Богатырев А.В., Есеновский-Лашков Ю.К. и др. Автомобили

Подождите немного. Документ загружается.

рации: проверку уровня электролита, измерение его плотности,

проверку напряжения нагрузочной вилкой.

Уровень электролита проверяют с помощью стеклянной трубки

диаметром 5...6 мм. Для этого трубку опускают через горловину

крышки каждого аккумулятора до упора в предохранительную

сетку, затем закрывают большим пальцем свободный конец труб-

ки. Вынув трубку, определяют столб жидкости в ней. Уровень дол-

жен быть

10... 15

мм. При меньшем уровне доливают в отсек акку-

мулятора дистиллированную воду.

Плотность электролита измеряют денсиметром. Температура

электролита должна быть 20...30°С. При меньшей температуре

надо пересчитать плотность с учетом поправки приведения к

плотности при 25 °С. Ориентировочно изменение температуры на

15 °С соответствует изменению плотности на 0,01 г/см

. Если

плотность электролита в отдельных банках отличается более чем

на 0,01 г/см

, ее следует выровнять, доливая электролит плотнос-

тью 1,4 г/см

или дистиллированную воду. Доливать этот электро-

лит нужно в полностью заряженную батарею. После проверки ба-

тарею подвергают непродолжительному заряду (на двигателе) и

дают ей постоять 1...2ч, чтобы плотность во всех аккумуляторах

выровнялась.

Для определения степени заряженности батареи по плотности

электролита можно использовать данные таблицы 26.1.

26.1.

Соотношение между степенью заряженности батареи и плотностью электролита

Степень заряженности

Плотность электролита, г/см

, для климата

аккумуляторной батареи, %

холодного умеренного

100 1,29...1,31 1,23...1,27

75 1,25...1,27 1,19...1,23

50 1,21...1,23 1,15...1,19

Напряжение батареи проверяют нагрузочной вилкой в режиме,

соответствующем пуску горячего двигателя. Показания вольтмет-

ра вилки при измерении под нагрузкой должны соответствовать

следующим данным:

Напряжение аккумулятора, В 1,7...1,8 1,6...1,7 1,5...1,6 1,4...1,5

Степень заряженности, % 100 75 50 25

При этой проверке напряжение должно быть постоянным в те-

чение не менее 5 с. Пробки должны быть завернуты. Аккумулято-

ры, плотность которых менее 1,2 г/см

, проверять вилкой под на-

грузкой не рекомендуется.

Батарею, разряженную более чем на 25 % зимой и 50 % летом,

следует снять с автомобиля и поставить на подзарядку.

Эксплуатация аккумуляторных батарей. Во время эксплуатации

440

прежде всего нужно выдерживать требования к плотности элект-

ролита и его химической чистоте. Электролит приготовляют из

специальной аккумуляторной серной кислоты и дистиллирован-

ной воды. При этом нужно использовать керамическую, пласт-

массовую, эбонитовую посуду и лить тонкой струйкой кислоту в

воду. В противном случае возможны выбросы паров воды с кисло-

той и даже ожоги.

Батареи следует содержать в сухом чистом виде, периодически

контролируя плотность электролита.

Плотность электролита стандартизована для различных клима-

тических зон (табл. 26.2).

26.2.

Плопккпъ электролита для различных климатических зов

Климат со средней температурой

в январе, 'С

Время года

Плотность электролита, приведенная

к 25 'С, г/см

Климат со средней температурой

в январе, 'С

Время года

заливаемого

в заряженной

батарее

Очень холодный, от -50 Зима

1,28

1,3

до-30

Лето

1,24

1,26

Холодный, от -30 до -15

Круглый год

1,26

1,28

Умеренный, от -15 до -8

1,24

1,26

Теплый влажный, от 0 до 4

1,2

1,22

Жаркий сухой, от -15 до +4

» 1,22 1,24

Примечание. Допустимое отклонение плотности электролита от значений,

приведенных в таблице, ±0,01 г/см

Батареи часто выпускают в сухозаряженном исполнении. Для

введения ее в эксплуатацию после периода от 20 мин до 2 ч от мо-

мента заливки электролита проверяют его плотность. Если сниже-

ние плотности не превышает 0,03 г/см

от плотности заливаемого

электролита, батарею устанавливают на автомобиль. При большем

снижении батарею необходимо подзарядить. При необходимости

срочного ввода батареи в эксплуатацию допускается устанавли-

вать ее без проверки плотности, если она хранилась не более

1 года, а температура электролита не ниже 15

С.

