Пуск двигателей


Назначение и классификация пусковых устройств

Пуск — сложный и ответственный процесс, особенно пуск холодных двигателей, так как в условиях низкой частоты вращения вала и холодных стенок выпускного тракта й камеры сгорания трудно достигнуть высококачественного смесеобразования, надежного воспламенения и сгорания топливовоздушной смеси. Для пуска дизелей необходима температура воздуха в конце хода сжатия, достаточная для самовоспламенения топлива. Это обеспечивают применением высоких степеней сжатия и сравнительно высокой скоростью вращения вала, обусловливающей относительно малые тепловые потери и утечки воздуха через кольцевое уплотнение. При . пуске бензинового двигателя необходимо иметь достаточное количество паров топлива, образующих с воздухом смесь, которую можно воспламенить электрической искрой. Поскольку количество лег-коиспаряемых.при низкой температуре фракций в бензине невелико, то приходится обогащать смесь.
Опыт показывает, что пусковое устройство карбюраторного двигателя должно обеспечивать частоту вращения коленчатого вала не менее 50—75 мин-1, а дизеля — не менее 100—250 мин-*.
В роторно:поршневых двигателях Ванкеля, где поршень вращается с частотой в три раза меньшей, чем вал, соответственно в три раза увеличивается и пусковая "частота вращения вала.
Для того чтобы в камере сгорания газотурбинного двигателя при пуске начался устойчивый процесс горения, его компрессор должен быть раскручен до частоты, при которой обеспечивается подача воздуха, необходимого для работы двигателя на холостом ходу. Частота вращения стартового, устройства газотурбинного двигателя должна быть поэтому в'пределах 20 000 мин.
Пуск любых двигателей осуществляют с помощью комплекса устройств, обеспечивающих проворачивание вала двигателя с заданной частотой вращения, облегчающих проворачивание вала, обеспечивающих требуемое качество смесеобразования при низких частотах вращения вала, улучшающих воспламенение смеси в усло-
виях недостаточно хорошего смесеобразования и больших тепловых потерь (низкой температуры заряда).
Устройства, обеспечивающие проворачивание вала двигателя, можно разделить на кинематически связанные с коленчатым валом (стартеры) и пневматические, когда вал прокручивают газом, подаваемым под высоким давлением в цилиндры двигателя.
Энергетическими источниками пусковых устройств могут быть: мускульная сила человека; электрический ток; пневматические двигатели, малые двигатели внутреннего сгорания и др., для пневматического пуска используют сжатЫ'й воздух или, в редких случаях, пороховые патроны. Энергетические источники и пусковые устройства могут быть встроены в автомобиль (трактор) или являются по отношению к нему внешними (стационарные или передвижные энергетические источники и пусковые устройства в автохозяйствах).

