Устройство и принцип работы системы запуска двигателя

Система запуска двигателя обеспечивает первоначальное проворачивание коленчатого вала ДВС, благодаря чему в цилиндрах происходит воспламенение топливовоздушной смеси и мотор начинает работать самостоятельно. В эту систему входят несколько ключевых элементов и узлов, работу которых мы рассмотрим далее в статье.

Что представляет собой

В современных автомобилях реализована электрическая система пуска двигателя. Также ее часто называют стартерной системой пуска. Одновременно с вращением коленвала в работу включается система ГРМ, зажигания и топливоподачи. Происходит сгорание топливовоздушной смеси в камерах сгорания и поршни проворачивают коленвал. После достижения определенных оборотов коленчатого вала двигатель начинает работать самостоятельно, по инерции.

Чтобы запустить двигатель, нужно достичь определенной частоты вращения коленчатого вала. Для разных типов двигателей это значение отличается. Для бензинового мотора минимально необходимо 40-70 об/мин, для дизельного – 100-200 об/мин.

На начальном этапе автомобилестроения активно использовалась механическая система пуска с помощью заводной рукоятки. Это было ненадежно и неудобно. Сейчас от таких решений отказались в пользу электрической системы запуска.

Устройство системы запуска двигателя

В систему пуска двигателя входят следующие ключевые элементы:

• механизмы управления (замок зажигания, дистанционный запуск, система Старт-Стоп);
• аккумуляторная батарея;
• стартер;
• провода определенного сечения.

Ключевым элементом системы является стартер, который, в свою очередь, питается от аккумуляторной батареи. Это электродвигатель постоянного тока. Он создает крутящий момент, который передается маховику и коленчатому валу.

Как работает запуск двигателя

После поворота ключа в замке зажигания в положение «запуск» замыкается электрическая цепь. Ток по плюсовой цепи от аккумулятора поступает на обмотку тягового реле стартера. Затем по обмотке возбуждения ток проходит к плюсовой щетке, затем по обмотке якоря на минусовую щетку. Так срабатывает тяговое реле. Подвижный сердечник втягивается и замыкает силовые пятаки. При движении сердечника выдвигается вилка, которая толкает приводной механизм (бендикс).

После замыкания силовых пятаков от аккумулятора подается пусковой ток по плюсовому проводу на статор, щетки и ротор (якорь) стартера. Вокруг обмоток возникает магнитное поле, которое приводит в движение якорь. Таким образом электрическая энергия от аккумулятора преобразуется в механическую энергию.

Как уже было сказано, вилка, во время движения втягивающего реле, выталкивает бендикс к венцу маховика. Так происходит зацепление. Якорь вращается и приводит в движение маховик, который передает это движение коленчатому валу. После запуска двигателя маховик раскручивается до больших оборотов. Чтобы не повредить стартер, срабатывает обгонная муфта бендикса. При определенной частоте бендикс вращается независимо от якоря.

После запуска двигателя и отключения зажигания от положения «запуск» бендикс принимает исходное положение, а двигатель работает самостоятельно.

Особенности работы аккумуляторной батареи

От состояния и мощности аккумулятора будет зависеть успешный запуск двигателя. Многие знают, что для АКБ важны такие показатели, как емкость и ток холодной прокрутки. Эти параметры указываются на маркировке, например, 60/450А. Емкость измеряется в Ампер-часах. Аккумулятор имеет малое внутренне сопротивление, поэтому он может кратковременно отдавать большие токи, в несколько раз превышающие его емкость. Указанный ток холодной прокрутки 450А, но при соблюдении определенных условий: +18С° в течение не более 10 секунд.

Однако, подаваемый ток на стартер все равно будет меньше указанных значений, так как не учитывается сопротивление самого стартера и силовых проводов. Этот ток и называется пусковым током.

