплексу показателей оказывается более эффективным, т. к. КПД и литровая мощность при одноходовом процессе не являются решающими. Цилиндр при этом можно сделать достаточно большого объема и одновременно тонкостенным, и это обеспечит любые потребные энергии запуска. Зато устраняется необходимость прокручивания пускового ДВС при запуске. Установка поршня на начало рабочего хода осуществляется без противодавления и может быть осуществлена возвратной пружиной. Это исключает необходимость применения мускульной энергии или электростартера. Может быть также упрощена и конструкция пускового ДВС, т.к. кривошипно-шатунный механизм может быть заменен реечным, тросовым, ленточным и т.п. Механизмы газообмена, подачи топлива и зажигания, работающие в статике, также могут быть решены более просто. Поскольку скорость воспламенения предварительно заряженной и находящейся в статическом состоянии без турбулентных потоков, горячей смеси может оказаться недостаточна велика, что может привести к тому, что рабочий ход будет совершен ранее достижения максимального давления газов, в одном из вариантов предлагаемого способа в период нарастания давления газов, начиная от момента зажигания, поршень удерживают в исходном положении фиксатором, который отключают не позднее момента достижения максимума давления газов. Этим обеспечивается наиболее полное преобразование тепловой энергии продуктов сгорания в работу по ускорению вала запускаемого ДВС. В технике известны одноходовые ДВС, т.е. такие, весь рабочий цикл которых состоит из одного рабочего хода, минуя ход предварительного сжатия горючей смеси. Особенно это касается наиболее ранних изобретений по ДВС, когда полезная роль сжатия еще не была осознана Однако при переходе к использованию ДВС в качестве пускового двигателя, т.е. в более поздний период времени, логика развития техники увела от мысли использования одноходовых ДВС в виду появления более совершенных ДВС с предварительным сжатием. Эта логика состоит в том, что совершенствуя часть системы, мы совершенствуем и саму систему в целом. Однако в данном случае это утверждение ошибочно. Парадоксальность предлагаемого технического решения, чем и доказывается его неочевидность и соответствие критерию "изобретательский уровень", несмотря на апостериорно кажущуюся очевидную простоту решения, состоит в том, что применение в данном случае в системе менее эффективного процесса в пусковом ДВС приводит к повышению эффективности системы запуска в целом. Это получается вследствие того, что критерии эффективности для двигателя вообще и для пускового двигателя в составе пусковой системы различны, например по КПД, по влиянию литровой мощности на массогабаритные показатели и др. И это не было учтено в существующей технике запуска ДВС. Изобретение поясняется описанием примеров осуществления способа и тремя фигурами. На фиг. 1 изображена схема одного из возможных вариантов пускового ДВС, приспособленного к осуществлению предлагаемого способа. На фиг. 2 показан тот же пусковой ДВС в другой проекции, а также показаны его расположение относительно запускаемого ДВС и связи управления процессом запуска. На фиг. 3 показан тот же пусковой ДВС в третьей проекции. Показаны связи управления клапанами цилиндра. Осуществление предлагаемого способа запуска ДВС рассмотрим на примере с использованием специально приспособленной более простой конструкции вспомогательного пускового ДВС, показанной на фигурах 1 3, хотя в принципе не исключена возможность использования пускового ДВС классической схемы с изменением некоторых конструктивных параметров (объем цилиндра и др.). Перед этим необходимо описать устройство примененного в способе пускового ДВС. Он состоит из цилиндра 1 с поршнем 2. К штоку 3 поршня прикреплен трос 4, намотанный на ролик 5. Последний имеет храповые зубья 6 и возвратную пружину 7. Весь пусковой двигатель выполнен в виде рычага 8, образованного цилиндром 1 и жестко с ним связанным стержнем 9. На конце этого рычага, на оси 10, установлен указанный ролик 5. Сам рычаг 8 с помощью цилиндрического шарнира 11 закреплен на неподвижном основании, общем с основанием запускаемого ДВС 12 так, что зубья 6 при отклонении рычага 8 могут быть введены в зацепление с храповиком 13 вала запускаемого двигателя. За счет сжатой пружины 14 рычаг 8 имеет два устойчивых положения прижатое к храповику 13 двигателя 12 и отведенное от храповика 13 в упор 15. Для вентиляции цилиндра 1 имеется два клапана 16, расположенных в верхней и нижней точках цилиндра и снабженных приводными рычагами 17, срабатывающими от упора в основание всей силовой установки (основание всюду изображено штриховкой около незамкнутой линии). На стержне 8 расположен фиксатор 18 для удержания поршня от преждевременного перемещения и выполненный в виде подпружиненной