Войти
Автомобильный стартер (больший цилиндр). Меньший объект наверху - это соленоид стартера, который управляет мощностью стартера. A стартер (также самозапуск, проворачивающий двигатель, или стартер ) - устройство, используемое для вращения (проворачивания) двигателя внутреннего сгорания, чтобы запустить двигатель от собственной мощности. Стартеры могут быть электрическими, пневматическими или гидравлическими. В случае очень больших двигателей стартером может быть даже другой двигатель внутреннего сгорания.
Двигатели внутреннего сгорания - это системы обратной связи, которые после запуска полагаются на инерцию каждого цикла, чтобы инициировать следующий цикл. В четырехтактном двигателе третий такт высвобождает энергию из топлива, приводя в действие четвертый (выпускной) такт, а также первые два (впускной, сжатый) такт следующего цикла, а также запитывая двигатель внешняя нагрузка двигателя. Чтобы запустить первый цикл в начале любого конкретного сеанса, первые два хода должны приводиться в действие каким-либо другим способом, а не от самого двигателя. Для этой цели используется стартер, и он не требуется, если двигатель запускается и его контур обратной связи становится самоподдерживающимся.
Зубчатый венец стартера на его маховике 
Воспроизведение мультимедиа Ручной запуск дизельного двигателя лодки в Озере Инле (Мьянма ).
Электрический самосвал 1920-х годов стартер для двигателя дирижабля 
Типичный электрический стартер, установленный под и к задней части автомобильного двигателя 
Двухтактный двигатель Норберта Риделя в стиле APU стартер для турбореактивного двигателя Jumo 004 До появления стартера двигатели запускались разными способами, включая заводные пружины, цилиндры с порохом и приводимые в движение человеком такие методы, как съемная рукоятка кривошипа, которая зацеплялась за переднюю часть коленчатого вала, натягивая пропеллер самолета, или натягивание троса, намотанного на шкив с открытой поверхностью.
Метод ручного запуска обычно использовался для запуска двигателей, но это было неудобно, сложно и опасно. Поведение двигателя при запуске не всегда предсказуемо. Двигатель может дать откат, что приведет к внезапному обратному вращению. Многие ручные стартеры включают в себя однонаправленное проскальзывание или разблокировку, так что после начала вращения двигателя стартер отсоединяется от двигателя. В случае отдачи обратное вращение двигателя может внезапно задействовать стартер, что приведет к неожиданному и резкому рывку рукоятки, что может привести к травме оператора. Для стартеров со шнуром отдача может подтолкнуть оператора к двигателю или машине или повернуть шнур и ручку стартера на высокой скорости вокруг шкива стартера. Даже несмотря на то, что кривошипы имели механизм обгонной муфты, при запуске двигателя кривошип мог начать вращаться вместе с коленчатым валом и потенциально ударить человека, запускающего двигатель. Кроме того, необходимо было уделить внимание задержке искры, чтобы предотвратить обратный разряд ; с расширенной настройкой искры двигатель может дать задний ход (работать задним ходом), потянув за него рукоятку, поскольку механизм защиты от выбега работает только в одном направлении.
Несмотря на то, что пользователям советовали сжимать пальцы рук и большой палец под рукоятку и тянуть вверх, операторы чувствовали себя естественными, хватаясь за рукоятку пальцами с одной стороны, а большим - с другой. Даже простой ответный удар может привести к перелому большого пальца руки; можно было получить сломанное запястье, вывих плеча или хуже. Более того, все более крупные двигатели с более высокой степенью сжатия делали ручной запуск более сложным с физической точки зрения задачей.
Первый электростартер был установлен на Arnold, адаптацию Benz Velo, построенного в 1896 году в Ист-Пекхэм, Англия, инженера-электрика Х.Дж. Доусинга.
В 1903 году изобрел и запатентовал первый электрический стартер в Америке США. Патент 0,745,157.