Справка. Внутреннее сопротивление аккумулятора в среднем составляет 2-9 мОм. Сопротивление стартера бензинового мотора в среднем 20-30 мОм. Как видно, для правильной работы необходимо, чтобы сопротивление стартера и проводов в несколько раз превышало сопротивление аккумулятора, иначе внутреннее напряжение аккумулятора при пуске будет проседать ниже 7-9 вольт, а этого допускать нельзя. В момент подачи тока напряжение исправного АКБ проседает в среднем до 10,8В в течение нескольких секунд, а затем вновь восстанавливается до 12В или чуть выше.

Аккумулятор отдает пусковой ток на стартер в течение 5-10 секунд. Затем нужно сделать паузу 5-10 секунд, чтобы аккумулятор «набрался сил».

Если после попытки запуска напряжение в бортовой сети резко падает или стартер прокручивается наполовину, то это свидетельствует о глубоком разряде АКБ. Если стартер выдает характерные щелчки, то аккумулятор окончательно сел. Среди других причин может быть поломка стартера.

Сила тока при старте

Стартеры для бензинового и дизельного мотора будут отличаться по мощности. Для бензиновых ДВС используются стартеры мощностью 0,8-1,4 кВт, для дизельных – 2 кВт и выше. Что это значит? Это значит, что стартеру с дизельным мотором нужно больше мощности, чтобы прокрутить коленвал на сжатие. Стартер мощностью 1 кВт потребляет 80А, 2 кВт потребляет 160А. Больше всего энергии уходит на начальную прокрутку коленчатого вала.

Среднее значение пускового тока для бензинового двигателя – 255А для успешной прокрутки коленвала, но это с учетом плюсовой температуры 18С° или выше. При минусовой температуре стартеру нужно крутить коленвал в загустевшем масле, что повышает сопротивление.

Особенности запуска двигателя в зимних условиях

В зимнее время бывает трудно запустить двигатель. Масло густеет, а значит провернуть его труднее. Также часто подводит аккумулятор.

При минусовой температуре внутреннее сопротивление аккумулятора повышается, батарея садится быстрее, также неохотно отдает нужный пусковой ток. Для успешного пуска двигателя зимой АКБ должна быть полностью заряжена и не должна быть замерзшей. Дополнительно нужно следить за контактами на клеммах.

Вот несколько советов, которые помогут запустить двигатель зимой:

1. Перед включением стартера на холодную включите дальний свет на несколько секунд. Это запустит химические процессы в батарее, так сказать, «разбудит» аккумулятор.
2. Не крутите стартер больше 10 секунд. Так батарея быстро садится, особенно на морозе.
3. Выжмите полностью педаль сцепления, чтобы стартеру не нужно было крутить дополнительные шестерни в вязком трансмиссионном масле.
4. Иногда могут помочь специальные аэрозоли или «стартерные жидкости», которые впрыскивают в воздухозаборник. При исправном состоянии мотор заведется.

Тысячи водителей ежедневно заводят свои моторы и едут по делам. Начало движения возможно благодаря слаженной работе системы запуска двигателя. Зная ее устройство, можно не только запускать двигатель в самых разных условиях, но и подобрать нужные компоненты в соответствии с требованиями именно к вашему автомобилю.

Пусковые устройства: пользуемся бустерами правильно!

Карманный аккумуляторный «пускач» в последние годы стал хорошо известным почти каждому автолюбителю гаджетом. А чтобы он всегда был готов к бою и не подвел в нужный момент, желательно понимать принципы его работы, а также знать и соблюдать ряд несложных правил использования и хранения.

Как устроено портативное пусковое устройство?

В принципе, начинка портативного пускового устройства, в простонародье именуемого «джамп-стартером», «бустером» или «пускачом», не слишком отличается от начинки пауэрбанка, который сегодня, в эпоху быстроразряжающихся смартфонов, лежит в кармане у каждого второго.