собачки 19, взаимодействующей со штоком 3 и имеющей регулируемый упор 20, расположенный на основании фиксатора 18. Линия, проходящая через ось 21 собачки и точку a касания собачки со штоком, образует с нормалью к поверхности штока угол, расположенный в пределах конуса трения, что является условием заклинивания штока собачкой. Для подачи горючего имеется поршневой объемный дозатор 22 с винтовой подачей поршня 23 и приводным храповиком 24 для вращения винта. Для выхода жидкости имеется трубка 25, малого внутреннего сечения, подведенная к щели одного из клапанов 16. Причем выходное отверстие трубки 25 расположено выше уровня жидкости в дозаторе 22. Собачка 26 храповика дозатора 22 установлена на рычаге 27, имеющем возвратную пружину 28 и упор 29, ограничивающий ход рычага 27 в регулируемых пределах. Рычаг 27 и рычаг 8 присоединены к концам общего балансира 30, средняя точка которого соединена с ручкой 31 дистанционного управления запуском посредством тяги. Для зажигания, в цилиндре установлен механический фрикционный воспламенитель 32, привод вращения которого также осуществляется дистанционно с помощью ручки 33. Следует также указать на наличие у поршня резинового буфера 34 и штифта 35, служащего для автоматического отключения пускового ДВС в конце рабочего хода поршня. У штока 3 имеется ограничитель хода 36, определяющий точку начала рабочего хода. В задней стенке цилиндра 1 имеется отверстие 37, служащее для воздушного демпфирования движений поршня, а в боковой стенке цилиндра имеется отверстие 38 для стравливания избыточного давления газов в конце рабочего хода. Предлагаемый способ запуска состоит в следующем. Поршень 2 вспомогательного пускового двигателя (фиг. 1) устанавливают в положение, соответствующее началу рабочего хода, как показано на фиг. 1, что осуществляется сразу после выполнения предыдущего запуска автоматически возвратной пружиной 7, наматывающей трос 4 на ролик 5. После этого осуществляют заполнение отсекаемого поршнем 2 в цилиндре 1 объема b горячей смесью. В данном варианте это делается в два этапа. На первом этапе производится вентиляция объема b через клапаны 16 воздухом. Вентиляция осуществляется за счет естественной конвективной тяги от тепла предыдущего запуска, чему способствует наличие двух клапанов 16, расположенных в верхней и нижней точках объема b. Для вентиляции используется все время между двумя очередными запусками, т. к. при нерабочем положении рычага 8, когда зубья 6 отведены от храповика 13, рычаги 17 упираются в основание (фиг. 3), и поэтому клапаны 16 открыты. В других конструктивных вариантах пускового двигателя может быть применена принудительная вентиляция объема b, в т.ч. не только воздухом, но и горячей смесью. Однако в любом случае при этом для исключения больших затрат энергии используются низконапорные средства (не более нескольких сотен Паскалей), т.е. в пределах разброса величин абсолютного давления атмосферы), что и позволяет обобщенно говорить, что заполнение объема b горючей смесью производится при атмосферном давлении. Для запуска пускового ДВС может использоваться как жидкое, так и газообразное горючее. Рассмотрим вариант с применением жидкого горючего. Для запуска лучше всего использовать такую горючую жидкость, которая имеет при температуре цилиндра 1 упругость паров не менее 15 o C 20 мм ртутного столба и не имеет при этом шлейфа трудноиспаряющихся фракций с меньшей упругостью паров. В качестве такой жидкости для запуска летом годится, например обычный бензин, этиловый или метиловый спирт, а для запуска зимой легкие фракции бензина (пентан, гексан), метиловый спирт или этиловый эфир. Возможно использование для зимнего запуска бензина и без отгонки низкокипящих фракции, если увеличить вводимую объемную дозу. Однако это потребует корректировать объем подаваемого горючего в цилиндр 1 в зависимости от температуры цилиндра. Подача горючего в цилиндр 1 производится следующим образом. Перед запуском тянут ручку 31 на себя. При этом, поскольку возвратная пружина 28 собачки 26 дозатора 22 слабее силы, необходимой для перевода рычага 8 в другое положение, то сначала движется только рычаг 27 дозатора. В процессе этого движения собачкой 26 осуществляется ввинчивание поршня 23, вытеснение расположенной под ним жидкости через трубку 25 и впрыскивание ее через щель приоткрытого клапана 16 в полость b цилиндра 1. Объем впрыскиваемой жидкости определяется ходом рычага 27, ограничиваемым упором 29, который может быть изменен в зависимости от применяемого горячего (или от температуры, если используется горячее с наличием трудно испаряющихся фракций). Когда при вытягивании ручки 31 рычага 27 дойдет до упора 29, впрыск горячего заканчивается и в движение приходит рычаг 8, который при этом скачком переводится в положение, соответствующее касанию зубьев 6 с храповиком 13. При этом одновременно под действием своих пружин закрываются клапаны 16, т.