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.

Запуск двигателя

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.

Схема запуска двигателя

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.

Работа выключенного и включенного стартера

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.

5 советов по запуску двигателя от внешнего источника питания

В водительской практике часто возникают ситуации, когда необходимо произвести запуск двигателя от внешнего источника питания. Как правило, такие ситуации происходят по причине разряда аккумуляторной батареи в следствие:

· потери емкости аккумулятора при ее сильном износе;

· длительной стоянки транспортного средства;

· эксплуатации автомобиля при низкой температуре окружающей среды;

· неисправности электрооборудования авто.

В качестве внешнего источника питания обычно служит заряженный аккумулятор стороннего автомобиля-донора. Также произвести запуск двигателя можно при помощи зарядно-пускового устройства. Для обеспечения данной операции требуется применение проводов для «прикуривания» (именно так на водительском жаргоне часто именуют процесс).

Несмотря на кажущуюся простоту «прикуривания», если не соблюдать правила запуска, можно нанести значительный вред как своему автомобилю, так и машине-донору. Рассмотрим 5 основных советов по запуску двигателя от внешнего источника питания.

1. Выбор проводов для «прикуривания».

Не следует использовать случайно попавшиеся провода. Для этой цели необходимо приобрести специальный комплект проводов. При этом следует проверить сечение проводящей шины. Оно должно быть не менее 16 кв.мм. Обычно на комплекте проводов для «прикуривания» наносится маркировка максимального пускового тока.

Для бензиновых авто ток запуска выбирают более 250 Ампер, для дизельных – более 300 Ампер. Длина проводов – от 3-х до 5-ти метров. Выбирать более длинные проводники не следует – на них будет падать большое напряжение. Также следует обратить внимание на качество исполнения зажимов-крокодилов. Лучше, если они будут выполнены из материала «сталь + медь», а не чисто латунные.

2. Последовательность подключения проводов к автомобилям.

Сначала подключают зажимы положительных проводов, последовательно к своему авто, далее автомобилю-донору. Проверив качество подключения, далее соединяют отрицательные клеммы аккумуляторных батарей.

Если аккумулятор автомобиля находится в салоне, либо багажнике, в качестве соединения отрицательной шины можно использовать хорошо зачищенные зоны металлических деталей кузова или двигателя. Положительная клемма для запуска таких автомобилей обычно находится под капотом в обозначенном плюсом красном полихлорвиниловом изоляторе.

3. Подготовка к запуску.

После подключения проводов к автомобилю необходимо еще раз проверить качество соединений, так как если во время запуска движка зажим слетит с клеммы, может произойти короткое замыкания с опасными последствиями. Лучшим вариантом будет, если провода во время запуска двигателя придерживать. Далее следует завести силовой агрегат автомобиля-донора, дать ему поработать несколько минут, чтобы «подтянуть» АКБ.

Лучше производить пуск силового агрегата при работающем двигателе автомобиля-донора. Некоторые автовладельцы, опасаясь короткого замыкания либо иных повреждений электрооборудования, глушат двигатель донора. Если используются хорошие провода, это не критично.

Пуск производят короткими включениями стартера на время не более 15 секунд с перерывами 2 – 5 минут. После пяти-семи повторений неудачного пуска производят перерыв 10-15 минут. Если после перерыва следующие процедуры не приносят результат, следует обращаться к помощи специалиста.

5. Запуск силового агрегата от зарядно-пускового устройства.

Основные операции и их последовательность такие же, как и при использовании машины-донора. Особенности применения зарядно-пускового устройства:

· время включения стартера лучше ограничить 10 секундами;

· после каждой попытки необходимо проверить насколько нагрелось пусковое устройство;

· бытовая сеть в гараже или ином помещении, в котором подключено зарядно-пусковое устройство, должна выдерживать токи более 8 Ампер и потребительскую нагрузку не менее 1500 Ватт.