Во время эксплуатации нельзя допускать полной разрядки ба-

тарей. Стартер следует включать на 20...40 с, после чего дать бата-

рее «отдых» на

1... 1,5

мин. Во время движения надо следить за по-

казаниями амперметра или вольтметра, контролируя подзарядку

батареи.

Хранение аккумуляторных батарей. На хранение можно устанав-

ливать батареи, не залитые электролитом, и батареи с электроли-

том, снятые с автомобиля. Батареи хранят в сухом чистом виде.

Сухие батареи хранят в неотапливаемом помещении при темпера-

туре воздуха не ниже -50 °С. Срок хранения не более

лет.

Батареи с электролитом (в заряженном состоянии) хранят в

441

сухом прохладном помещении при температуре не выше

°С и не

ниже -30 °С. Допустимый срок хранения до 1 года, если темпера-

тура не выше 0 °С, и до 9 месяцев при большей температуре. При

низких температурах возможно замерзание электролита разряжен-

ных батарей. В зависимости от плотности электролит замерзает

при следующих температурах:

Плотность, г/см

1,00 1,14 1,20 1,25 1,30 1,35

Температура замерзания, 0 -13 -27 -52 -70 -49

При постановке на хранение плотность электролита должна

быть доведена до 1,28 г/см

. Раз в месяц батареи проверяют и при

снижении плотности более чем на 0,04 г/см* подзаряжают их то-

ком 0,1С

Контрольные вопросы и задания

1. На каких режимах работы автомобиля электроснабжение потребителей

обеспечивает генератор? 2. Из каких приборов и машин состоит генераторная ус-

тановка? 3. Перечислите преимущества генераторов переменного тока. 4. Какой

прибор обеспечивает защиту аккумуляторной батареи от разряда при неработаю-

щих двигателе и генераторе? 5. Какие причины влияют на выходное напряжение

генератора? 6. В чем состоит принцип регулирования напряжения, создаваемого

генератором? 7. Перечислите составные части генератора. 8. Что является основ-

ным чувствительным элементом транзисторного регулятора напряжения? 9. Пере-

числите операции ТО-2 генераторной установки. 10. Почему в качестве стартер-

ных применяют в основном кислотно-свинцовые аккумуляторные батареи?

11. Какие показатели характеризуют аккумуляторную батарею? 12. Что такое ем-

кость батареи? 13. Расшифруйте маркировку батареи. 14. Какое предельное напря-

жение разряда можно допускать в процессе эксплуатации? 15. Перечислите пра-

вила технического обслуживания аккумуляторных батарей.

Глава 27

СИСТЕМА ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПУСКА

27.1. НАЗНАЧЕНИЕ, ТРЕБОВАНИЯ, КОМПОНОВОЧНЫЕ СХЕМЫ

Система пуска представляет собой комплекс устройств, пред-

назначенных для принудительного вращения коленчатого вала

при пуске двигателя.

Требования к системе пуска: обеспечение пусковой частоты

вращения при различных условиях эксплуатации автомобиля, вы-

сокая надежность, малые габаритные размеры и удельная масса,

возможность автоматизации процесса пуска.

При пуске двигателя пусковое устройство (стартер) должно

обеспечить заданную (пусковую) частоту вращения п

. Это необ-

ходимо для создания в камере сгорания в конце такта сжатия дос-

таточного давления и требуемой температуры смеси (в дизеле

—

воздуха). Только в этом случае смесь может воспламениться и об-

442

разовать надежный фронт распространения пламени по всей ка-

мере сгорания. Для карбюраторных двигателей пусковая частота

вращения составляет 40...80 мин

-1

, для дизелей — 150...300 мин

-1

Большая частота вращения для дизелей обусловлена тем, что для

воспламенения топлива, впрыскиваемого форсункой, нужна более

высокая температура, чем в карбюраторных двигателях.