Главное отличие «пускачей» от телефонных пауэрбанков – чрезвычайно высокая токоотдача батареи, позволяющая кратковременно выдавать в пике ток в несколько сотен ампер, а также наличие защит от переполюсовки и короткого замыкания. Эти устройства выпускаются сегодня самыми разными брендами и неплохо себя зарекомендовали в автомобильной среде, реально выручая в ситуациях, когда аккумулятор сел, а ехать нужно срочно.

Для всестороннего рассказа о «джамп-стартерах» как о классе устройств мы взяли две литий-полимерные модели (Li-Po) от известной своими компрессорами марки BERKUT — более компактный JSL-12000 и более мощный JSL-20000:

Ток потребления стартера

Для начала немного познавательной информации – для многочисленной категории автовладельцев, которые до сих пор сомневаются в возможности гаджетов размером с пару пачек сигарет крутить автомобильный двигатель вместо привычной батареи массой 15-17 килограммов. «Как карманный «пускач» выдаст ток в 300-400 ампер, которые потребляет стартер?!» — возмущаются они, подозревая лукавство. Но на деле все достаточно просто и легко объяснимо.

Во-первых, начнем с тех самых пресловутых «сотен ампер» среднестатистического стартера. На такую величину ток подскакивает чрезвычайно коротким импульсом, лишь при страгивании ротора стартера с места. Сразу после того, как началось вращение, и шестерня бендикса придала движение коленвалу, средний ток потребления стартера среднестатистического легкового автомобиля падает до значений в несколько раз меньше пускового. Обычно исправный современный двигатель пускается секунды за полторы, а то и быстрее – после щелчка втягивающего реле аккумулятор отдает 250-300 ампер не более 0,1-0,2 секунды, после чего этот ток падает вдвое, а при начале устойчивого вращения якоря стартера – до 60-70 ампер.

Не все сегодня помнят выключатель массы под названием «ВК-318» — а ведь это популярнейшее устройство стояло в советские времена под капотом в каждой второй машине. И, к сведению, рассчитан тот выключатель был всего лишь на 50 ампер! Как же через него шли 200-300 ампер пускового тока? Да очень легко – именно потому, что реальный высокотоковый импульс крайне непродолжителен и не успевает перегреть даже контакты 50-амперного выключателя. Если представить процесс запуска мотора как токово-временную зависимость, в очень упрощенном виде получится подобный график:

Во-вторых, стандартный свинцово-кислотный аккумулятор автомобиля весит под два десятка кило вовсе не с целью отдать все ресурсы своей массы стартеру! После запуска мотора в батарее остаётся, упрощенно говоря, 95% ее энергии. Поэтому из любого автомобиля можно вынуть его штатный АКБ, поставить на его место батарею в 2-3 раза меньшей емкости, и двигатель, скорее всего, без особенных затруднений заведется. Избыточный запас емкости нужен для беспроблемной работы электросистемы авто при частых запусках и «минусовом» электробалансе, который возникает в холода и при постоянных коротких поездках, типичных для города. Если все эти нюансы убрать, то для «сферически-вакуумного» пуска почти любого мотора было бы достаточно батарей размером с два кулака. И в подтверждение этого возможности «джамп-стартера» весьма наглядно показывает нагрузочная вилка. Берем «пускач» BERKUT JSL-12000 и подключаем к вилке, спираль которой имеет сопротивление 0,05 ома:

При напряжении 12 вольт разрядный ток составит 12/0,05=240 ампер. Вольтметр, подключенный параллельно нагрузке, показывает падение напряжения с 12 вольт до 11, что является нормой для пуска мотора от традиционного свинцового АКБ!

Примеров проверок «бустеров» на реальных двигателях в интернете немало, но в большинстве из них «пускач» является вспомогательным, поскольку часть тока все же обеспечивает подсевший аккумулятор. В этой ситуации трудно оценить реальную эффективность портативного гаджета – особенно сомневающимся. Поэтому лучше всего способности карманного «пускача» демонстрирует полное отсутствие аккумулятора – если подключить устройство не параллельно штатной батарее, а ВМЕСТО нее. Эксперимент в целом неопасный, но все же не слишком корректный, поэтому для забавы проводить его не стоит – тем более, что мы все за вас уже сделали!