В 1911 году Чарльз Ф. Кеттеринг вместе с Генри М. Леландом из Dayton Engineering Laboratories Company (DELCO ) изобрели и зарегистрировали США Патент 1,150,523 на электрический стартер в Америке. (Кеттеринг заменил ручную рукоятку на NCR кассовых аппаратах на электродвигатель пятью годами ранее.)
Один аспект изобретения заключался в реализации того, что относительно небольшой двигатель, приводимый в действие более высоким напряжением и током, чем это было бы возможно для непрерывной работы, мог бы обеспечить достаточно мощности для запуска двигателя. При требуемых уровнях напряжения и тока такой двигатель сгорит за несколько минут непрерывной работы, но не за несколько секунд, необходимых для запуска двигателя. Стартеры были впервые установлены на Cadillac на серийных моделях в 1912 году, и эта же система была принята на вооружение Lanchester позже в том же году. Эти стартеры также работали как генераторы, когда двигатель работал, и эта концепция теперь возрождается в гибридных автомобилях.
. Хотя электрический стартер должен был доминировать на автомобильном рынке в 1912 году., было несколько конкурирующих типов стартеров: автомобили Adams, SCAT и Wolseley с прямым воздушным стартером, а Sunbeam представляли двигатель с воздушным стартером с аналогичным подходом. к тому, который используется для электрических стартеров Delco и Scott-Crossley (то есть зацепление с зубчатым венцом на маховике). Автомобили Star и Adler имели пружинные двигатели (иногда называемые часовыми двигателями), которые использовали энергию, запасенную в пружине, проходящей через редуктор. Если автомобиль не заводится, ручку стартера можно использовать, чтобы завести пружину для следующей попытки.
Одним из нововведений первого автомобиля Dodge, Model 30/35, представленного в 1914 году, был электрический стартер и электрическое освещение с 12-вольтовой системой (против шести вольт). это было обычным делом в то время) как стандартная установка на относительно недорогую машину. В Dodge использовался комбинированный стартер-генератор с постоянным током динамо, постоянно соединенным шестернями с коленчатым валом двигателя. Система электрических реле позволяла использовать его как двигатель для вращения двигателя для запуска, и как только кнопка стартера была отпущена, управляющее распределительное устройство вернуло устройство к работе в качестве генератора. Поскольку стартер-генератор был напрямую соединен с двигателем, не требовался метод включения и выключения моторного привода. Таким образом, он претерпевал незначительный механический износ и работал практически бесшумно. Стартер-генератор оставался особенностью автомобилей Dodge до 1929 года. Недостатком конструкции было то, что, будучи устройством двойного назначения, агрегат был ограничен как по мощности в качестве двигателя, так и по выходной мощности в качестве генератора, что стало проблемой. по мере увеличения объема двигателя и требований к электричеству автомобилей. Для управления переключением между режимами двигателя и генератора требовалось специализированное и относительно сложное распределительное устройство, которое было более подвержено отказам, чем контакты для тяжелых условий эксплуатации специального стартера. Хотя к 1930-м годам стартер-генератор уже не пользовался популярностью в автомобилях, эта концепция все еще использовалась для небольших транспортных средств и была подхвачена немецкой фирмой SIBA Elektrik, которая построила аналогичную систему, предназначенную в основном для использования на мотоциклах. скутеры, автомобили эконом-класса (особенно с двухтактными двигателями малой мощности)] и судовые двигатели. Они продавались под маркой Dynastart. Поскольку мотоциклы обычно имели небольшие двигатели и ограниченное электрическое оборудование, а также ограниченное пространство и вес, Dynastart был полезной функцией. Обмотки для стартер-генератора обычно встраивались в маховик двигателя, поэтому вообще не требовался отдельный блок.