ПУСКОВЫЕ УСТРОЙСТВА, КИНЕМАТИЧЕСКИ СВЯЗАННЫЕ С КОЛЕНЧАТЫМ ВАЛОМ ДВИГАТЕЛЯ
Пуск с помощью мускульной силы человека для современных двигателей является, когда неисправны механические средства, однако предварительное прокручивание вала двигателя рукояткой применяют перед пуском электрическим стартером для уменьшения механических сопротивлений, особенно время при загустевшем масле. На современных легковых автомобилях высокого класса и особенно на автомобилях с поперечнымс  расположением двигателей пуск рукояткой вообще не предусмотрен. Вместе с тем наличие пусковой рукоятки весьма удобно для» 'проведения регулировочных работ — установки угла опережения зажигания или впрыскивания, теплового зазора в клапанном- механизме и т. д.
Мускульная сила используется для пуска двигателей легких: мотоциклов с помощью кикстартера, т. е. педали, соединяемой с коленчатым валом через зубчатый сектор и шестерню, а также для» пуска пусковых двигателей внутреннего сгорания крупных тракторных дизелей, подвесных лодочных моторов или легких двигателей технологических агрегатов (бензопила, насос, зарядная станция} и т. п.) с помощью шнура, наматываемого на маховик.
Наиболее распространенное пусковое устройство —электрический стартер1. Питают электрический стартер от аккумуляторных батарей, а в гаражных условиях также и от сети соответствующего-напряжения.
При пуске шестерня на валу стартера входит в зацепление с зубчатым венцом маховика. Передаточное отношение этой пары выбирают в пределах от 10:1 до 20 :1. Благодаря этому быстроходный небольшой по размерам стартер создает достаточный крутящий момент на валу двигателя. Стартер должен преодолеть со-
противление при пуске холодного двигателя, поэтому его мощность составляет 1,0—2,5% номинально мощности карбюраторного двигателя и 5-^-10% —дизеля.
Включение электрического стартера разделяют на два самостоятельных процесс а: введение шестерни стартера в зацепление с шестерней коленчатого вала двигателя и замыкание электрической цепи схартер — аккумулятор.
При инерционном способе шестерня стартера под действием сил инерции при начале вращения ротора по винтовым канавкам на его конце (рис. 9.1, а) перемещается в осевом направлении и входит в зацепление с венцом маховика. Такой способ ненадежен,-сопровождается ударными нагрузками, при первой же вспышке шестерня выталкивается из зацепления, что требует повторных попыток пуска.
При электромагнитном включении (рис. 9.1,6) ротор с закрепленной на нем шестерней под действием электромагнитных сил, возбуждаемых малым током, перемещается в осевом направлении с одновременным медленным проворачиванием. При полном введении шестерни в зацепление концевым включателем на обмотки подается полный ток. Шестерня снабжается муфтой свободного хода, чтобы предохранить стартер от чрезмерно высокой частоты, вращения после пуска двигателя. В исходное положение после пуска ротор возвращается пружиной.
Наиболее распространены стартеры с принудительным введением шестерни в зацепление с помощью вильчатого рычага, связанного чаще всего с электромагнитом, а иногда и с отдельной педалью (рис. 9Л,в, е). Кнопку, замыкающую основные контакты
стартера, включают только после полного введения шестерни в зацепление. Как и в предыдущем случае, шестерня снабжается муфтой свободного хода, так как шестерню выводят из зацепления возвратной пружиной только после прекращения подачи тока на обмотки стартера.
Стартеры автомобильных поршневых двигателей малой и средней мощности рассчитаны на напряжение 12 В. Для двигателей большой мощности, особенно для дизелей, применяют стартеры с напряжением'24 В, что позволяет при сохранении требуемой мощности уменьшить габариты стартера. В этом случае в момент включения стартера -две 12-вольтовые аккумуляторные батареи включают последовательно.
Электрические стартеры газотурбинных двигателей соединяют с валом нап-рямую или через шестерни с понижающим передаточным отношением.
Принцип действия инерционного стартера заключается в накоплении маховиком в течение определенного времени кинетической энергии с последующим использованием ее на прокручивание вала двигателя. Для раскручивания самого маховика требуется источник энергии сравнительно небольшой модцности. В то же время накопленная маховиком энергия может быть израсходована вч течение короткого времени с отдачей большой мощности, что необходимо при пуске крупных двигателей. В этом заключается основное преимущество инерционных стартеров по сравнению с остальными ти-.пами пусковых устройств. Необходимость длительного предварительного раскручивания и сравнительно большая масса инерционных стартеров, ограничили их применение. Инерционные стартеры устанавливают на двигателях некоторых стационарных машин.
Пневматические стартеры—это воздушные поршневые или роторные машины непрерывного действия, питаемые от находящегося на самом экипаже баллона со сжатым воздухом и компрессора для подкачки. Пневматические стартеры так же, как электрические, устанавливают на картер "маховика или двигателя. Шестерню вала стартера вводят в зацепление с венцом маховика обычными способами, а установочные размеры их унифицируют с установочными размерами других типов стартеров.
Для пуска двигателей могут быть использованы и гидравлические моторы с гидропневматическими аккумуляторами, однако как пневматические, так и гидравлические стартеры со всем дополнительным оборудованием слишком громоздки и не имеют видимых преимуществ по сравнению с электрическими.
Особо крупные двигатели внутреннего сгорания (судовые, тепловозные, тяжелых карьерных самосвалов и им подобные) пускают с помощью сжатого воздуха, подаваемого из баллонов через воздухораспределитель и специальные воздушные форсунки в цилиндры.

1 2