Снимаем минусовую клемму с батареи и подключаем к ней минусовой контакт «пускача». Холодный двигатель уверенно заводится раз за разом. BERKUT JSL-12000 с батареей емкостью 12 А/ч сделал 17 запусков подряд, BERKUT JSL-20000 с батареей 20 А/ч — 26 запусков. При том, что, собственно, пуск обычно нужен всего один!

Следи за контактом!

Многие владельцы «джамп-статеров» сталкивались при первых использованиях с неприятным казусом – гаджет новенький, свежезаряженный, а стартер почему-то не крутит…Все дело в плохом контакте «крокодилов» с клеммами. У стандартной клеммы автомобильного аккумулятора площадь контакта составляет не менее 500 квадратных миллиметров. А наброшенный на клемму «крокодил» касается ее лишь точечно, на площади в несколько квадратных миллиметров. Потери энергии слишком велики…

Вот как выглядят клеммы простой конфигурации, к которым подключиться легко:

А вот так выглядят клеммы сложной конфигурации, состоящие сплошь из углов и граней и частично закрытые пластиком:

Если исправный двигатель не крутится от «пускача», проблема, скорее всего, лишь в плохом подключении «крокодилов». Нужно шевелить их, меняя положение снова и снова, проверяя пуском и отыскивая точку хорошего контакта. В конечном итоге она будет обнаружена – главное, чтобы после этих поисков в «джамп-стартере» осталась энергия. Поэтому суперкомпактные «пускачи» с батареями емкостью 6 000-8 000 миллиампер-часов – не лучший выбор для сложных условий, когда совпадают и неудачные клеммы, и зимние холода.

Также не забывайте про выжим сцепления при повороте ключа, если у вас автомобиль с ручной КП (хотя у некоторых моделей непременный выжим обязателен в любой ситуации, поскольку через кнопку под педалью сцепления штатно идет разрешающий запуск сигнал). Выжим облегчит работу «джамп-стартера».

Держи в тепле!

Литиевые батареи чувствительны к температуре окружающей среды – это знает каждый, кто хоть раз забывал свой мобильник на морозе. Через пару часов вы найдете его либо разряженным почти в ноль, либо даже выключенным. Однако на «пускачи» этот факт в понимании многих почему-то не распространяется, хотя батареи в них, как правило, имеют ту же технологию… Увесистый брикетик «пускача» многим лень таскать с собой из дома в машину и обратно в ожидании, когда он понадобится, и его просто оставляют в бардачке или багажнике. В результате, полежав на морозе, гаджет разряжается, а его батарея частенько вздувается и приходит в частичную негодность. Ну и самое главное – устройство в критическую минуту просто не сможет выполнить ту задачу, ради которой и приобреталось…

Пусковые «бустеры» на основе литиевых батарей хранить зимой в автомобиле нельзя! Категорически! В теплое и условно теплое время года – можно, однако все же стоит контролировать степень заряженности – хотя бы раз в пару недель устройство нужно подзаряжать, даже если оно не использовалось. При соблюдении этих простых правил гаджет вас не подведет и выручит. Для наглядности же мы провели несложный, но убедительный эксперимент – полностью заряженный BERKUT JSL-12000 сутки провел в морозилке при температуре -17 градусов, после чего подключен к нашей нагрузочной вилке с сопротивлением 0,05 ома. Устройство, которое прежде выдавало ток более двухсот ампер с просадкой лишь на один вольт, подкачало – напряжение просело до 6-7 вольт. Запуск мотора «джамп-стартером», который полежал в машине на морозе, невозможен, это надо знать!

