Работа стартеров

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Для того чтобы двигатель внутреннего сгорания заработал, его нужно раскрутить до частоты запуска, используя внешний источник энергии. До изобретения электрического стартера таким источником энергии был человек, вернее его мускульная сила. Автолюбитель начала двадцатого века вращал коленвал при помощи пусковой/заводной ручки, это было крайне неудобно, трудно и сопряжено с определённой долей опасности, что подтверждает сотни сломанных пальцев и вывихнутых запястьев. Кроме того ручной запуск мощных двигателей с высокой степенью сжатия требовал от автовладельца хорошей физической подготовки. Возникла потребность в нетравмоопасном и простом в эксплуатации устройстве для запуска двигателя. В 1899 году Клайд Коулман (Clyde Coleman) первым предлагает использовать электрический пускатель, но конструкция стартера оказалась «сырой», имела ряд недостатков и не вызвала должного интереса у американских автопромышленников.

В 1911 году изобретатель из Огайо - рядовой сотрудник компании Delco Products - Чарльз Кеттеринг (Chales Kettering) приступает к работе над проектом, который впоследствии принесёт ему мировую известность и вице-президенство в корпорации General Motors. Этот проект носил название «электрический стартер для запуска автомобильного двигателя». Спустя пару месяцев Кеттеринг публикует статью в журнале «Popular Mechanics» о проектируемом устройстве, чем вызывает насмешки в свой адрес от коллег-изобретателей. Эксперты единогласно утверждали, что для запуска двигателя необходим сопоставимый ему по размерам электромотор мощностью как минимум пять лошадиных сил, а аккумуляторов способных дать столько тока в то время не существовало. На страницах журнала развернулась нешуточная полемика, Кеттеринг приводил оппонентам в пример успешное изобретение 1904 года, когда по заказу фирмы NCR он заменил заводную ручку в кассовых аппаратах на маленький электродвигатель. 15 июня 1911 года Чарльз Кеттеринг представляет на суд автоконцернов стартер - электрический моторчик, который в течение короткого промежутка времени развивал достаточно большую мощность, чтобы раскрутить коленвал двигателя до требуемой частоты вращения, а после запуска тот же электромотор использовался в качестве генератора, чтобы заряжать аккумуляторную батарею. Первым по достоинству изобретение оценил Генри Лиланд (Henry Leland) - основатель автогиганта Cadillac. И в 1912 году в серийное производство запускается автомобиль Cadillac Model Thirty, в котором коленвал двигателя раскручивается стартером Кеттеринга. Что касается остальных автокомпаний, то они довольно скептически отнеслись к электрическому пуску, например, массовый автомобиль тех лет «Жестянка Лиззи» - Ford Model T вплоть до 1919 года комплектовался лишь заводной ручкой. И только с 1929 года автопроизводители стали инсталлировать в пусковую систему двигателя электрический стартер.

стартер двигатель энергия мотор



1. Запуск двигателя

Для запуска двигателя внутреннего сгорания требуются следующие условия:

Образование горючей смеси;

Сжатие смеси;

Воспламенение смеси;

Достижение минимальной пусковой скорости вращения(около 100 об/мин).

Для выполнения трех первых условий должна быть достигнута минимальная стартовая скорость вращения коленчатого вала двигателя. Именно здесь на помощь приходит электрический стартер. Способность достичь указанной минимальной скорости в свою очередь зависит от ряда факторов, среди которых:

Номинальное напряжение системы запуска;

Самая низкая температура, при которой все еще возможно запустить двигатель. Она известна как предельная температура запуска;

Крутящий момент, требуемый двигателю при предельной температуре запуска (включая начальный крутящий момент, необходимый для преодоления сопротивления покоя);

Состояние аккумуляторной батареи;

Падение напряжения питания между батареей и стартером;

Передаточное отношение от шестерни стартера к зубчатому венцу маховика;

Характеристики стартера;

Минимальная скорость проворачивания двигателя при предельной температуре запуска.

В пределах электрической системы транспортного средства, невозможно рассматривать стартер как изолированный компонент, решающее значение имеет и батарея.

Другой крайне важный момент - предельная температура запуска. Типичные предельные температуры запуска от -18 до -25 для легковых автомобилей и от -15 до -20 для грузовиков и автобусов. Изготовители стартеров обычно указывают крутящий момент и при +20, и при -20.

Проектирование системы запуска

Система запуска любого транспортного средства должна удовлетворять множеству критериев. Помимо ранее упомянутых:

Длительный срок службы и отсутствие необходимости обслуживания;

Постоянная готовность к работе;

Прочный корпус, способный противостоять силам, мешающим произвести запуск, вибрации, коррозии и температурным циклам;

По возможности минимальные размеры и вес.

Важно определить минимальную скорость проворачивания коленчатого вала для конкретного двигателя. Она значительно изменяется в зависимости от типа и конструкции двигателя. Номинальное напряжение электрической системы для легковых автомобилей (почти без исключения) 12 В. В грузовиках и автобусах, оно, как правило, равно 24 В, поскольку это позволяет использовать ток вдвое меньше того, который требовался бы 12-вольтовой системе, чтобы развить ту же самую мощность. Это также значительно уменьшает падение напряжение на проводах, поскольку длина проводов, используемых на грузовиках, обычно больше, чем на легковых автомобилях.