Для обеспечения такой частоты вращения стартер должен пре-

одолеть момент сопротивления двигателя при пуске

Л/

= Л/

+М

СЖ

+ Л4,

где Л/

—момент сил трения; Л/

сж

—момент сил сжатия смеси;

Л/у —

момент сил

инерции.

Момент сил трения Л/

вызывается трением во всех парах тре-

ния механизмов двигателя (в КШМ, ГРМ, насосах и др.) и зависит

от мощности (литража), числа цилиндров, технологии изготовле-

ния, а также от вязкости масла, на которую сильно влияет темпе-

ратура масла (окружающего воздуха). Существуют эмпирические

зависимости для определения этого момента:

для четырехцилиндровых двигателей

= 8,58 К

(0,24 + 0,033 nj 100)v°'

;

восьмицилиндровых двигателей

Л/

= 8,58

(0,11

+ 0,022fl

/100)v°'

где

—вязкость масла при соответствующей температуре, сСт;

—

литраж дви-

гателя, л.

Момент сил сжатия смеси Л/

сж

действует только первые пол-

оборота (в четырехцилиндровых двигателях), а затем компенсиру-

ется в процессе расширения газов в других цилиндрах.

Момент сил инерции

действует в первые 2...3 с, когда часто-

та вращения коленчатого вала увеличивается от 0 до п

. Однако в

начальный момент трогания он достигает больших значений, так

как угловое ускорение е

при этом очень большое: Mj= I

(здесь

—

момент инерции двигателя).

Различают системы пуска инерционные, пневматические, гид-

ропневматические, электрические и механические (ручные и с по-

мощью вспомогательного двигателя внутреннего сгорания). В ос-

новном применяют электрическую (электростартерную) систему,

которая лучше остальных систем отвечает перечисленным ранее

требованиям.

Электрическая система состоит из аккумуляторной батареи,

стартера, механизма привода, цепи управления и средств облегче-,

ния пуска.

При включении (в замке зажигания) контактов 2 (рис. 27.1, а)

443

Рис. 27.1. Схема стартера (в)

его характеристики (б):

—

аккумуляторная батарея; 2— контакты включателя; 3— обмотка электромагнита и тягово-

го реле; сердечник реле; 5— пружина; б—

рычаг;

7— шестерня; 8—

вал;

—

венец махо-

вика; /0— электродвигатель; //—контакты; /2— контактный

диск;

/, //

—

характеристики со-

ответственно при +25 и -25

*С;

М, N,

п —

соответственно момент, мощность и частота враще-

ния вала стартера

включается в цепь тяговое реле 3. Его сердечник 4 перемещается

магнитным полем обмоток, поворачивает рычаг 6 и перемещает

шестерню 7, вводя ее в зацепление с венцом маховика Р. Одновре-

менно контактный диск 12 замыкает силовые контакты 11, вклю-

чая питание обмоток стартера от батареи 1. Стартер

—

это специ-

альный электродвигатель с оборудованием управления. Он враща-

ет маховик основного двигателя, обеспечивая его пуск. После пус-

ка водитель, поворачивая ключ зажигания, разрывает контакты 2,

реле обесточивается, пружина 5 отодвигает сердечник 4 (на рисун-

ке вправо) и шестерня 7 выводится из зацепления с венцом махо-

вика.

В начальный момент трогания двигателя для создания высоко-

го момента стартер потребляет ток 100...500 А и более. Такой ре-

жим может обеспечить стартерная аккумуляторная батарея. При

работе системы электроснабжения (во время движения автомоби-

ля) батарея работает циклически: то заряжается, то разряжается.

Токи обычно не превышают (0,5...0,7) С

о- При пуске батарея раз-

ряжается, создавая ток силой (2...5) С

о- Развиваемая батареей

мощность должна быть соизмерима с мощностью стартера. В ус-

ловиях эксплуатации система пуска работает с большой нагруз-

кой. Так, в городских условиях средняя частота включений двига-

теля составляет 22...28 раз на 100 км пути.

