Энциклопедия автомобилей

Изобретения

Пусковая система двигателя внутреннего сгорания автомобиля

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. Ниже представлены некоторые варианты запуска ДВС.

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 мощность, пусковая ёмкость их падает (главным образом — из-за снижения скорости химических реакций), 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.

Стартёр
Электрический автомобильный стартёр:
Реле стартёра (вверху слева, чёрного цвета). Тяговое реле (соленоид, в центре вверху, малого диаметра, золотистого цвета). В серебристом корпусе — рычажная передача и обгонная муфта. Электродвигатель — большого диаметра, золотистого цвета.

Принцип работы электростартёра

При включении стартёра электрический ток (через реле включения, иначе сгорят контакты в замке зажигания) поступает на тяговое реле (соленоид). Сердечник соленоида втягивается и через рычажную передачу вводит в зацепление шестерню электродвигателя стартёра с зубчатым венцом (большая шестерня) маховика. После этого замыкаются контакты реле стартёра. Через это реле проходит очень большой ток (десятки и даже сотни ампер[2]) на электродвигатель. После запуска муфта свободного хода (бендикс) позволяет вращаться независимо друг от друга маховику двигателя и электродвигателю стартёра. После выключения стартёра детали стартёра возвращаются в исходное состояние. На старых автомобилях (например, ГАЗ-69, ГАЗ-63) тяговое реле (соленоид) отсутствовало, водитель включал стартёр педалью на полу кабины.

Величина электрического напряжения на стартёре

На автомобилях с бензиновыми двигателями внутреннего сгорания напряжение бортовой сети составляет 12 вольт, применяется такое же электрическое напряжение на стартёре. На ряде автомобилей, выпускавшихся в первой половине XX века, использовалось напряжение 6 вольт.

На автомобилях с мощными дизельными двигателями напряжение бортовой сети составляет 24 вольта. Это обусловлено тем, что дизелю с большим рабочим объёмом и с большой степенью сжатия требуется мощный электрический стартёр. Устанавливаются по два 12-вольтовых автомобильных аккумулятора, соединённые последовательно.

При равной электрической мощности при повышении электрического напряжения в два раза сила тока соответственно снижается в два раза:

P=I*U, где I — сила тока, а U — напряжение.

Повышение напряжения позволяет уменьшить разрядный ток аккумуляторной батареи, а также снизить бесполезный нагрев проводов.

На легковых автомобилях, микроавтобусах и малотоннажных грузовиках с дизельными двигателями применяются 12-вольтовые стартёры (этого вполне достаточно).

«Экзотические» способы

Direct Start (непосредственный запуск)

Немецкая фирма BOSCH опубликовала в 2000 году 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 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 начнёт двигаться, вращая коленчатый вал. Далее процесс развивается лавинообразно и двигатель запускается. Эксперимент был признан удачным, но, как заявляет руководство фирмы BOSCH, до применения Direct Start на серийных автомобилях ещё далеко. По крайней мере, по состоянию на 2016 год информации о практическом применении Direct Start нет.

Подобную систему запуска имели некоторые двигатели начала XX века: вначале двигатель проворачивался вручную до наполнения одного из цилиндров горючей смесью, затем подавался импульс искрового зажигания, и при удачном стечении обстоятельств двигатель начинал работать. Самозапуск был возможен и в нефтяных двигателях: если в процессе нагрева калоризатора в цилиндре была свежая смесь, то после её вспышки двигатель, как правило, запускался, правда направление запуска было малопредсказуемым.

Система остановки и перезапуска двигателя в холостом режиме i-stop от Mazda, как и другие подобные системы позволяют сэкономить приблизительно 10% топлива за счет остановки двигателя автомобиля в режиме холостого хода. Но, в отличие от других систем, использующих стартер для перезапуска двигателя, система i-stop осуществляет перезапуск двигателя методом впрыска в один из цилиндров топливной смеси и дальнейшего ее поджига. Но, что интересно, стартер всё равно принимает участие в пуске двигателя, хоть на него и не ложится основная нагрузка. И хотя обороты двигателя в момент пуска поддерживаются стартерным мотором, специфика i-stop здесь состоит как раз в том, что двигатель работает почти полностью на энергии вспышки. Стартер просто помогает произвести пуск и "докручивает".

Пиростартёр

Для запуска двигателя могут применяться газы от пиропатрона. Первоначальный вариант, известный с начала XX века на стационарных моторах и тракторах, предусматривал подачу пороховых газов прямо в цилиндр поршневого двигателя, причём патрон мог воспламеняться ударом обыкновенного молотка. Более поздняя конструкция, появившаяся в 1930-х годах в авиации, представляла собой поршень, приводимый в движение пороховыми газами, при поступательном движении через винтовой валик, проворачивавший торцевой храповик двигателя (т. н. Coffman starterruen). Пиростартёр до сих обязателен для двигателей спасательных шлюпок, так как в экстремальной ситуации на её борту может не оказаться других источников энергии для запуска. Встречаются пиростартёры и на некоторых двигателях для снегоходов.

Источник: Википедия