Ford Model T полагался на руки до 1919 года; в течение 1920-х годов электрические стартеры стали почти универсальными для большинства новых автомобилей, что облегчило управление женщинам и пожилым людям. До 1960-х годов автомобили все еще были обычным делом снабжаться ручками стартера, и это продолжалось во многом позже для некоторых марок (например, Citroën 2CV до конца производства в 1990 г.). Во многих случаях кривошипы использовались для установки времени, а не для запуска двигателя, так как увеличение рабочего объема и степени сжатия делали это непрактичным. Автомобили коммунистического блока, такие как Ladas, часто еще в 1980-х годах имели заводной двигатель.
Для первых серийных немецких турбореактивных двигателей позже, во время Второй мировой войны, Норберт Ридель разработал небольшой двухтактный оппозитный бензиновый двигатель для запуска обоих Junkers Jumo 004 и BMW 003 авиационные газовые турбины как форма вспомогательной силовой установки для вращения центрального шпинделя каждой конструкции двигателя - они обычно устанавливались в самой передней части двигателя. турбореактивный, а сами запускались с помощью троса для запуска во время процедуры запуска реактивных двигателей, на которые они были установлены.
До того, как Chrysler представил в 1949 году комбинацию переключателя зажигания и стартера с ключом, стартер часто приводился в действие водителем, нажимающим кнопку, установленную на полу или на приборной панели. У некоторых автомобилей была педаль в полу, которая вручную сцепляла ведущую шестерню стартера с зубчатым венцом маховика, а затем замыкала электрическую цепь на стартер, когда педаль достигла конца своего хода. Тракторы Ferguson 1940-х годов, в том числе Ferguson TE20, имели дополнительное положение на рычаге переключения передач, которое включало выключатель стартера, обеспечивая безопасность, предотвращая запуск трактора на передаче.
Схема стартера Электрический стартер или стартер - наиболее распространенный тип, используемый в бензиновых двигателях и небольших дизельных двигателях. Современный стартер представляет собой либо электродвигатель с постоянным магнитом, либо электродвигатель серии с параллельной обмоткой постоянного тока с соленоидом стартера (аналогичный к реле ), установленному на нем. Когда на соленоид подается питание постоянного тока от пусковой батареи, обычно через выключатель , работающий с ключом («выключатель зажигания»), соленоид включает рычаг, который выталкивает привод. шестерня на приводном валу стартера и зацепляет шестерню с коронной шестерней стартера на маховике двигателя.
Соленоид также замыкает сильноточные контакты стартера, который начинает вращаться. После запуска двигателя переключатель с ключом размыкается, пружина в блоке соленоида оттягивает ведущую шестерню от зубчатого венца, и стартер останавливается. Шестерня стартера сцепляется с приводным валом через обгонную муфту пружинную муфту, которая позволяет шестерне передавать привод только в одном направлении. Таким образом, привод передается через шестерню на коронную шестерню маховика, но если шестерня остается в зацеплении (например, из-за того, что оператору не удается отпустить ключ, как только двигатель запускается, или если происходит короткое замыкание и соленоид остается в зацеплении) шестерня будет вращаться независимо от приводного вала. Это предотвращает запуск двигателя стартером, так как такой задний ход заставит стартер вращаться так быстро, что разлетится.
Зажимная муфта препятствовала бы использованию стартера в качестве генератора, если бы он использовался в гибридной схеме, упомянутой выше, если не были внесены изменения. Стандартный стартер обычно рассчитан на прерывистую работу, что исключает его использование в качестве генератора. Электрические компоненты стартера рассчитаны на работу только в течение 30 секунд перед перегревом (из-за слишком медленного отвода тепла от омических потерь ) для снижения веса и стоимости. Большинство руководств по эксплуатации автомобилей инструктируют оператора делать паузу не менее десяти секунд после каждых десяти или пятнадцати секунд проворачивания двигателя, когда он пытается запустить двигатель, который не запускается немедленно.