444

27.2. СТАРТЕРЫ

Электромеханические характеристики стартеров. В качестве

стартеров применяют электрические двигатели постоянного тока,

подразделяя их на двигатели последовательного, параллельного и

смешанного возбуждения. Это определяется способом подключе-

ния обмотки возбуждения относительно обмотки якоря. У двига-

телей с параллельным подключением обмотки возбуждения ток в

ней не зависит от тока нагрузки (тока якоря). Поэтому электроме-

ханическая характеристика такого двигателя достаточно стабиль-

ная, т. е. частота вращения практически не меняется с ростом мо-

мента нагрузки.

В электродвигателях последовательного возбуждения ток в об-

мотке возбуждения равен току в обмотке якоря и магнитный по-

ток Ф пропорционален току якоря /

, т. е. Ф = £

(здесь £

—

ко-

эффициент пропорциональности). В результате этого электроме-

ханическая характеристика двигателя имеет «падающий» харак-

тер, т. е. с уменьшением момента сопротивления на валу двигателя

частота вращения увеличивается (рис. 27.1, б). При «нулевой» на-

грузке двигатель идет «в разнос», т. е. частота вращения растет

неограниченно. Двигатели последовательного возбуждения чаще

всего применяют в качестве стартеров пуска основных двигателей.

В начальный момент пуска они могут создать большой вращаю-

щий момент при малых частотах вращения.

В некоторых случаях применяют стартеры со смешанным воз-

буждением, характеристика которых занимает промежуточное по-

ложение.

Исходя из этих условий, можно определить вид кривой

мощности: N

В начале характеристики сост^ 0, в конце

ст

= 0, т. е. в обоих случаях мощность двигателя равна нулю.

Максимум мощности соответствует середине характеристики.

Нужно иметь в виду, что характеристики стартеров во многом

зависят от характеристик аккумуляторов. С изменением их пара-

метров меняются параметры стартера, что показано на совместной

характеристике стартера и аккумуляторной батареи. При темпера-

туре -25 °С характеристика стартера (кривые II) более пологая по

сравнению с характеристикой при +25

С (кривые /), а мощность,

которую он может развивать, почти в 1,5 раза ниже.

Механизм привода служит для соединения стартера с основным

двигателем и разъединения их в начале работы основного двигате-

ля. Механизм привода должен обеспечивать безударное включе-

ние шестерен, пусковую частоту вращения коленчатого вала, ввод

шестерни стартера в зацепление раньше или одновременно с по-

дачей тока в обмотки электродвигателя, отключение стартера и

вывод шестерен из зацепления в начале работы основного двига-

теля.

Безударное соединение шестерни стартера с венцом маховика

445

достигается скруглением торцов зубьев и вращением ее при вводе

в зацепление. Передаточное число от вала стартера к валу основ-

ного двигателя (отношение числа зубьев венца маховика к числу

зубьев шестерни стартера) составляет

10... 15.

Это обеспечивает не-

обходимую пусковую частоту вращения коленчатого вала. После

пуска двигателя частота вращения его коленчатого вала составляет

800... 1200 мин"

. В этом случае уже двигатель может вращать вал

стартера с частотой л

ст

= (800...1200)15 = 12000...18000мин"

. На

такую частоту вращения стартер не рассчитан

—-

он выйдет из

строя. Для разъединения стартера и основного двигателя устанав-

ливают муфты свободного хода (МСХ).

Устройство роликовой МСХ. В ведущей 4 и ведомой 7 обоймах

(рис. 27.2, а) выполнены пазы специального профиля

—

с неболь-

шим конусом. В этих пазах установлены ролики 3, поджатые пру-

жинами 10. Когда внешняя обойма является ведущей, ролики за-

катываются в пазы, заклинивают обе обоймы и все устройство

МСХ вращается как единое целое. Когда внутренняя обойма

—

ве-

дущая, ролики выкатываются в широкую часть паза, разъединяя

обоймы. Итак, когда стартер является ведущим (до начала работы

двигателя), муфта свободного хода заклинивает шестерню на валу

стартера. После пуска двигатель начинает работать устойчиво и

становится ведущим. Тогда муфта разблокирует соединение «шес-

терня

—

вал стартера» и вал начнет вращаться отдельно.