Номинальный крутящий момент электродвигателя стартера можно определить на испытательном стенде. Стартерная батарея максимальной емкости, заряд которой при -20 снижается на 20%, соединена со стартером кабелем с сопротивлением 1мОм. Эти условия гарантируют, что стартер будет в состоянии работать даже при самых неблагоприятных ситуациях. Теперь можно измерить мощность стартера на типичных эксплуатационных режимах. Его номинальная мощность соответствует мощности, отбираемой у батареи за вычетом потерь в меди (из-за вихревых токов, наводимых в сердечнике стартера) и потерь на трение.

Эквивалентная схема для стартера и батареи. Она показывает, что выходная мощность стартера достаточно точно определяется сопротивлением цепей стартера и внутренним сопротивлением батареи. Чем ниже полное сопротивление цепи, тем выше мощность стартера.

При проектировании системы запуска учитываются еще два аспекта. Местоположение стартера на двигателе обычно предопределено конструкцией двигателя, но положение батареи должно быть проанализировано. На ее расположение влияют и другие факторы, но если батарея будет ближе к стартеру, то кабели будут короче. При большой длине понадобятся кабели с большим поперечным сечением, гарантирующим низкое сопротивление. В зависимости от намеченного применения транспортного средства могут потребоваться специальные меры герметизации стартера, чтобы предотвратить попадание в него грязи. Современные стартеры разработаны с учетом этих обстоятельств, что делает их пригодными даже для внедорожных автомобилей.

2. Выбор двигателя стартера

Примем как руководство к действию, что мотор стартера должен удовлетворять всем критериям, которые мы обсудили ранее. Чтобы определить крутящий момент, требуемый от стартера, на котором показан крутящий момент, необходимый для проворачивания вала двигателя с учетом минимальной скорости вращения.

Изготовители двигателей стартера предоставляют его характеристики в форме графиков. Эти данные показывают крутящий момент, скорость вращения, мощность и потребление тока стартера при +20*С и -20*С.

Оценка мощности стартера дается при температуре -20 и использовании рекомендованной батареи.

В общем случае крутящий момент стартера, требуемый на литр объема двигателя при предельной температуре запуска.

Больший крутящий момент требуется для двигателей с меньшим числом цилиндров из-за большего хода поршня в цилиндре. Этот фактор определяет пиковые значения крутящего момента. Другой главный фактор - степень сжатия.

Чтобы иллюстрировать связь между вращающим моментом и мощностью, предположим следующее. При самых худших условиях (-20), двухлитровый двигатель с четырьмя цилиндрами требует для преодоления статического трения момент в 480 Н-м и момент в 160 Н-м, чтобы поддерживать минимальную скорость вращения 100 об/мин. С учетом связи шестерни стартера с венцом маховика через передаточное отношение 1:10 стартер должен быть способен создать максимальный крутящий момент 48 Н-м и крутящий момент движения 16 Н-м. Надо учесть, что начальный крутящий момент, вообще говоря, в три-четыре раза больше крутящего момента проворачивания вала двигателя.

В этом примере мощность, развиваемая стартером при 1000 об/мин с крутящим моментом 16 Н-м (на стартере), равна 1680 Вт. Обращаясь снова к рис.5, находим, что идеальным выбором, по-видимому, будет стартер, отмеченный буквой «е». В этом случае можно рекомендовать батарею емкостью 55А/ч при токе холодного пуска 255 А.

3. Двигатели и цепи стартера

Цепи системы запуска

По сравнению с большинством других схем, на современных автомобилях схема стартера крайне проста. Тем не менее, проблема, которую нужно будет преодолеть, заключается в падении напряжения через подводящие провода. Стартер обычно задействуется подпружиненным ключом, и тот же самый ключ управляет зажиганием и сопутствующими схемами. Питание от ключа (как правило, через реле) активирует соленоид пускового реле, а пусковое реле, в свою очередь, посредством контактов управляет мощным током. В некоторых случаях на соленоиде имеется дополнительная клемм, которая обычно используется, чтобы обойти балластный резистор в схемах управления зажиганием и топливным насосом при работе стартера. Базовая схема для системы запуска показана на рис.6.

Проблема падения напряжения в цепи питания возникает из-за высокого тока, потребляемого стартером, особенно при неблагоприятных условиях запуска (очень низких температурах).

Типичный ток проворачивания вала, обеспечивающий начальный крутящий момент, для двигателя легкого автотранспортного средства составляет порядка 150 А, но может превышать и 500А. Принято считать, что допустимо максимальное падение напряжения между батареей и стартером не более 0,5 В. Вычисление по закону Ома указывает что для бортовой сети 12 В максимально допустимое сопротивление цепи - 2,5 мОм. Это - худшая ситуация для рассматриваемого случая, поэтому и в большинстве случаев используют более низкие значения сопротивления. Поэтому выбор подходящего кабеля очень важен.

Принцип действия

Простое определение любого электродвигателя - машина для преобразования электрической энергии в механическую. Мотор стартера не исключение. Когда ток течет через проводник, помещенный в магнитное поле, возникает сила, действующая на проводник со стороны магнитного поля. Величина этой силы пропорциональна силе магнитного поля, длине проводника, находящейся в магнитном поле, и току, текущему по проводнику.