Эта шестерня обгонной муфты была введена в эксплуатацию с начала 1960-х годов; до этого использовался привод Bendix . Система Bendix помещает ведущую шестерню стартера на приводной вал со спиральной нарезкой. Когда стартер начинает вращаться, инерция узла ведущей шестерни заставляет его двигаться вперед по спирали и, таким образом, зацепляться с зубчатым венцом. Когда двигатель запускается, обратный ход от коронной шестерни заставляет ведущую шестерню превышать скорость вращения стартера, в этот момент ведущая шестерня сжимается вниз по спиральному валу и, таким образом, выходит из зацепления с коронной шестерней. Это имеет недостаток, заключающийся в том, что передачи отключаются, если двигатель на короткое время запускается, но не продолжает работать.
Промежуточным развитием между приводом Bendix, разработанным в 1930-х годах, и конструкцией муфты свободного хода, представленной в 1960-х годах, был привод Bendix Folo-Thru. Стандартный привод Bendix отключается от зубчатого венца, как только двигатель запускается, даже если он не продолжает работать. Привод Folo-Thru содержит стопорный механизм и набор противовесов в корпусе привода. Когда стартер начинает вращаться и привод по инерции движется вперед на винтовой вал, он фиксируется в положении включения. Только после того, как привод будет вращаться со скоростью, превышающей скорость, достигаемую самим стартером (т. Е. Он получает обратный привод от работающего двигателя), грузики потянутся радиально наружу, освобождая защелку и позволяя вращать перебегающий привод. участия. Таким образом предотвращается нежелательное отключение стартера до успешного запуска двигателя.
В 1962 году Chrysler представила стартер с трансмиссией между двигателем и приводным валом. Вал двигателя включал в себя зубья шестерни, нарезанные за одно целое, образующие шестерню, которая входит в зацепление с более крупной соседней ведомой шестерней, чтобы обеспечить передаточное число шестерни 3,75: 1. Это позволило использовать более высокоскоростной, малоточный, более легкий и компактный двигатель в сборе при увеличении крутящего момента при запуске. Варианты этой конструкции стартера использовались на большинстве заднеприводных и полноприводных автомобилей, производимых Chrysler Corporation с 1962 по 1987 год. Он издает уникальный, отчетливый звук при запуске двигателя, за что его прозвали «Колибри Хайленд-Парка». "- отсылка к головному офису Chrysler в Хайленд-Парке, штат Мичиган.
Стартер с редуктором Chrysler лег в концептуальную основу для стартеров с редуктором, которые сейчас преобладают в транспортных средствах на дорогах. Многие японские автопроизводители в 1970-х и 1980-х годах внедрили стартеры с редуктором. В двигателях легких самолетов также широко использовались такие стартеры, поскольку их легкий вес давал преимущество.
В стартерах, не использующих смещенные зубчатые передачи, такие как блок Chrysler, обычно вместо них используются планетарные планетарные зубчатые передачи. Стартеры с прямым приводом почти полностью устарели из-за их большего размера, более тяжелого веса и более высоких требований к току.
Ford выпустил нестандартный стартер, подвижный полюсный башмак с прямым приводом «конструкция, обеспечивающая снижение затрат, а не электрические или механические преимущества. В этом типе стартера был исключен соленоид, заменив его подвижным полюсным башмаком и отдельным реле стартера. Этот стартер работает следующим образом: водитель поворачивает ключ, активируя выключатель стартера. Небольшой электрический ток протекает через реле стартера , приводимое в действие соленоидом,, замыкая контакты и передавая большой ток аккумуляторной батареи на стартер. Один из полюсных наконечников, шарнирно закрепленный спереди, связанный с приводом стартера и подпружиненный от своего нормального рабочего положения, поворачивается в нужное положение магнитным полем, создаваемым электричеством, протекающим через его катушку возбуждения. Это перемещает привод стартера вперед, чтобы зацепить зубчатый венец маховика, и одновременно замыкает пару контактов, подающих ток на остальную часть обмотки стартера. Как только двигатель запускается и водитель отпускает переключатель стартера, пружина втягивает полюсный башмак, что выводит привод стартера из зацепления с зубчатым венцом.