При передаче больших вращающих моментов (в автомобилях

КамАЗ, КАЗ) роликовая муфта работает ненадежно, поэтому здесь

применяют храповую муфту свободного хода. Ведущая часть 9 хра-

повой муфты навинчена на направляющую втулку 1 (рис. 27.2, б),

соединенную шлицами с валом стартера. Ведомая часть муфты

выполнена заодно с шестерней 15 привода стартера. Обе части

12 3 456 7 8

А-А

4 5 6789

10111213141516

Рис. 27.2. Муфты свободного хода:

—

роликовая: /—втулка; 2— кожух; 3

—

ролик; 4

—

ведущая обойма (муфта); 5, 6— ограни-

чительные шайбы; 7—ведомая обойма (шестерня); втулки; 9— направляющий плунжер;

10— пружина;

11 —

упор; б

—

храповая: 1

—

втулка; 2— стопорное кольцо; 3

—

шлицы; 4— ре-

зиновый демпфер; 5

—

корпус; б

—

опорная шайба; 7— пружина; 8— ходовая резьба; 9— веду-

щая полумуфта; 10— коническая втулка; И

—

замковое кольцо; 12— направляющий штифт;

13— сухарь; 14, 16— подшипники; 15— ведомая полумуфта (шестерня привода стартера)

446

поджаты пружиной 7. Зубья храповой муфты выполнены так, что

вращение возможно только в одну сторону.

При прокручивании вала двигателя обе части муфты прижаты

одна к другой и передают вращение коленчатому валу. После на-

чала работы двигателя ведомая часть, вращаясь быстрее вместе с

шестерней, отжимает благодаря скосу зубьев ведущую часть (на

рисунке влево) и разъединяет стартер и двигатель. Чтобы предотв-

ратить прощелкивание зубьев храповика, имеется блокировочное

устройство, которое удерживает обе части в разъединенном состо-

янии. Внутри ведомой части на штифтах

установлены три суха-

ря 13, своей конической поверхностью упирающиеся в коничес-

кую поверхность втулки 10, которая установлена внутри ведущей

части. При расжатии ведущей и ведомой частей сухари под дей-

ствием возникающей центробежной силы отбрасываются от цент-

ра, скользя по штифтам 12. Упираясь в торец конусной втулки,

они удерживают зубья в разъединенном состоянии. После выклю-

чения стартера и вывода шестерни 15 из зацепления центробеж-

ные силы исчезают и пружина возвращает втулку и сухари в пер-

воначальное положение.

Вывод шестерни из зацепления у большинства стартеров про-

исходит после отключения питания стартера за счет вращения ше-

стерни по винтовой нарезке вала, направление витков которой

противоположно направлению вращения»

Электрическое управление стартером в современных автомоби-

лях почти везде дистанционное. При таком управлении электро-

двигатель стартера соединяется с аккумуляторной батареей с по-

мощью тягового реле стартера.

На автомобилях с карбюраторными двигателями оно включает-

ся через замок зажигания и реле стартера. Замыкая контакты S1

(рис. 27.3, а) замка зажигания установкой ключа зажигания в по-

ложение «Стартер», включают в работу тяговое реле К1. Якорь

электромагнита через рычаг перемещает шестерню привода до со-

единения с венцом маховика двигателя и в конце ее хода замыкает

контакты К11 силовой цепи от аккумулятора к щеткам стартера.

Такая система позволяет обеспечить пуск при малом токе через

контакты замка зажигания, пропуская большой ток через силовые

контакты цепи питания стартера.

После пуска двигателя срабатывает муфта свободного хода, ше-

стерня выходит из зацепления, а при установке ключа в положе-

ние «Зажигание» обесточивается реле К1 и размыкаются контакты

К 1.1.