В любом электродвигателе постоянного тока один единственный проводник не может использоваться на практике. Поэтому проводник свернут в петлю или много петель, формирующих обмотку якоря. Многосекционный коммутатор (коллектор) позволяет проводнику контактировать через щетки с источником тока.

Сила, действующая на проводник, создается взаимодействием главного магнитного поля и поля, созданного вокруг проводника. В стартерах легкового автомобиля главное магнитное поле традиционно создавалось последовательно включенными сильноточными отмотками, намотанными вокруг полюсных башмаков из магнитомягкого железа. По мере совершенствования технологии изготовления магнитов обмотки с проводом вытесняются постоянными магнитами, позволяющими уменьшить и облегчить конструкцию. Сила магнитного поля, созданного вокруг проводников в якоре, определяется значением текущего тока.

Большинство конструкций стартера использует систему с четырьмя полюсами. Применение четырех полюсов концентрирует магнитное поле в четырех областях, как показано на рис.7. Магнитное поле создается одним из трех способов: постоянными магнитами, обмотками возбуждения, включенными последовательно или параллельно обмотке ротора.

На рис.8. показаны схемы двух вариантов включения обмоток возбуждения магнитного поля. Последовательно-параллельные цепи возбуждения полей могут быть выполнены с более низким сопротивлением. Таким образом, увеличивается ток и, следовательно, крутящий момент мотора.

Чтобы выдержать сильный ток, используются четыре щетки. Щетки сделаны из графита, что общепринято для большинства щеток электромоторов или генераторов. Щетки стартера имеют более высокое содержание меди, чтобы минимизировать электрические потери. Якорь ротора состоит из сегментированного медного коллектора и сильноточных рабочих обмоток из меди. Обмотки на роторе, вообще говоря, могут быть намотаны двумя способами, которые известны как «петлевая» и «волновая» обмотки. Существует тенденция использовать в стартерах волновой тип обмотки, так этот способ дает самый подходящий крутящий момент и характеристику скорости для системы с четырьмя полюсами.

Стартер должен также иметь устройство для вхождения в соединение с зубчатым колесом маховика автомобиля и выхода из него. В случае стартеров легкового автотранспортного средства это достигается или механизмом инерционного типа, или механизмом с предустановкой зацепления.

Характеристики мотора постоянного тока

Можно споектировать мотор с характеристиками, оптимальными для конкретной задачи. Для сравнения основных типов электродвигателей постоянного тока на рис.9 показаны зависимости крутящего момента от часто вращения. Рассмотрены четыре основных типа моторов: с шунтирующим включением обмоток, с сериесным включением обмоток, с компауидным включением обмоток и с магнитами постоянного возбуждения.

В электромоторах с шунтирующим включением обмоток обмотка возбуждения поля соединена параллельно с обмоткой якоря так, как показано на рис.10. За счет постоянного поля возбуждения частота вращения этого типа мотора остается постоянной, фактически независимой от крутящего момента.

В сериесных моторах обмотка возбуждения и обмотка якоря соединены последовательно. Вследствие этого метода включения ток якоря проходит через обмотку возбуждения, состоящую обычно всего из нескольких витков толстого провода. Когда этот мотор запускается под нагрузкой, из-за низкого сопротивления обмоток и отсутствия противо-э.д.с. возникает высокий начальный ток. Он создает очень сильное магнитное поле и, следовательно, высокий начальный крутящий момент. Эта особенность делает мотор с сериесным включением обмоток возбуждения идеальным в качестве электродвигателя стартера.

Мотор с компауидным включением обмоток, является как бы комбинацией моторов с шунтирующим и сериесным включением. Характеристики мотора могут измениться в зависимости от того, как соединены обмотка возбуждения и обмотка якоря. Шунтирующая обмотка может подключаться ли параллельно якорю, или последовательно с ним. Моторы больших стартеров обычно компауидного типа и могут использоваться в две стадии. На первой стадии шунтирующая обмотка соединяется последовательно с обмоткой якоря и сериесной обмоткой возбуждения. Такое необычное соединение позволяет создать небольшой крутящий момент, обусловленный относительно высоким сопротивлением шунтирующей обмотки. Когда шестерня стартера оказывается в полном зацеплении с зубчатым кольцом маховика, ряд контактов направляет питание через последовательную обмотку и якорь, обеспечивая полный крутящий момент. Шунтирующая обмотка теперь подключена параллельно и будет действовать таким образом, чтобы ограничивать максимальные обороты мотора.

Моторы с постоянными магнитами меньше по размерам и более просты по сравнению с тремя типами моторов, о которых речь шла выше. Магнитное поле в них, как следует из названия, создается постоянными магнитами. Это возбуждение останется постоянным на всех эксплуатационных режимах. Характеристики этого типа электромотора подобны распространенному мотору с шунтирующим включением. Однако когда один из этих типов используется в качестве стартера, падение напряжения батареи заставляет мотор вести себя подобно машине сериесного типа. Впрочем, в некоторых случаях более высокая скорость и сниженное значение крутящего момента создаются за счет промежуточной передачи в моторе стартера.

Информация о стартерах приводится в форме характеристических кривых.

