Определить необходимую пусковую мощность стартера для заданных эксплуатационных условий.
Пусковые качества автомобильного двигателя оцениваются пусковой частотой вращения и средним моментом сопротивления.
Мощность пусковой системы автомобиля можно определить по формуле:
Рп =Мс*π*пс/(30* ηр ) ,
где: Мс - момент сопротивления двигателя, Н*м;
nс - пусковая частота вращения, об/мин;
ηр - КПД зубчатой передачи от якоря стартера к коленчатому валу (КПД
передачи равно 0,8-0,9).
Под пусковой частотой вращения понимают наименьшую для заданной температуры частоту вращения коленвала, при которой пуск двигателя обеспечивается за две попытки стартования продолжительностью 10 с для карбюраторных двигателей и 15 с для дизелей с интервалами между попытками в одну минуту. Минимальная пусковая частота вращения зависит от температуры и определяется пусковыми характеристиками, представляющим и собой зависимости времени пуска двигателя от частоты вращения коленвала.
Момент сопротивления двигателя при пуске складывается из момента трения и момента, определяемого разностью работ сжатия и расширения заряда воздуха в цилиндрах.
При расчете требуемой пусковой мощности стартера определяют средний момент сопротивления в режиме установившегося прокручивания.
Для электростартерного пуска характерна высокая неравномерность вращения коленчатого вала. Коэффициент неравномерности зависит от частоты вращения вала, типа двигателя и числа цилиндров.
Неравномерность оказывает влияние на величину среднего момента сопротивления, который при электростартерном пуске двигателя внутреннего сгорания рассчитывают по эмпирической формуле:
, (H*м)
где: Vh - рабочий объем цилиндров двигателя, м3;
МС - момент сопротивления двигателя, Н*м;
ε- степень сжатия;
δН - коэффициент неравномерности вращения коленвала;
Rм - коэффициент, равный 3,8 для карбюраторных двигателей и 2,8 для
дизелей;
ν - кинематическая вязкость масла двигателя в начале пуска, Ст;
n - частота вращения коленчатого вала, об/мин.
Успешный пуск автомобильного двигателя зависит от взаимной увязки характеристик системы пуска и двигателя, а также от конструктивных и эксплуатационных факторов. Наибольшие трудности вызывает пуск двигателя при низких температурах.
Для каждого двигателя с определенной электростартерной системой при заданных марках топлива и масла двигателя существует предельная температура, ниже которой надежный пуск становится невозможным. От выбора типа и параметров электропусковой системы зависит срок службы и эксплуатационная надежность автомобиля.
Решение
Построим на одном графике зависимости Pn= f(n) для температурных условий (80°С; 0°С и -20°С).
Исходные данные
Вариант 23. КамАЗ – 5320
Дизельный двигатель: 50, 100, 150, 200 об/мин.
Значений кинематической вязкости масла (сСт)
Таблица 1
Температура, 0C сСт
80 53
0 1700
-20 9900
Минимальная пусковая частота вращения — это наименьшая частота вращения коленчатого вала, при которой пуск двигателя в заданных условиях происходит за две попытки старта продолжительностью по 10 с для бензиновых двигателей и по 15с для дизелей с перерывами между попытками 1 мин.
Рис. 1. Пусковые характеристики двигателей: а) – бензинового; б) – дизеля (1 - без средств облегчения пуска; 2 – с электрофакельным устройством).
Минимальные значения пусковой частоты вращения коленчатого вала определяются по зависимостям времени пуска от средней частоты вращения п коленчатого вала (рис. 1.1). Требуемые пусковые частоты вращения коленчатого вала для автомобильных бензиновых двигателей составляют 40 - 85 мин-1, а для дизелей — 50 - 200 мин-1. Минимальные пусковые частоты вращения коленчатого вала увеличиваются с понижением температуры, ростом вязкости масла и заметно снижаются при повышении числа цилиндров двигателя и использовании устройств для облегчения пуска.
Таблица 2
Температура, 0C Пусковая частота вращения, об/мин
80 50
0 150
-20 200
Vh - рабочий объем цилиндров двигателя, м3 – 0,01086
ε- степень сжатия – 17
δН - коэффициент неравномерности вращения коленвала – 0,8; 0,5; 0,25; 0,1. (определяем по графикам)
Проведем расчет
Mc1=390*0,01086*17+6*0,8+2,8*1+0,828*53*3,14*5030=308,04 Н*м
Pn1=308,04*3,14*5030*0,8=2015,08 Вт
Остальные значения запишем в таблицу 3
Таблица 3
n, об/мин 50 100 150 200
МC, (Н*м) 80°С 308,04 378,01 429,47 475,54
0°С 1302,80 1721,31 2037,28 2319,99
-20°С 3010,03 4026,72 4796,65 5485,49
Рn, (Вт) 80°С 2015,08 2472,85 2809,45 3110,84
0°С 25567,36 33780,77 39981,57 45529,80
-20°С 78762,45 105365,96 125512,25 143536,91
Рис. 2 – График зависимости Pn= f(n) для температурных условий (80°С; 0°С и -20°С)
Ответы на контрольные вопросы
1. Классификация стартеров.