к. их приводные рычаги 17 перестают упираться в основание (см. фиг. 3). Осуществив таким образом за счет вытягивания ручки 31 все вышеописанные необходимые операции по подготовке пускового двигателя к пуску и выждав время, необходимое для испарения впрыснутого в цилиндр 1 горючего (1 o C 3 сек), производят зажигание горючей смеси, дергая за ручку 33 и вращая т.о. колесико механического фрикционного воспламенителя 32, вырабатывающего искру. Горючая смесь воспламеняется и давление в полости b начинает возрастать. А поскольку фронт горения в условиях спокойной нетурбулизированной газовой среды распространяется со сравнительно небольшой скоростью, то период нарастания давления может составить несколько десятых долей секунды. Чтобы избежать при этом преждевременного перемещения поршня 2 и совместить по времени его движение с максимумом давления, поршень 2 удерживают после зажигания в исходном положении с помощью фиксатора 18. При этом собачка 19, прижимаемая пружиной к штоку 3, заклинивает шток. По мере возрастания давление газов сила трения и сила давления в точке a контакта собачки 19 со штоком 3 возрастают пропорционально, и результирующий вектор силы остается внутри конуса трения. Т.о. шток удерживается собачкой. Однако по мере возрастания давления собачка 19, имеющая надрез С для понижения ее жесткости, а также детали ее крепления, деформируются, что вызывает небольшое перемещение собачки по направлению к упору 20. И при достижении некоторой силы давления, величина которой может регулироваться положением упора 20, собачка дойдет до упора 20. На этом дальнейший рост силы трения и давления в кинематической цепи собачки 19 прекратится и поршень 2 выдернет шток 3. Начнется рабочий ход поршня 2. Упор 20 регулируют так, чтобы выдергивание штока происходило при силе в 1,5 3 раза меньшей максимальной силы давления газов (в зависимости от скорости распространения пламени применяемого горючего). При этом максимум силы давления буде совмещен по времени с движение поршня и работа продуктов сгорания будет максимальная. На начальном этапе рабочего хода, когда скорость еще не велика, происходит натяжение троса 4 и выбор люфта между зубьями 6 и храповиком 13. Затем ускорение передается на вал запускаемого двигателя 12. На протяжение рабочего хода поршня 2 вал запускаемого ДВС 12 совершает примерно один оборот. При этом площадь поршня 2 подобрана так, что к концу рабочего хода газами совершается работа, достаточная для прокручивания вала на один оборот и сообщения ему остаточной кинетической энергии, соответствующей числу оборотов, необходимых для надежного запуска. В данном случае при любых температурах можно получить в конце рабочего хода скорость вращения вала двигателя 12 не меньше числа оборотов холостого хода двигателя, что обеспечивает надежный запуск двигателя. В конце рабочего хода поршень 2, имея скорость порядка 2 4 м/с, ударяется буфером 34 о заднюю стенку цилиндра 1. При этом газы стравливаются через отверстие 38 до давления, определяемого силой возвратной пружины 7. При этом давление уже можно открыть клапаны 16. За счет удара штифта 35 поршня в основание силовой установки, рычаг 8 возвращается в исходное положение. При этом клапаны 16 открываются. Давление в цилиндре 1 падает до атмосферного и пружина 7 возвращает поршень 2 в исходное положение, определяемое упором 36. Спустя несколько секунд, необходимых для вентиляции цилиндра 1, пусковой двигатель готов к проведению следующего запуска. Если же пусковой двигатель не сработал, то вернуть рычаг 8 в исходное положение можно, нажав на ручку 31. Если по каким-либо причинам пусковой двигатель был запущен в холостую - при расцепленном положении зубьев 6 и храповика 13, то разрушения двигателя все равно не произойдет, т.к. сечение отверстия 37 подобрано так, что оно ограничит возрастание скорости поршня 2, если она превышает номинальную, за счет квадратичной зависимости давления в нерабочей полости цилиндра 1 от скорости истечения воздуха из этой полости при движении поршня 2. Приведем основные параметры процесса запуска и конструкции пускового ДВС, разработанного для автомобилей ВАЗ. Объем полости b 1,5 литра. Рабочий ход поршня 150 мм. Диаметр цилиндра 120 мм. Толщина цилиндра 1 мм. Масса всего пускового устройства около 5 кг. Это в 5 раз меньше массы электростартерной системы, которая может быть снята с автомобиля. Пусковой двигатель удобно размещается в моторном отсеке с левой стороны. При этом ось цилиндра 1 располагается наклонно. Тяги управления запуском выведены в салон. Расход горючего на один запуск в пусковом двигателе менее 1 г. Максимальное давление в цилиндре 1 порядка 5 6 атмосфер. При этом к храповику, расположенному на носке коленвала двигателя ВАЗ прикладывается крутящий момент не более 12 кгс/м, т.