Этот график показывает, как меняется скорость мотора от нагрузки. Из-за очень высоких скоростей, развиваемых при отсутствии нагрузки, такой мотор можно повредить. Снятие нагрузки при высоких центробежных силах на якоре может привести к разрушению обмотки. Отметим, что максимальная мощность этого типа моторов развивается при средней скорости, но максимальный крутящий момент - при нулевой.

4. Типы стартерных моторов

Инерционные стартеры

Во всех стандартных автомобилях требуется соединить стартер с зубчатым венцом маховика двигателя только на время запуска. Если бы связь оставалась постоянной, то чудовищная скорость, с которой запущенный двигатель стал бы вращать стартер, практически немедленно его разрушила.

Инерционный стартер применялся в течение более чем 80 лет, но теперь оказался ненужным. Пример такого типа стартера - Lucas M35J. Эта четырехполюсная машина с четырьмя щетками использовалась на бензиновых автомобилях малых и средних размеров. Он способен создать крутящий момент до 9,6 Н-м при максимальном токе 353 А. В стартере M35J использован торцевой коллектор и аксиально расположенные щетки. Магнитное поле создается обмоткой типа «волна», заземленной на корпус стартера.

Стартер взаимодействует с кольцевым венцом маховика посредством маленькой шестеренки. Зубчатая шестеренка и спиральный паз на валу якоря связаны резьбовым соединением так, что когда стартер приводится в действие (через реле), якорь заставляет винт вращаться в шестеренке. Шестеренка из-за инерции остается неподвижной и за счет винта, вращающегося внутри шестеренки, смещается и входит в зацепление с зубчатым венцом маховика.

Когда двигатель запускается и продолжает работать за счет собственной мощности, шестерня приводится в более быстрое вращение, чем крутится вал якорь. Это заставляет шестеренку скручиваться назад по спиральному пазу и выходить из зацепления с маховым колесом. Главная пружина действует как буфер, когда шестеренка в начале принимает крутящий момент запуска, и когда двигатель отбрасывает шестеренку назад из зацепления.

Одна из главных проблем этого типа стартеров была связана с агрессивной манерой вхождения в зацепление. Это приводило к тому, что механизм зацепления и кольцевой венец преждевременно изнашивались. В некоторых случаях шестерня стартера имела тенденцию выходить из зацепления при поворачивании вала двигателя до завершения запуска. Шестерня стартера была также подвержена частому загрязнению продуктами износа диска сцепления. Это усугублялось необходимостью обильно смазывать механизм шестеренки, что привлекало еще больше пыли и, таким образом, шестеренка забивалась, мешая зацеплению.

Электродвигатель стартера с предварительной установкой зацепления в значительной степени преодолел указанные проблемы.

Стартеры с предварительным зацеплением

Стартеры с предварительной установкой зацепления установлены на большинстве эксплуатируемых сегодня автотранспортных средств. Они обеспечивают опережающее зацепление с зубцами маховика, таким образом мощность не передается, пока шестеренка стартера не окажется полностю в зацеплении с венцом маховика. Преждевременный выход шестеренки из зацепления предотвращает соленоид пускового реле. В механизм шестеренки включена обгонная муфта, предотвращающая возможность вращения стартера от двигателя. Примером распространенного стартера с предустановкой является стартер типа Bosch EF.

Принцип действия стартера с предустановкой заключается в следующем. Когда замыкается ключ зажигания, питание подается на клемму 50 соленоида пускового реле. Это возбуждает две обмотки соленоида, удерживающую и втягивающую. Примечательно то, что втягивающая обмотка имеет очень низкое сопротивление, и, следовательно, в ней течет сильный ток. Эта обмотка последовательно связана с цепью мотора, и текущий через нее ток позволяет ротору медленно вращаться, что облегчает установку зацепления. В то же самое время магнитное поле, создаваемое в соленоиде, притягивает плунжер и через рабочий рычаг выдвигает шестерню вперед для зацепления с зубчатым венцом маховика. Когда шестеренка оказывается полностью в зацеплении, плунжер в конце перемещения замыкает группу мощных медных контактов. Эти контакты теперь образуют главную цепь стартера к батарее. Когда замыкаются контакты реле, тяговая обмотка выходит из игры, так как напряжения на обоих ее концах равны напряжению источника питания. Удерживающая обмотка сохраняет плунжер во втянутом состоянии до тех пор, пока соленоид запитан от ключа зажигания.

Когда двигатель запущен и ключ освобождается, основное питание снимается, плунжер и шестеренка возвращаются в исходное положение под действием возвратной пружины. Действие возвратной пружины, расположенной на плунжере, гарантирует, что силовые контакты пускового реле разомкнутся до того, как шестеренка стартера выйдет из зацепления.

Если зубные шестеренки при вхождении в зацепление упираются в зубцы маховика, силовые контакты имеют возможность замкнуться за счет сжатия пружины. Это позволяет мотору вращаться на полной мощности, и шестеренка соскользнет в зацепление.