Этот стартер использовался на автомобилях Ford с 1973 по 1990 год, когда его заменил редукторный блок, концептуально аналогичный блоку Chrysler.
Разновидностью электрического стартера является инерционный пускатель (не путать с стартером типа Bendix, описанным выше). Здесь стартер не вращает двигатель напрямую. Вместо этого, под напряжением, двигатель вращает тяжелый маховик, встроенный в его кожух (а не основной маховик двигателя). Как только маховик / двигатель достигает постоянной скорости, ток двигателя отключается, и привод между двигателем и маховиком отключается с помощью механизма свободного хода. Затем вращающийся маховик соединяется с главным двигателем, и его инерция переворачивает его, чтобы запустить его. Эти этапы обычно автоматизированы с помощью соленоидных переключателей, при этом оператор станка использует двухпозиционный переключатель управления, который удерживается в одном положении для вращения двигателя, а затем перемещается в другое для отключения тока, подаваемого на двигатель. и соедините маховик с двигателем.
Преимущество инерционного стартера заключается в том, что, поскольку двигатель не приводит в движение двигатель напрямую, он может иметь гораздо меньшую мощность, чем стандартный стартер для двигателя того же размера. Это позволяет использовать двигатель гораздо меньшего веса и размера, а также использовать более легкие кабели и батареи меньшего размера для питания двигателя. Это сделало инерционный стартер обычным выбором для самолетов с большими радиальными поршневыми двигателями. Недостатком является увеличенное время, необходимое для запуска двигателя - раскрутка маховика до необходимой скорости может занять от 10 до 20 секунд. Если двигатель не запускается к тому моменту, когда маховик теряет инерцию, процесс необходимо повторить для следующей попытки.
В некоторых газотурбинных двигателях и дизельных двигателях, особенно на грузовиках, используются пневматические самозапуск. В наземных транспортных средствах система состоит из редукторной турбины, в воздушного компрессора и резервуара высокого давления. Сжатый воздух, выпускаемый из бака, используется для вращения турбины и через набор редукторов шестерен входит в зацепление с зубчатым венцом на маховике, как в электростартере. После запуска двигатель приводит в действие компрессор для зарядки бака.
Самолеты с большими газотурбинными двигателями обычно запускаются с использованием большого объема сжатого воздуха низкого давления, подаваемого от очень маленького двигателя, называемого вспомогательной силовой установкой, расположенного в другом месте в самолет. В качестве альтернативы, авиационные газотурбинные двигатели могут быть быстро запущены с использованием мобильного наземного пневматического пускового двигателя, называемого стартовой тележкой или пневматической пусковой тележкой.
На более крупных дизель-генераторах, используемых в крупных береговых установках и особенно на судах, используется пневматический пусковой механизм. Пневматический двигатель обычно приводится в действие сжатым воздухом под давлением 10–30 бар. Пневматический двигатель состоит из центрального барабана размером с банку для супа с четырьмя или более прорезями, вырезанными в нем, чтобы лопатки могли быть размещены радиально на барабане для образования камер вокруг барабана. Барабан смещен внутри круглого кожуха, так что воздух для запуска попадает в область, где барабан и лопатки образуют небольшую камеру по сравнению с другими. Сжатый воздух может расширяться только за счет вращения барабана, что позволяет маленькой камере увеличиваться и помещает еще один из выступов во впускное отверстие для воздуха. Пневматический двигатель вращается слишком быстро, чтобы использовать его непосредственно на маховике двигателя; вместо этого используется большой редуктор, такой как планетарный редуктор, для снижения выходной скорости. Для включения маховика используется шестерня Bendix.
Воспроизвести медиа Осторожно, громкий звук. Пара пневмодвигателей на резервном дизельном генераторе мощностью 3300 кВт. Так как в больших грузовиках обычно используются пневматические тормоза, система выполняет двойную функцию: подает сжатый воздух в тормозную систему. Пневматические стартеры обладают такими преимуществами, как высокий крутящий момент, простота механики и надежность. Они устраняют необходимость в больших, тяжелых аккумуляторных батареях в электрических системах первичного двигателя.
