Назначение системы запуска
Назначение пусковой системы - преобразование химической энергии, запасенной в аккумуляторе, в электрическую, затем в механическую энергию в электродвигателе стартера. Затем эта механическая энергия передается через шестерни и приводы от электродвигателя стартера к маховику двигателя.
После передачи и преобразования всей этой энергии начинает вращаться маховик двигателя.
Вращение должно быть достаточной скорости, чтобы позволить двигателю образовать горючую воздушно-топливную смесь, необходимую для запуска. Он должен поддерживаться во время начального сгорания достаточно долго, пока двигатель не сможет поддерживать работу.
Для этого используется стартер или пусковой двигатель.
Компоненты системы
Система запуска состоит из следующих компонентов:
Схема №2
- Аккумулятор
- Выключатель зажигания
- Пусковой двигатель в сборе
- EWS (если оборудован)
- Защитный выключатель стартера
- Кабели и жгуты проводов
Аккумулятор
Батарея является основным источником ЭДС в автомобиле. Автомобильный аккумулятор - электромеханическое устройство, обеспечивающее разность потенциалов (напряжение). Аккумулятор не запасает электрическую энергию. Он запасает химическую энергию, которая преобразуется в электрическую по мере разряда.
Вся энергия для запуска автомобиля отбирается от аккумулятора. Состояние заряда и емкость батареи являются важными факторами способности двигателя запускаться, особенно в холодных и суровых условиях.
Выключатель зажигания
Выключатель зажигания подает запрос в модуль EWS для начала последовательности запуска. Выключатель обеспечивает питание модуля EWS только тогда, когда выключатель удерживается в исходном положении. При отпускании переключатель возвращается в KL15 положение.
Электродвигатель электростартера
Стартерный двигатель обеспечивает механическую энергию для вращения двигателя через прямой или зубчатый редукторный привод.
Основными компонентами стартерного двигателя являются
- Вал якоря (1)
- Обмотка якоря (2)
- Набор якорей (3)
- Коммутатор (4)
- Полюса Обувь (5)
- Катушка возбуждения (6)
- Угольные щетки (7)
- Щеткодержатель (8)
Схема №3
Арматура
Узел якоря состоит из вала якоря, обмотки якоря, пакета якоря и коммутатора. Тонкие железные штамповки ламинируют вместе для формирования стопки или сердечника. Пазы на внешней стороне пластин удерживают обмотки якоря. Обмотки закольцованы вокруг сердечника и соединены с коммутатором. Каждый сегмент коммутатора изолирован от соседних сегментов. Коммутатор может иметь до 30 сегментов. В центральное отверстие пластин вставлен стальной вал с изолированным от вала коллектором.
Схема №4
Катушки возбуждения
Существует два типа катушек возбуждения
- Электромагнитный
- Постоянный магнит
Электромагнитный
Проволочные ленты или катушки, обернутые вокруг полюсного наконечника, прикрепленного к внутренней стороне корпуса стартера. Башмаки железных полюсов и корпус железного пускателя работают совместно для увеличения и концентрации прочности катушек возбуждения. Когда ток течет думал катушек поля сильные электромагнитные поля с северным и южным полюсами создаются.
Постоянный
В корпусе стартера размещено множество постоянных магнитов, изготовленных из сплава бора, неодима и железа. Использование постоянных магнитов позволяет исключить цепь возбуждения и обмотки и реализовать экономию веса на 50%.
Щетки
Щетки представляют собой электропроводящие скользящие контакты, обычно изготовленные из меди и углерода.
Щетки входят в контакт с коллектором и по мере того, как стартер начинает вращать щетки, реверсируют поток тока к якорю. Пусковые щетки переносят полный поток тока через мотор.
Соленоид
Соленоидный узел является неотъемлемой частью стартера и фактически представляет собой комбинированные реле и соленоид включения.
Соленоид выполняет две функции:
- Проталкивание шестерни вперед так, чтобы она вошла в зацепление с коронной шестерней двигателя.
- Замыкание подвижного контакта, обеспечение главного пути тока для стартера.
Соленоид имеет две обмотки.
- Втягивающая обмотка
- Удерживающая обмотка
Обе обмотки используются для втягивания плунжера и зацепления штыря, только удерживающая обмотка используется для удержания плунжера на месте.