Крутящий момент, развиваемый стартером, передается через муфту на зубчатый венец маховика. Обгонная муфта - устройство, назначение которого состоит в том, чтобы предотвратить принудительное вращение стартера от двигателя с чрезмерно высокой скоростью, пока шестеренка остается в зацеплении с маховиком двигателя. Она состоит из ведущей и ведомой частей с несколькими роликами между ними. Ролики подпружинены, и при вращении в одном направлении соединяют эти две части клиновым замком, преодолевая сопротивление пружин. При вращении в противоположном направлении ролики расклиниваются, и муфта свободно вращается.

Существует множество вариантов стартера с предустановкой зацепления, все они работают аналогично. Взамен двигателя с обмотками возбуждения в настоящее время все шире используют двигатели с постоянными магнитами.

Стартеры с постоянными магнитами

Стартеры с постоянными магнитами начали появляться на транспортных средствах с конца 80-х. Два главных преимущества этих двигателей по сравнению с обычными типами - меньший вес и меньший размер. Это делает стартер с постоянными магнитами популярным выбором для изготовления транспортного средства, так как из-за компактности современных автомобилей меньше места остается для электрических систем двигателя. Сокращение веса вносит вклад и в сокращение потребления топлива.

Доступные в настоящее время стандартные стартеры с постоянными магнитами подходят для использования на двигателях внутреннего сгорания с рабочим объемом примерно до 2 литров. Они имеют номинальную мощность порядка 1 кВт. Типичный пример - стартер компании Lucas модели M78R/M80R.

Принцип действия данного стартера похож на обычный для мотора стартера с предустановкой зацепления. Главное же различие состоит в замене обмоток возбуждения и полюсных башмаков высококачественными постоянными магнитами. Сокращение веса составляет до 15%, и диаметр корпуса может быть настолько же уменьшен.

Постоянные магниты обеспечивают постоянное возбуждение, и было бы логичным ожидать, что скорость и крутящий момент будут постоянными.

Однако из-за падения напряжения батареи под нагрузкой и низкого сопротивления отмоток якоря характеристики стартера сопоставимы с электродвигателями сериесного типа. В некоторых случаях между главными магнитами устанавливают концентраторы магнитного потока. Из-за эффекта деформирования магнитного поля характеристика стартера подобна мотору сериесного типа.

Разработки некоторых изготовителей коснулись и конструкции щеток. Используется обычная смесь меди и графита, но щетки делаются из двух половинок, имеющих более высокое содержание меди в зоне передачи мощности и более высокое содержание графита в зоне коммутации.

Это увеличивает срок службы и снижает падение напряжения, увеличивая мощность стартера. Для более мощных применений были разработаны стартеры с постоянными магнитами, имеющие промежуточную передачу. Это позволяет якорю вращаться с более высокой скоростью (что увеличивает эффективность), а крутящий момент обеспечивается за счет редуктора. Существуют стартеры с постоянными магнитами и промежуточной передачей мощностью около 1,7 кВт, подходящие для двигателей внутреннего сгорания с объемом цилиндров до 3 литров или дизельных двигателей до 1,6 литра. Этот тип стартера с постоянными магнитами может дать экономию веса до 40%. Принцип действия такого стартера подобен обычному стартеру с предварительной установкой зацепления. Промежуточная передача выполняется планетарной.

Ведущая шестерня планетарного механизма находится на валу якоря, а поводок, связывающий шестерни-сателлиты, является приводом стартера. Кольцевое зубчатое колесо остается неподвижным и, кроме того, действует как промежуточная опора якоря. Такое устройство шестерен дает отношение редукции приблизительно 5:1. Оно может быть рассчитано по формуле

Отношение редукции = A/S.

Где A - число зубцов на кольцевом венце, S - число зубцов на ведущей шестерне.

Кольцевое зубчатое колесо в некоторых типах стартеров изготавливается из полиамидного компауида с минеральными добавками, чтобы повысить его прочность и износостойкость. Шестерни якоря и сателлиты - из обычной стали. Такая комбинация материалов обеспечивает тихую и эффективную работу редуктора.

Стартер тяжелого автотранспортного средства

Типы стартеров для модных автомобилей , как и области применения, многочисленны и разнообразны. Вообще говоря, здесь используются более высокие напряжения, которые в особых случаях могут достигать 110В, а для обеспечения требований очень высокой передаваемой мощности и крутящего момента могут работать даже два стартера параллельно.

Большие дорожные транспортные средства - обычно с батареей 24В - используют широкий диапазон стартеров. В некоторых случаях такой стартер - просто большая и тяжелая версия стартера с предустановкой зацепления, описанного ранее. Стартер компании Delco Remy с питанием 42В, - хороший пример стартеров этого типа. Этот стартер может также быть оснащен термопрерывателем, предотвращающим перегрев стартера вследствие чрезмерного момента проворачивания вала двигателя. При номинальной мощности в 8,5 кВт такой стартер способен создать крутящий момент более чем 80 Н-м при скорости запуска 1000 об/мин.

Другие методы зацепления шестерни стартера используют скольжение всего якоря или выталкивание связующей шестерни стержнем через полый канал в оси якоря при помощи соленоида. Стартеры со скользящим якорем работают благодаря размещению обмотки возбуждения впереди от якоря таким образом, что когда подается мощность, якорь притягивается вперед. Механизм рычага продвижения якоря включает пусковой ток только тогда, когда якорь ввел шестерню в зацепление.