В стартерах применяют двухобмоточные тяговые реле. Втягива-

ющая обмотка ВО реле включена в цепь стартера последователь-

но, а удерживающая УО—параллельно (рис. 27.3, б). Такие реле

позволяют снизить расход энергии батареи. При замыкании кон-

тактов реле КРС.

ток от аккумулятора проходит по обеим обмот-

кам

—

ВО и У О, якорь втягивается в обмотки, перемещая шестер-

447

TSB 0В2

Т-

К1

Рис. 27.3. Электрическая схема управления

стартером СТ221 и схема работы двухобмоточного

тягового реле

ню и замыкая контакты KTP.L Эти контакты шунтируют ВО

(рис. 27.3, в), и ток идет только через УО.

После пуска двигателя контакты

КРС. 1

размыкаются (рис. 27.3, г)

и ток через ВО идет в обратном направлении. Так как число вит-

ков обеих обмоток, а следовательно, и сила проходящего по ним

тока одинаковые, то суммарное действие обмоток ВО и У О равно

нулю. Якорь реле пружиной возвращается в исходное положение,

размыкая контакты КРС.1.

В стартерах для пуска дизелей контакты замка зажигания вклю-

чают сначала промежуточное реле, а затем тяговое. Это обусловле-

но тем, что для включения тягового реле требуется ток силой

30...40 А, на который не рассчитаны контакты замка зажигания.

Для предотвращения включения стартера на работающем дви-

гателе в последние модели стартеров введено специальное реле

блокировки. Оно реагирует на сигналы специальных датчиков.

Ими могут быть датчики частоты вращения (тахометры), давления

масла в смазочной системе. Но чаще всего реле реагирует на но-

минальное напряжение генератора, т. е. когда генератор выраба-

тывает номинальное напряжение, все реле стартера не срабатыва-

ют. Сигнал напряжения снимается с одной из фаз генератора или

с дополнительной специальной обмотки.

Устройство стартеров. Электростартер состоит из объединен-

ных в одном агрегате электродвигателя, механизма привода и сис-

темы управления. Конструкции большинства моделей стартеров

однотипные.

В качестве примера на рисунке 27.4 показан стартер CT130-A3,

устанавливаемый на ЗИЛ-431410. Он работает от батареи СТ-90,

448

развивает мощность 1,8 кВт при 1400 мин"

, а при полном тормо-

жении (стоповый режим) создает момент 22,5 Н

•

м и потребляет

ток 700

А.

Обмотки возбуждения электродвигателя стартера выпол-

нены из провода прямоугольного сечения, изоляция между ними

—

картон. Каждая катушка после намотки оплетена хлопчатобумаж-

ной лентой, пропитанной лаком. Якорь собран из пластин электро-

технической стали. В его пазах уложена обмотка также из привода

прямоугольного сечения. Концы секций обмотки соединены че-

канкой и пайкой с пластинами (ламелями) коллектора. Ламели вы-

полнены из меди, прокладки между ними

—

из миканита, слюди-

нита или слюдопласта толщиной 0,4...0,9 мм. К коллекторной

крышке крепятся щеткодержатели, в которых установлены графи-

товые щетки. Они плотно прижимаются к ламелям пружинами. Две

щетки соединены с «массой»; две, изолированные от корпуса,

—

обмотками возбуждения и далее с выводной клеммой.

Механизм привода стартера размещен на валу якоря в крышке

22. Вал имеет винтовую нарезку для перемещения шестерни, ход

которой регулируют винтом

11.

Рис. 27.4. Стартер CT130-A3:

—

обмотка якоря; 2

—

обмотка возбуждения; 3

—

полюсный башмак; 4—контакты тягового

реле; 5

—

контакт добавочного резистора; 6— силовой контакт; 7— якорь тягового реле; $—

винт-тяга; 9—защитный кожух; 10

—

рычаг; 11— регулировочный винт; 12— крышка со сто-

роны привода; 13— упорное кольцо; /4 —шестерня; 15

—

муфта свободного хода; 16—демп-

ферная пружина; 17— муфта; /£—корпус; 19— якорь; 20— защитная лента; 21

—

кол-

лектор; 22— крышка

449