Схема №5
Привод с зацеплением с шестерней
Узел подшипникового щита стартера содержит привод зацепления шестерни с шестерней, обгонную муфту, рычаг зацепления и пружину. Механизм привода отвечает за координацию тягового движения соленоидного переключателя и вращательного движения электродвигателя электростартера и передачу их на шестерню.
Стартер входит в зацепление с коронной шестерней на маховике посредством шестерни. Высокое передаточное отношение зубьев шестерни к зубьям маховика (между 10:1 и 15:1) позволяет преодолеть высокое сопротивление проворачивания коленчатого вала двигателя, используя относительно небольшой, но высокоскоростной стартерный двигатель.
Как только двигатель запустится и ускорится после прокрутки, шестерня должна автоматически «снять зацепление», чтобы защитить стартер. По этой причине стартер содержит обгонную муфту.
Привод стартера - обычный
В стартере с обычным приводом шестерня расположена непосредственно на валу якоря.
Шестерня и обгонная муфта образуют ведущий узел.
Узел привода перемещается по спиральному шлицу на валу якоря, так что когда привод приводится в движение соленоидом, происходит комбинированное осевое и вращательное движение, которое значительно облегчает зацепление шестерни.
Схема №6
Привод стартера - редуктор
По своей конструкции и функциям редукторные приводы во многом аналогичны обычным пускателям приводов. Основным отличием редукторного редукторного стартера является планетарная зубчатая передача, добавленная между рамой возбуждения и подшипниковым щитом привода. Такая конструкция позволяет использовать более мелкие и легкие стартеры.
Схема №7
Обгонная муфта
Во всех конструкциях стартеров вращательное движение передается через обгонную муфту. Обгонная муфта позволяет шестерне приводиться в движение валом якоря (или планетарным комплектом зубчатых передач), однако она разрывает соединение между шестерней и валом якоря, как только ускоряющий двигатель раскручивает шестерню быстрее стартера.
Обгонная муфта расположена между двигателем стартера и шестерней и предотвращает разгон якоря двигателя стартера до чрезмерной частоты вращения при запуске двигателя.
Схема №8
Схема №9
EWS
Система (системы) EWS предназначена для обеспечения электронной противоугонной защиты транспортного средства посредством использования кодированных ключей и кодированной передачи данных между EWS и модулем управления двигателем. Стартер и модуль управления двигателем блокируются до тех пор, пока не будет распознан правильно закодированный ключ и не будет установлен правильный код между EWS и модулями управления двигателем.
Поскольку реле стартера размещается внутри и управляется блоком управления EWS, стартер не будет активироваться, если EWS не считает все входы (ключи, селекторный переключатель диапазона и т.д.) правильными.
Защитный выключатель стартера
Переключатель безопасности стартера является частью переключателя диапазона трансмиссии на автомобилях с автоматической трансмиссией и переключателя сцепления на автомобилях с механической трансмиссией.
Назначение переключателя - предотвратить пуск двигателя при включенной передаче автомобиля или не нажатом сцеплении. На автомобилях с EWS этот сигнал направляется непосредственно в модуль EWS для обработки.
Электродвигатель электростартера преобразует электрический ток во вращательное движение. При этом он преобразует электрическую энергию в механическую. Взаимодействие двух магнитных полей производит эту вращательную силу.
Катушки возбуждения (либо электромагнитные, либо постоянные), расположенные в корпусе, создают линии магнитного потока. Внутри стационарных катушек возбуждения находится якорь, петля из проволоки (проводника), один конец которой соединен с В +, другой - с В-. При подаче тока на якорь линии потока обхватывают петлю в одном направлении с одной стороны и в противоположном - с другой. Взаимодействие линий потока на якоре и линий потока от катушки возбуждения вызывает вращение якоря.
Якорь будет вращаться только до точки, где магнитная сила равна с обеих сторон. (Якорь 90 ° к линиям магнитного потока поля)
Чтобы якорь продолжал вращаться, необходимо поменять полярность или направление протекания тока на противоположное.
Через щетки и коммутатор ток реверсируется по мере равенства магнитных сил, заставляя якорь продолжать вращаться.
Это постоянное реверсирование тока в якоре обеспечивает непрерывное вращение.
Схема №10
Схема №11
Направление вращения определяют с использованием правила левой руки Фламандса.
Правило левой руки фламандцев
Основной закон двигателей, направление силы на проводе, который проводит ток, когда он находится в магнитном поле.
Схема №12
Для увеличения усилия на проводе (арматуре) выполните одно из следующих действий:
- Используйте больший ток.
- Используйте более сильное магнитное поле.