Интегрированные стартеры

Устройство, называемое «династартер», использовалось в ряде автомобилей, начиная с 1930-х и вплоть до 1960-х годов. Это устройство было комбинацией стартера и динамо машины. Устройство, непосредственно установленное на валу коленчатого вала, было компромиссом и, следовательно, не очень эффективным.

Этот метод теперь известен как интегрированный стартер-генератор-демпфер. Он состоит из электромотора, который функционирует как связующий элемент между двигателем и трансмиссией и может быть также использован, чтобы запускать двигатель и поставлять электроэнергию батареям и остальным системам транспортного средства. Электрический мотор заменяет, таким образом, массу маховика.

Мотор приводится во вращение двигателем и способен действовать в качестве демпфера/успокоителя колебаний. Эффект демпфирования достигается применением конденсатора. Изменение относительной скорости между ротором и двигателем, обусловленное колебаниями, заряжает конденсатор, который поглощает энергию колебаний.

Использование ISAD для запуска двигателя фактически бесшумно и обеспечивает возможные скорости проворачивания до 700 об/мин. И даже при -25 все еще можно провернуть вал двигателя со скоростью приблизительно в 400 об/мин. Хорошим свойством этого устройства является то, что возможна старт-стопная работа двигателя с целью улучшения экономии топлива и снижения выбросов. Благодаря высокой скорости проворачивания двигатель запускается приблизительно за 0,1-0,5 с.

Мотор можно также использовать для улучшения разгонной динамики транспортного средства. Это обеспечит возможность использовать двигатель меньшей мощность или улучшить качество работы стандартного двигателя.

Когда устройство используется в качестве генератора переменного тока, ISAD на скорости холостого хода может развивать мощность до 2 кВт. Он может поставлять переменный и постоянный ток при различном напряжении. Благодаря применению интеллектуальной электроники управления коэффициент полезного действия ISAD достигает 80%.

Компания Citroen использовала систему ISAD в опытном образце модели Xsara. Модернизированный двигатель может создать крутящий момент в 150 Н-м на время до 30 с. Это значительно больше, чем пиковый момент 135 Н-м на версии той же машины, оснащенной стандартным инжекторным двигателем 1580 куб.см мощностью 65 кВт. Citroen называют систему «Dynalto». В автомобиле даже имеется розетка со стандартным напряжением 220В, чтобы подключать бытовые электрические приборы!

Электронное управление стартером

Фирма Valeo разработала электронный выключатель, который может быть приспособлен к любому типу стартеров. Управление стартером будет поддерживаться блоком управления ECU. Электронный стартер включает в себя блокировочное реле, интегрированное в соленоид пускового реле. Это предотвращает запуск стартера, когда двигатель уже работает.

В выключатель могут быть добавлены «интеллектуальные» свойства, чтобы улучшить комфорт, безопасность и срок службы:

Чтобы уловить точный момент начала запуска двигателя, крутящий момент стартера может быть оценен в режиме реального времени. Чтобы уменьшить износ и шум, про изводимый на фазе опускания стартера, он должен отключаться мгновенно;

Тепловая защита элементов стартера позволяет провести их оптимизацию, чтобы уменьшить вес и обеспечить защиту от короткого замыкания;

Электрическая защита также уменьшает рис повреждения стартера от отказа системы или неправильной ее эксплуатации;

Управление током соленоида позволяет провести модернизацию механических частей, обеспечивая их плавное взаимодействие и снижение веса.

Можно будет даже модифицировать эту систему применительно к существующим системам пуска.

Установка стартера

Как правило, стартеры устанавливаются в горизонтальном положении рядом с картером двигателя, чтобы приводная шестерня стартера входила в зацепление с маховиком или механизмом коробки передач.

Стартер может быть закреплен двумя способами: на фланце или на опорной раме. Установка на фланце - самый популярный способ, используемый на транспортных средствах малых и средних размеров. В некоторых случаях добавляется кронштейн в задней части стартера, который уменьшает вибрацию. Стартеры больших транспортных средств часто монтируются на раме, но опять же используют метод фланцевого соединения, обычно фиксируемого, по крайней мере, тремя большими болтами. В обоих случаях стартеры должны иметь направляющую часть, чаще всего кольцевую выемку или выступ на приводе, и полочку на стороне двигателя, гарантирующую правильное их расположение относительно зубчатого венца маховика. Этот способ будет также гарантировать правильный зазор в зубчатой передаче и свободный выход из зацепления.

Стартер создает главную нагрузку на батарею автомобиля, и это отражается на сечении требуемого кабеля питания. При прохождении тока по любому кабелю потери мощности определяются по формуле FR. Чтобы уменьшать эти потери, нужно уменьшать ток или сопротивление. В случае стартера высокий ток является единственным способом обеспечить мощный крутящий момент, поэтому для стартера используется провод внушительного сечения гарантирующего низкое сопротивление. Таким образом уменьшается падение напряжения и потери мощности. Максимально допускаемое падение напряжения на проводе стартера - 0,5 В на двенадцативольтовых системах с напряжением 24 В. Ток короткого замыкания (начальный ток) для типичного автомобильного стартера составляет 500 А, а для очень мощных автомобилей может достигать даже 3000 А.