Заряжаем гаджеты!

Большинство «джамп-стартеров» помимо основной функции пуска двигателя включают в себя еще и USB-гнездо и фонарик для подсветки подключения к АКБ в темноте. Но у современных «пускачей» коммуникационные возможности гораздо шире — не зря они поставляются в приличного размера «кейсах», ибо в комплекте с множеством аксессуаров являются еще и многофункциональными мобильными зарядными станциями для практически любых гаджетов. Ведь заряжать разные портативные устройства от гнезда прикуривателя очень часто неудобно, поскольку на большинстве машин питание на прикуриватель или 12-вольтовую розетку подается лишь после поворота ключа зажигания. А порой бывает, что нужно оставить устройство зарядиться, вынув ключ и заперев двери. При использовании «пускача» гаджеты можно заряжать мощно, быстро и в любом месте. Например, если вы оставляете машину без присмотра, заряжающийся ноутбук можно пристроить в багажник!

BERKUT JSL-12000 имеет на корпусе два гнезда USB на 1 и 2 ампера, а также два гнезда под штыревой разъем – 12 вольт/10 ампер и 19 вольт/3,5 ампера. Шнуры и переходники, идущие в комплекте, позволяют заряжать практически любые современные ноутбуки с 19-вольтовым аккумулятором (самое распространенное напряжение), а также смартфоны и планшеты с коннекторами microUSB, USB Type C и Apple Lightning.

BERKUT JSL-20000 имеет иной зарядный потенциал и иную комплектацию. Он интересен поддержкой стандартов быстрой зарядки Quick Charge и USB Type C. На его корпусе имеется два гнезда USB Quick Charge на 5/9 вольт, а также гнездо USB Type C, способное выдать совместимым устройствам напряжение 5/9/12/15/20 вольт, после того, как заряжаемый гаджет через зарядный шнур обменяется с «пускачом» информацией о поддерживаемых им стандартах напряжения.

Также у BERKUT JSL-20000 есть и штыревой разъем 12 вольт/10 ампер, в который вставляется переходник с розеткой, а-ля прикуриватель. С его помощью можно питать любые автомобильные гаджеты с соответствующим штекером. Например, использовать видеорегистратор в качестве камеры вне машины – вдруг потребуется!

Езжай за новой батареей!

Вернемся к автомобильному аккумулятору. Свинцово-кислотные АКБ очень плохо переживают глубокий разряд. А если он вдобавок еще и зимний, и длительный – то пиши пропало. Приехать вечером, забыть в машине включенный потребитель энергии и столкнуться с разряженным АКБ наутро – в такой ситуации шанс у батареи на восстановление после отогрева и заряда еще есть. Но если вы зимой оставили машину припаркованной на дальней стоянке или в неотапливаемом гараже с включенными габаритами на недельку и, вернувшись, не увидели даже тусклого свечения ламп на приборной панели – батарея практически гарантированно не жилец! Сульфатация и замерзание электролита повреждают АКБ настолько, что она безвозвратно теряет от половины своей емкости. Переживший подобное аккумулятор очень плохо принимает и держит заряд и подведет в любой момент – после запуска двигателя «пускачом» вам, в общем-то, нужно отправляться в магазин за новой батареей.

«Джамп-стартер» поможет вам «не остаться без колес», успеть туда, куда вы спешили, и гарантированно завестись для обратной поездки. В принципе, таким макаром даже можно несколько дней покататься на убитом аккумуляторе, заводясь при необходимости от «пускача», которого легко хватает на полтора-два десятка пусков … Но по-хорошему, чем скорее вы замените батарею на новую – тем лучше.

Источник https://techautoport.ru/elektrooborudovanie-i-elektronika/zapusk-dvigatelya/sistema-zapuska-dvigatelya.html

Источник https://www.kolesa.ru/article/puskovye-ustrojstva-polzuemsya-busterami-pravilno

Источник

Источник