Большие дизельные генераторы и почти все дизельные двигатели, используемые в качестве тягача судов, используют сжатый воздух, воздействующий непосредственно на головку блока цилиндров. Это не идеальный вариант для небольших дизелей, так как обеспечивает слишком сильное охлаждение при запуске. Кроме того, в головке блока цилиндров должно быть достаточно места для установки дополнительного клапана системы воздушного запуска. Система воздушного пуска концептуально очень похожа на распределитель в автомобиле. Распределитель воздуха соединен с распределительным валом дизельного двигателя; В верхней части распределителя воздуха находится одинарный выступ, подобный тому, что находится на распределительном валу. Радиально вокруг этого выступа расположены роликовые толкатели для каждого цилиндра. Когда выступ распределителя воздуха попадает в один из толкателей, он посылает воздушный сигнал, который воздействует на заднюю часть пускового воздушного клапана, расположенного в головке цилиндров, заставляя его открыться. Сжатый воздух подается из большого резервуара, который поступает в коллектор, расположенный вдоль двигателя. Как только воздушный пусковой клапан открывается, сжатый воздух поступает, и двигатель начинает вращаться. Может использоваться на двухтактных и четырехтактных двигателях, а также на реверсивных двигателях. На больших двухтактных двигателях для запуска требуется менее одного оборота коленчатого вала.
Гидравлический стартер Некоторые дизельные двигатели от шести до 16 цилиндров запускаются с помощью гидравлического двигателя. Гидравлические стартеры и связанные с ними системы обеспечивают безискровый и надежный запуск двигателя в широком диапазоне температур. Обычно гидравлические пускатели используются в таких приложениях, как удаленные генераторы, двигательные двигатели спасательных шлюпок, морские пожарные насосные двигатели и установки гидроразрыва пласта. Система, используемая для поддержки гидравлического стартера, включает клапаны, насосы, фильтры, резервуар и поршневые аккумуляторы. Оператор может вручную заправлять гидравлическую систему; это не может быть легко выполнено с помощью электрических пусковых систем, поэтому гидравлические пусковые системы предпочтительны в тех случаях, когда требуется аварийный пуск.
Гидравлические стартеры различных конфигураций могут быть установлены на любой двигатель. В гидравлических стартерах используется высокая эффективность концепции аксиально-поршневого двигателя, которая обеспечивает высокий крутящий момент при любой температуре и окружающей среде и гарантирует минимальный износ коронной шестерни двигателя и ведущей шестерни.
Пружинный стартер Пружинный стартер использует потенциальную энергию, накопленную в пружине, заведенной кривошипом, для запуска двигателя без батареи или генератора. При повороте кривошипа шестерня входит в зацепление с зубчатым венцом двигателя, а затем заводится пружина. Затем, потянув за рычаг разблокировки, к шестерне прикладывается натяжение пружины, вращая зубчатый венец, чтобы запустить двигатель. Шестерня автоматически отсоединяется от маховика после работы. Также предусмотрена возможность медленного переворачивания двигателя вручную для обслуживания двигателя. Это достигается с помощью рычага отключения сразу после зацепления шестерни с маховиком. Последующий поворот рукоятки завода во время этой операции не приведет к загрузке стартера. Пружинные стартеры можно найти в двигателях-генераторах и в двигателях спасательных шлюпок, причем наиболее распространенным применением является резервная система запуска на морских судах.
Некоторые современные бензиновые двигатели с двенадцатью или более цилиндрами всегда имеют по крайней мере один или несколько поршней в начале рабочего хода и могут запускаться путем впрыска топлива в этот цилиндр. и зажигая его. Если двигатель остановлен в правильном положении, процедуру можно применить к двигателям с меньшим количеством цилиндров. Это один из способов запуска двигателя автомобиля с системой запуска и остановки.
 | На Викискладе есть материалы, связанные с стартерами двигателей. |