Управление системой запуска обычно осуществляется подпружиненным ключом-выключателем. Этот выключатель управляет током соленоида стартера, как правило, через реле. На транспортных средствах с автоматической коробкой передач выключатель селектора также будет прерывать эту цепь, чтобы предохранить двигатель от случайного запуска.

Автомобили, оснащенные дизельным двигателем, могут иметь связь между схемой стартера и схемой для управления запальными свечами. Схема управления может также включать реле таймера. На некоторых транспортных средствах запальные свечи задействуются положением непосредственно перед положением запуска.

5. Стартер ВАЗ 2115

Сам по себе стартер представляет четырехполюсный двигатель с постоянным током, который питается электричеством от батареи аккумулятора. Технический осмотр стартера необходимо делать каждые 100 000 км пробега. По принципу своей работы стартер потребляет достаточно мощный ток, поэтому даже незначительные колебания сопротивления могут значительно снизить его производительность и привести к полной поломке. Для того, чтобы убедиться что поломка заключается именно в реле, необходимо сделать проверку. Однако, перед тем, как проводить данного проверки самостоятельно, будьте очень осторожны, чтобы исключить возможный травматизм. Включаем зажигание и поворачиваем ключ, если при этом стартер не работает, но на слух можно определить некие характерные щелчки, значит реле работает, а вот сам стартер придется разбирать. Если же ситуация противоположная и при перемыкании контактов на задней стенке стартера, не снимая его с двигателя вы услышите как механизм закрутился, то вся проблема именно в реле.

Принцип работы втягивающего реле стартера

Принцип работы втягивающего реле стартера заключается в следующем. Катушка стартера получает питание от аккумуляторной батареи. При этом в ней создается магнитное поле, которое воздействует на якорь.

Якорь начинает движение, сжимая возвратную пружину, и задействует бендикс, который в свою очередь соединяется со шлицами венца маховика.

После того как произойдет замыкание контактных элементов, втягивающая обмотка перестает получать питание, но якорь благодаря магнитному полю удерживающей катушки остается внутри.

После того как произойдет пуск двигателя удерживающая катушка теряет питание и под действием возвратной пружины якорь возвращается в исходное положение. При этом бендикс расцепляется.

Неисправности реле стартера

Существует несколько вариантов проверки реле, по которым можно определить о его неисправности.

1. При запуске двигателя стартер не отключается сам. Это легко можно определить по достаточно громкому и резкому жужжанию, которое слышно в салоне ВАЗ 2115;

2. При поворачивании ключа в замке зажигания отчётливо слышен щелчок, но при этом ничего не происходит и стартер не запускается;

3. При повороте ключа стартер якобы начинает работать, но двигатель при этом не запускается.

В большинстве автомобилей марки ВАЗ реле похожи между собой, отличаясь лишь способом крепления к стартеру. И, к сожалению, поломки, которые касаются именно реле, в 95% случаев заканчиваются именно заменой. Но всё же, перед тем, как поставить данный диагноз, нужно убедиться ещё в одной исправности, а именно работоспособности контактов в месте пайки провода и клеммы. Зачастую, при окислении контакт теряется, и спаяв его заново можно избавиться от проблемы реле стартера, при условии, что после данной процедуры автомобиль полностью работает.

Для ВАЗ 2115 рентабельнее произвести замену реле, чем его отремонтировать до того состояния, чтоб он исправно работал.

Выполнить такую замену помогут на любом СТО, однако стоит это удовольствие относительно дорого. Куда более дешёвым способом будет сделать всё своими руками. Если же хозяин автомобиля знает своего подопечного 2115 как говорится от и до, то такую замену можно произвести самостоятельно без особых усилий, зная конкретную последовательность действий.

Замена реле: последовательность

Перед началом работы необходимо отключить питание от аккумулятора, потому что пока создаётся электрическая цепь, снимать стартер запрещено, поскольку можно полностью спалить проводку автомобиля.

1. Очистить поверхность стартера от грязи и пыли;

2. Открутить гайку с болта реле и снять его контакт;

3. Открутить винты, которые крепят реле к телу стартера;

4. Снять с торца гайки и разделяем стартер на 2 части;

5. Изъять старый сердечник и на его место поставить новый;

6. Собрать все компоненты в обратном порядке и проверить исправность, подключив к аккумулятору;

7. Установив стартер с заменённым реле на двигатель автомобиля и проверить работу.

Перед тем, как выполнить проверку стартера на самом автомобиле ВАЗ, необходимо проверить, чтобы все контакты, которые имеются в данной конструкции, занимали своё правильное положение и в конечном итоге не привели к замыканию, ведь как ни крути, а дело имеем с током. Проверяется работа реле вначале на холостом ходу, затем при езде, точнее при резком торможении.

Таким образом, придерживаясь точных рекомендаций, можно выполнить замену реле стартера самому, однако перед началом съёма и разбора самого стартера нужно проверить по показателям, которые описаны выше, и убедиться, что вся проблема именно в этой детали автомобиля, иначе попусту затраченные силы не решат основной проблемы. Если же проблема вами не выявлена, то опытные сотрудники СТО всегда помогут и сделают всё необходимое за вас!