е. не более момента затяжки храповика. (Штатный храповик заменяется мелкозубчатым). При рабочем ходе поршня 2 совершается работа около 600 дж. Потребная работа запуска при нормальной температуре около 250 дж. Весь избыток энергии идет на увеличение кинематической энергии коленвала. При этом минимальная частота вращения коленвала, получаемая при низких температурах, составляет не менее 750 об/мин, т.е. не менее оборотов холостого хода двигателя. При этом уже выходит на полную мощность штатный электрогенератор двигателя. Однако для обеспечения возможности запуска двигателя совсем без помощи аккумулятора, необходимо решить проблему повышения скорости тока в обмотке возбуждения генератора. Среди других возможных вариантов осуществления способа следует указать на возможность применить вместо задержки поршня турбулизацию горючей смеси при воспламенении. Можно также повысить скорость воспламенения форкамерным зажиганием, распределением воспламенителей по объему и т.п. Таким образом, предлагаемый способ запуска ДВС исключает необходимость в прокручивании пускового ДВС от постороннего источника энергии, что повышает удобство запуска без применении электростартера. Одноходовый процесс в пусковом ДВС позволяет существенно упростить конструкцию пускового устройства по сравнению с применяемым сейчас двухтактным ДВС классической схемы, т.к. кривошипно-шатунный механизм может быть замещен более простым по типу шнурового, а карбюратор, система газораспределения и система зажигания более простыми системами вентиляции, дозированного впрыска и механическим фрикционным воспламенителем, действующим статически без регламентации по времени. Несмотря на пониженные КПД и литровую мощность, масса и габариты пускового двигателя, а также расход топлива на запуск, не только не возрастают, но также могут быть снижены, т. к. запуск проводится всего за один ход поршня. При этом цилиндр не несет практически никакой тепловой нагрузки, а по условиям механической прочности он, даже при объемах в несколько литров, может быть сделан из листовой стали при толщине стенки менее 1 мм. Причем, за счет возможности значительного увеличения объема цилиндра пускового двигателя (до объемов, превышающих суммарный объем цилиндров запускаемого двигателя), значительно возрастают энергетические возможности пускового устройства и обеспечивается надежный запуск ДВС (особенно дизелей) в любых условиях. Растянутость пресса горения по времени при проведении процесса в нетурбулизированной среде не вызывает увеличения теплоотдачи в стенки цилиндра, т.к. определяющей является конвективная теплопередача, а она, в отсутствии турбулизации, в той же мере замедляется. Предлагаемый способ запуска позволит в массовых автомобилях перейти на работу с легкими щелочными аккумуляторами, необходимыми лишь для обеспечения габаритного освещения и формирования системы зажигания при запуске. Это позволит сэкономить свинец и медь, увеличить полезную нагрузку автомобиля, а также повысить степень готовности автомобиля к использованию после длительной стоянки. Источники информации: 1. ж. Изобретатель и рационализатор, N 6, 1989, с. 12. 2. А.В Кузнецов, Устройство и эксплуатация ДВС. М. Высшая школа, 1979, пл. X, стр. 212 216. (прототип) 3. А.В. Моравский, М.А. Файн. Огонь в упряжке. М. Знание. 1990, стр. 69; 77; 78.

Формула изобретения

1. Способ запуска двигателя внутреннего сгорания, включающий запуск вспомогательного пускового двигателя, с помощью которого прокручивают вал запускаемого двигателя внутреннего сгорания, отличающийся тем, что перед запуском вспомогательного пускового двигателя его поршни устанавливают в положение, соответствующее началу рабочего хода, объем, отсекаемый поршнем, заполняют горючей смесью при атмосферном давлении, сжигают горючую смесь, а получаемое давление передают с поршня вспомогательного пускового двигателя внутреннего сгорания на вал запускаемого двигателя внутреннего сгорания с начала его рабочего хода. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при нарастании давления газов во вспомогательном пусковом двигателе внутреннего сгорания поршень вспомогательного пускового двигателя внутреннего сгорания удерживают в исходном положении фиксатором, который отключают не позднее момента достижения максимального давления газов.

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.

1. 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.
2. В то время, когда двигатель получил партию горючего, образовывается воздушно-топливная смесь, необходимая чтобы запустить цилиндры.
3. 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.

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.