Схема запуска двигателя от аккумуляторов

Недавно столкнулся с ситуацией — невозможно завести машину (дизельный мотор с кучей электроники VW passat b6, 2.0 TDI, BSG) ранним, морозным утром, в -14 ;( Думаю автомобилеводы с таким сталкивались, я же заводчик сего зверька неопытный, так что не был совсем подготовлен, да и не думал до этого, что такое случается.
В общем, с АКБ я разобрался и зарядил, но мысль о том, что такое может произойти в дальней поездке с семьей, либо когда нужно куда-то срочно ехать, а на гимнастику с АКБ нет времени, совсем не обрадовала и породила продолжительный скрежет подзаржавевших извилин в мозгу. Тем более когда разрядка повторилась (по видимому из-за не выключенного нештатного ГУ) уже при положительных температурах за бортом, скрежет в мозгу не давал спать даже соседям 😉
В общем, перерыл я инет и понял, что мне нужно: 1) Зарядник для АКБ. 2) Jump Starter.

Вот о втором пунке — jump starter-е и пойдет речь.

Перекопав инет, отзывы и предложения на просторах интернета и онлайн магазинах пришел к выводу, что китайцы дурят пусковыми токами и емкостями аккумуляторов, а если рассматривать что-то брендовое, то это стоит приличных денег. А по факту в принципе все девайсы, не зависимо от цвета, форм и «функционала» сводятся к тому, что внутри LiPo аккумуляторы, которые имея возможность отдать , хоть и кратковременно, но много тока, через блок защиты (не у всех моделей) в цепи между » авто крокодилами» и самими аккумуляторами, подключаются к севшему АКБ и «помогают» ему крутануть стартер. Вся остальная электроника этих jump starter-ов это зарядка с балансировкой (не у всех), и опция повербанка.
Ну вот тут я почти решился брать с Али подходящий мне по ёмкости, но обратил внимание на приписку по пусковому току и понял, что дизель это не бензин и токи пусковые сильно больше должны быть ( это относится и к самим АКБ). Ага, начал копать из чего делают девайсы китайцы и как дурят, и понял, что для моего движка весьма может быть мало того, что они заявляют как «вполне». А девайсы солидные, стоят приличных денег.
Учитывая, что я ранее упомянул о потребности покупки зарядник для АКБ (у мня своего нет). А так же то, что пользую различные аккумуляторы и давно хотел умную зарядку, решил :»А по чему бы не собрать простой jump starter на LiPo аккумуляторах и купить imax b6? Бюджет выходит сильно интересный учитывая возможность получить реальные пусковые токи под дизель!

Так вот теперь крик помощи к знатокам : «Стандартно» китайцы применяют в подобных устройствах LiPo 3S, что даёт нам 11.1 вольт. Что если взять 4S сборки ,тем самым получить 14.8 вольт? В бортовой сети это, как я понимаю допустимое напряжение? Стоит ли смотреть в направлении 4s или остановиться на 3s?

Аккумуляторы смотрел допустим 6000 мА/ч с показателями 50C/100C тока разрядки, что должно давать 300 ампер и 600 ампер в пике.
Нужно придумать ещё под эти токи защиту:
1) От переразряда
2) от переполюсовки и КЗ
3) отсекать lipo когда двигало заведется и генератор будет давать свои токи
4) защиту от перегрева

Конечно в перспективе получив работающий jump starter буду дорабатывать перефирией, как зарядка по usb смартфонов и иных девайсов, а так же ноутбука и иного оборудования работающего от 12вольт.

Простите если эта тема как-то где-то есть, но поискам по ключевым фразам на форуме я ничего не нашел, разве что частичное обсуждение элементов или частей из моих текущих задач. А хочется все в одном месте, да и в виде некого «пособия» для сделай сам , считаю весьма полезным.

В общем, спасибо за уделяемое время и жду помощи и советов. Топик буду редактировать по мере поступления «конструктивна», обсуждений а так же реализации сего.

Сообщение отредактировал ArtGlazov — 11.03.18, 23:18