6. Основные положения, характеризующие работу оператора на АЗС

Оператор автозаправочной станции - должностное лицо, с которым непосредственно общается клиент, то есть вступает с ним в товарно-денежные отношения, предъявляет ему претензии, обращается за разъяснениями и т.д. Кроме того, профессиональная деятельность оператора сопряжена с использованием технически сложного и небезопасного оборудования. Ну, и наконец, влияние постоянного соседства солидных сумм наличных денег (на фоне не всегда устраивающей оператора АЗС зарплаты) и обилия востребованного товара - моторного автомобильного топлива. Все вышеперечисленные особенности, накладывают определённый отпечаток на перечень качеств, которыми должен обладать данный работник. Это - достаточная техническая грамотность, ответственность, внимание, терпение, коммуникабельность и способность к мирному разрешению конфликтных ситуаций.

Обязанности оператора АЗС, определённые должностной инструкцией

Должностная инструкция оператора АЗС - основной документ, регламентирующий профессиональную деятельность должностного лица, осуществляющего приём, выдачу и учёт нефтепродуктов на автозаправочной станции в соответствии с требованиями, установленными Правилами технической эксплуатации АЗС и иными нормативно-правовыми актами, регулирующими их (автозаправок) работу.

Оператор-кассир на АЗС обязан твёрдо знать и неукоснительно соблюдать требования следующих Правил и инструкций:

Правила техники безопасности (ПТБ) и Правила технической эксплуатации (ПТЭ) электрических установок.

Правила безопасной эксплуатации заправочного оборудования.

Правила пожарной безопасности (ППБ).

Инструкция по охране труда.

Порядок эксплуатации очистных установок.

Правила приёма и отпуска нефтепродуктов.

Руководство по эксплуатации кассового аппарата.

Кроме того, современные реалии всеобщей компьютеризации требуют, чтобы оператор обладал хотя бы начальными навыками пользователя.

Непосредственным руководителем оператора АЗС является управляющий АЗС, а прямое руководство в процессе смены осуществляет её начальник.

На протяжении рабочеё смены оператору категорически запрещается покидать рабочее место, за исключением промежутков времени, установленных утверждённым распорядком дня (перерыв для принятия пищи, технологические перерывы для обслуживания оборудования и т.п.).

Оператор АЗС - лицо, несущее материальную ответственность в случае выявления недостач нефтепродуктов, финансовых средств, а также в случае полной или частичной потери (по его вине) функциональных кондиций оборудования и иного имущества АЗС.

Оператор, заступающий на смену, обязан:

Проверить соответствие документации, находящейся на рабочем месте, с утверждённым перечнем;

Удостовериться в наличии и исправности технологического и кассового оборудования, инструмента и материалов;

Принять от сменщика остаток нефтепродуктов и заполнить ведомость приёма, указав показания счётчиков и отметки уровне в ёмкостях-хранилищах;

Принять по счёту денежные средства, находящиеся в кассе АЗС, сделав соответствующую запись в кассовой книге;

Проверить санитарное состояние помещения операторской и территории АЗС.

Замечания, выявленные в результате вышеуказанных мероприятий, отражаются в сменном журнале. Подпись оператора-кассира АЗС о принятии смены подтверждает возложение на него персональной ответственности, в том числе и материальной, за происходящее на автозаправке.

В течение рабочей смены в обязанности оператора входит:

Обеспечение бесперебойного отпуска нефтепродуктов потребителю.

Поддержание порядка в помещениях и на территории АЗС.

Соблюдение порядка приёма поступающего моторного топлива,

включающего:

Изучение сопроводительной документации;

Проверка уровня нефтепродуктов в поступившей ёмкости;

Прекращение торговли соответствующим типом топлива (оповестив клиентов посредством информационной таблички);

Замер уровня в ёмкости-хранилище перед сливом и запись в соответствующий раздел журнала;

Слив топлива;

Замер уровня в ёмкости-хранилище перед сливом и запись в соответствующий раздел журнала;

Внесение данных в журнал прихода топлива;

Возобновление продажи топлива.

Сбор и передача денежных средств инкассаторской бригаде в соответствии с утверждённой инструкцией.

В случае нарушения работоспособности оборудования АЗС - организация вызова специалиста-ремонтника и сообщение начальнику смены (управляющему АЗС).

В случае прекращения подачи электроэнергии - сообщение в дежурную службу организации-поставщика и начальнику смены (управляющему АЗС).

В случае возникновения нештатной ситуации (пожар, наводнение, дорожно-транспортное происшествие, ограбление и т.д.) - организация оповещения соответствующих служб и начальника смены (управляющего АЗС).

Отражение в сменном журнале всех, происшедших в течение смены, происшествий.

По окончании рабочей смены оператор АЗС передаёт смену в соответствии с алгоритмом, описанном выше, и заполняет бланки сменной отчётности, передаваемые (совместно с итоговым кассовым чеком) на контроль управляющему АЗС.



Список использованной литературы

1. Дентон Т. Автомобильная электроника / Том Дентон; пер. с англ. Александрова В. М. - М. : НТ Пресс, 2008 - 576 с. : ил.

2. http://autodont.ru/jelektro/rele-startera-vaz-2115-polomka-i-sposob-zameny

3. http://remontavtovaz.ru/avto-sovety/proveryaem-vtyagivayushhee-rele-startera-i-ustranyaem-neispravnosti.html

Размещено на Allbest.ru

...