- Используйте большую длину провода в поле.
Для увеличения крутящего момента и частоты вращения в электродвигателе стартера добавляется больше обмоток в якоре, а поле имеет больше пар магнитов (либо постоянных, либо электромагнитных).
Крутящий момент и частота вращения стартера зависят от проводки катушек возбуждения. (электромагнитные катушки)
- Шунтирующая рана
- Последовательная рана
- Комплекс
Двигатели с шунтирующей обмоткой
В электродвигателях с шунтирующей обмоткой катушка возбуждения подключается параллельно якорю. Шунтирующий двигатель не уменьшает свой крутящий момент при увеличении частоты вращения. Шунтирующие двигатели не производят высокий крутящий момент.
Схема №13
Двигатели с последовательной намоткой
В двигателях с последовательной намоткой катушка возбуждения находится последовательно с якорем.
Ток течет к обмоткам возбуждения, затем к щеткам, коллектору и якорю обратно к щетке со стороны массы. Двигатель с последовательной намоткой будет развивать максимальный крутящий момент во время первоначального запуска, затем, когда частота вращения двигателя увеличивается, крутящий момент быстро падает из-за CEMF.
Схема №14
Двигатели с постоянными магнитами
Двигатели с постоянными магнитами устраняют всю проводку к катушкам возбуждения. Магнитное поле создается постоянным магнитом без необходимости обмотки и полюсных наконечников. Магниты используют концентрирующие поток кусочки для направления магнитного поля.
Схема №15
Схема №16
Двигатели с составной обмоткой
Двигатели с составными обмотками имеют некоторые катушки возбуждения, соединенные последовательно с якорем, а некоторые параллельно. Такая конфигурация позволяет составному мотору развивать хороший пусковой момент и постоянную рабочую скорость.
ПримечаниеCEMF - Counter Electromotive Force Напряжение, производимое в самом стартерном двигателе посредством электромагнитной индукции. Это напряжение действует против напряжения питания от аккумулятора. Двигатели должны быть спроектированы таким образом, чтобы управлять CEMF для оптимальной работы.
Соленоид выполняет следующие функции
- Потяните шестерню, чтобы зацепить маховик
- Удерживайте шестерню в зацеплении с маховиком при стартовом вращении.
- Завершите электрическую цепь от аккумулятора до щеток стартера.
- Отвести шестерню от маховика.
Схема №17
Для вытягивания и удержания шестерни, сцепленной с маховиком, используются две обмотки.
Втягивающая обмотка
Более сильная из двух обмоток, используется для втягивания шестерни в зацепление.
Эта обмотка освобождается при завершении цепи стартера.
Обмотка удержания
Используется для того, чтобы помочь втягивающей обмотке первоначально переместить шестерню, затем удерживает шестерню в зацеплении с маховиком.
На соленоид поступает сигнал 50, запитывающий обе обмотки. Обмотки заставляют якорь втягиваться в катушки, надавливая на пружину, вызывая замыкание подвижных контактов. Втягивающая обмотка освобождается, стартер начинает поворачиваться. При снятии сигнала 50 мощность теряется на удерживающую обмотку, давление пружины выталкивает якорь из катушки, подвижные контакты размыкаются и шестерня возвращается в положение покоя.
ПримечаниеНапряжение батареи критично. Комбинация втягивающей обмотки и удерживающей обмотки может иметь достаточную мощность для зацепления шестерни. Когда подвижные контакты закончены и в систему добавлена повышенная нагрузка стартерного двигателя, низкое напряжение заставит удерживающую обмотку освободить шестерню. Если сигнал 50 все еще присутствует, втягивающая обмотка снова будет способствовать втягиванию шестерни в зацепление, и цикл начинается снова. Это дает «щелкающий» шум от стартера.
Привод шестерни
Ведущая шестерня прикреплена к обгонной муфте роликового типа, которая через винтовой вал соединена шлицами с якорем стартера. В покое давление пружины в клиновых роликах обгонной муфты между валом шестерни и обоймой ступицы муфты. Это блокирует шестерню в сцеплении. При пуске сцепление и шестерня вращаются как одно целое.
Когда скорость двигателя превышает скорость стартера, шестерня толкает ролики, против давления пружины, в более широкую область. Такое движение роликов позволяет шестерне поворачиваться независимо от якоря стартера, не вызывая перерегулирования якоря.
При отпускании обмоток соленоида узел сцепления оттягивается от маховика за счет давления пружины.