Среди большого количества подобных электромагнитных двигателей различают всего 2 основных вида: стартеры с редуктором и без него.
С редуктором
Многие специалисты советуют использовать стартер с редуктором. Это обусловлено тем, что подобное устройство обладает сниженной потребностью тока для эффективной работы. Такие устройства будут обеспечивать кручение коленчатого вала даже при низком заряде аккумулятора. Также одним из самых важных плюсов такого устройства является наличие постоянных магнитов, которые сводят проблемы с обмоткой статора к минимуму. С другой стороны, при длительном использовании такого устройства есть вероятность поломки вращающей шестерни. Но к этому, как правило, приводит заводской брак или попросту некачественное производство.
Без редуктора
Стартеры, которые не имеют устройство редуктора обладают непосредственно прямым действием на вращение шестерни. В данной ситуации владельцы автомобилей, которые имеют без редукторные стартеры выигрывают в то, что такие устройства имеют более простую конструкцию и легко поддаются ремонту (читайте про ремонт стартера своими руками). Также стоит отметить, что после подачи тока на электромагнитный включатель происходит моментальное сцепление шестерни с маховиком. Это позволяет обеспечить весьма быстрое зажигание. Стоит отметить тот факт, что подобные стартеры обладают высокой выносливостью, а вероятность поломки из-за воздействия электричества сведена к минимуму
. Но устройства без редуктора имеют вероятность плохой работы при низких температурах.
2. Понятие об электромеханических характеристиках стартера.
Электромеханическими характеристиками называется зависимость основных параметров стартерного электродвигателя (напряжения, частоты вращения, момента, КПД, мощности) от тока стартера Iс. Удобство использования электромеханических характеристик для анализа работы системы электростартерного пуска объясняется возможностью совмещать их с вольт-амперными характеристиками аккумуляторных батарей.
3. Зависимость момента сопротивления прокручиванию двигателя автомобиля от конструктивных и эксплуатационных факторов.
Момент сопротивления прокручиванию вала двигателя приближенно выражается известной эмпирической зависимостью:
где n – параметр абсолютной вязкости масла, н•с/м2; Кс – постоянный коэффициент, зависящий от конструктивных особенностей двигателя.
4. Средства облегчения пуска двигателей.
Для пуска как карбюраторных двигателей, так и дизелей при температуре окружающей среды -30 °С должны применяться устройства облегчения пуска холодного двигателя, а при температуре — 40 °С и ниже — системы предпускового подогрева.
Наибольшее распространение получили устройства, облегчающие пуск дизелей. К ним относятся следующие устройства:
• устройства, повышающие температуру в конце такта сжатия (свечи подогрева и электрофакельный подогрев впускного воздуха);
• устройства, обеспечивающие калоризаторное воспламенение впрыснутого в цилиндры топлива (свечи накаливания);
• устройства, осуществляющие подачу легковоспламеняющейся жидкости в цилиндры двигателя.
Для бензиновых двигателей применяют устройства впрыскивания легковоспламеняющейся жидкости, имеющей компоненты с низкой температурой самовоспламенения. Применение таких жидкостей облегчает воспламенение топлива и повышает эффективность его сгорания. Пусковая жидкость впрыскивается в трубопровод или патрубок воздушного фильтра.
5. Электрические схемы управления стартером.
Все современные системы электростартерного пуска имеют дистанционное управление стартером. При дистанционном управлении стартерный электродвигатель соединен с аккумуляторной батареей с помощью тягового реле стартера. На автомобилях с дизельными двигателями это делается при помощи выключателя стартера, контакты которого рассчитаны на ток, потребляемый тяговым реле. На автомобилях с бензиновыми двигателями, у которых мощность стартера значительно ниже, тяговое реле включается через выключатель зажигания. Однако контакты последнего не рассчитаны на силу тока, потребляемую реле (30...40 А) в момент включения. Поэтому дополнительно устанавливается промежуточное реле стартера, контакты которого подключают обмотки тягового реле к батарее. Обмотка этого реле стартера включается через выключатель зажигания.
6. Каково назначение стартера?
Стартер – это устройство относительно маленьких размеров, которое, в силу своей конструкции, преобразовывает электрический поток энергии в механический. Из самого названия следует, что служит деталь для запуска двигателя.
Визуально, стартер – это небольшой мотор постоянного тока, который имеет механический привод. Он запускает первичное движение коленвала с частотой, необходимой для запуска ДВС и является обязательно составляющей электрического оборудования транспортного средства.
7. Как устроен стартер?
Принцип работы стандартного стартера автомобиля обусловлен работой следующих элементов:
Якорь
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
