Система пуска автомобиля: назначение и технические требования

Система пуска автомобиля служит для автоматического дистанционного пуска двигателя и состоит из стартера, механизма зацепления, электромагнитного реле и вспомогательного реле. Основными техническими требованиями к системе пуска являются:

надежная работа стартера при 40-50 тыс. км пробега;

надежная работа стартера при пуске до температуры 15оС

надежная работа механизма зацепления и электромагнитных реле;

электрическая проводка питания стартера и реле надежно крепится. Стартеры, например, для легковых автомобилей СТ 29.3708, СТ 230-62, для грузовых автомобилей СТ 142 Б, СТ 130 Б потребляют ток от 550 до 850 А с частотой вращения до 5 тыс. мин-1 с последующим снижением тока до 80-100 А.

Система пуска автомобиля: устройство и принцип действия стартера

В стартерах системах пуска применяют четырехполюсные электродвигатели постоянного тока с последовательным или смешанным возбуждением. Сила тока, питающая стартер при его работе, не остается постоянной и зависит от степени заряда аккумуляторной батареи, сопротивления электрической цепи и скорости вращения якоря. Обмотка якоря и обмотка возбуждения выполнены из проводов большого сечения и малой длины, поэтому стартеры обладают малым сопротивлением в результате чего при полном торможении якоря в момент включения, например, стартеров СТ 130-В, СТ 130, СТ 142-В грузовых автомобилей и 29.3708 или СТ 230-62 легковых автомобилей потребляют силу тока от 850 А до 550 А.

При вращении якоря его обмотка пересекает силовые линии магнитного поля обмотки возбуждения и в проводниках якоря индуктируется ЭДС, действующая навстречу току в цепи стартера и уменьшающая силу этого тока. При холостом ходе якоря (без нагрузки) скорость вращения его возрастает до 5 тыс. мин-1, при этом сила тока снижается до 110 ... 80 А С увеличением силы тока, питающего стартер, возрастает магнитное поле возбуждения, которое взаимодействуя с магнитным потоком якоря, развивает большой крутящий момент, что облегчает пуск двигателя. Наибольший крутящий момент будет при неподвижном якоре, когда в цепи стартера сила тока максимальна.

Корпус вместе с катушками и полюсами образует статор. Три катушки статора (сериесные) соединены с обмоткой якоря последовательно, а одна (шунтовая) – параллельно. Поэтому возбуждение стартера и является смешанным. Оно обеспечивает сравнительно низкую частоту вращения якоря на холостом ходу, что уменьшает износ втулок подшипников, облегчает условия работы обгонной муфты и предотвращает разнос якоря.Через сериесные катушки и обмотку якоря протекает основной ток, потребляемый стартером. Поэтому они намотаны медной лентой с большим поперечным сечением.

Через шунтовую катушку протекает сравнительно небольшой ток, зависящий в основном от напряжения аккумуляторной батареи. Поэтому шунтовая катушка намотана медным проводом в эмалевой изоляции. Катушки оплетены хлопчатобумажной лентой и пропитаны лаком. Якорь 18 состоит из вала, на который напресован сердечник, набранный из пластин электротехнической стали, и коллектор 12.

В пазы сердечника уложена обмотка, выполненная из медной ленты, концы обмотки припаяны к пластинам коллектора. Вал якоря вращается в двух металлокерамических втулках, пропитанных маслом. Задняя втулка запрессована в крышку 14, а передняя расположена в картере сцепления. Передний конец вала якоря входит в эту втулку при закреплении стартера на картере сцепления. В стартере применен коллектор торцового типа. Он представляет собой пластмассовый диск, в котором залиты медные контактные пластины коллектора. Применение торцевого коллектора позволило уменьшить длину стартера и его массу. Кроме того, такой коллектор способствует более стабильной и длительной работе щеточного контакта.

На переднем конце вала якоря установлен привод стартера, состоящий из роликовой обгонной муфты и шестерни 2. Назначение обгонной муфты – передать через шестерню 2 крутящий момент от вала якоря стартера к венцу маховика при пуске двигателя, а после пуска, работая в режиме обгона, не допускать передачи крутящего момента от маховика на якорь, иначе обмотка якоря может выйти из пазов сердечника из-за «разноса» – чрезмерно высокой частоты вращения якоря маховиком работающего двигателя. Обгонная муфта состоит из наружного кольца с роликами 3 и внутреннего, объединенного с шестерней 2 привода.

В наружном кольце имеется три паза переменной глубины. В более глубокой части паза ролики могут свободно вращаться, а в менее глубокой заклиниваются между наружными и внутренним кольцом. Пружинами ролики вжимаются в менее глубокую часть паза. Рычаг передает тяговое усилие от реле к приводу стартера. Тяговое реле служит для ввода шестерни привода в зацепление с венцом маховика и для замыкания цепи питания обмоток якоря и статора. Реле имеет две обмотки: втягивающую и удерживающую, намотанные в одну сторону.

Начала обмоток припаяны к штеккеру для соединения с сетью. Конец удерживающей обмотки приварен к фланцу реле, т. е. соединен с «массой», а конец втягивающей обмотки соединен с нижним контактным болтом реле. Работает стартер следующим образом. При повороте ключа зажигания подается питание на обмотку вспомогательного реле. Реле срабатывает, контакты его замыкаются и через них подается напряжение от аккумуляторной батареи на обмотки тягового реле стартера.

Якорь тягового реле втягивается и контакты реле замыкаются. При этом втягивающая обмотка реле обесточивается, так как оба ее конца оказываются соединенными с «плюсом» аккумуляторной батареи. Но поскольку якорь реле уже втянут, то для его удержания в этом положении требуется сравнительно небольшой магнитный поток, который и обеспечивает одна удерживающая обмотка. Одновременно якорь реле через рычаг перемещает обгонную муфту с шестерней. Ступица обгонной муфты, поворачиваясь на винтовых шлицах вала якоря стартера, поворачивает также и шестерню, что облегчает ввод ее в зацепление с венцом маховика. Через замкнутые контакты тягового реле идет ток, питающий обмотки статора и якоря, и якорь стартера начинает вращаться со ступицей и наружным кольцом обгонной муфты.

Поскольку ролики муфты смещены пружинами в менее глубокую часть паза наружного кольца, а шестерня торопится венцом маховика, то ролики заклиниваются между наружным и внутренним кольцом обгонной муфты и крутящий момент от вала якоря передается через муфту и шестерню к венцу маховика. В результате торможения шестерни ступица муфты свинчивается со шлицев вала якоря и шестерня досылается до упора в кольцо, полностью водя в зацепление с венцом маховика.

После пуска двигателя частота вращения шестерни превышает частоту вращения якоря стартера. Внутреннее кольцо обгонной муфты увлекает ролики в более глубокую часть паза наружного кольца, сжимая пружины плунжеров. В этой части паза ролики свободно вращаются не заклиниваясь, и крутящий момент не передается от маховика двигателя на вал якоря. После возвращения ключа зажигания в исходное положение цепь питания обмотки вспомогательного реле прерывается и контакты реле размыкаются. В результате отключается цепь питания обмоток тягового реле через контакты вспомогательного реле.

Теперь ток через обмотки тягового реле идет от нижнего контактного болта реле сначала через втягивающую, а затем через удерживающую обмотку и на «массу». Так как направление тока в витках обмоток противоположное, то магнитные потоки, создаваемые обмотками, взаимно компенсируются и сердечник реле размагничивается. Якорь реле пружиной отжимается в исходное положение. Контакты реле размагничиваются, а шестерня привода выходит из зацепления с венцом маховика.