12. Назначение и классификация систем пуска. Конструктивные особенности применяемых пусковых систем.
Для пуска двигателя внутреннего сгорания необходимо провернуть коленчатый вал с такой частотой вращения, при которой обеспечиваются хорошее смесеобразование, достаточное сжатие и воспламенение смеси. Минимальную частоту вращения коленчатого вала, при которой происходит надежный пуск двигателя, называют пусковой. Она зависит от вида двигателя и условий пуска.
Пусковая частота вращения коленчатого вала карбюраторных двигателей должна быть не менее 0,66...0,83 с1 (40...50 об/мин), а у дизелей — 2,50... 4,16 с (150...250 об/мин). При меньшей частоте пуск двигателя затрудняется, так как увеличивается утечка заряда через не плотности, вследствие чего снижается давление газов в конце сжатия.
При вращении коленчатого вала в период пуска требуются значительные усилия, чтобы преодолеть сопротивления трения движущихся деталей и сжимаемого заряда. При низкой температуре это усилие возрастает из-за увеличения вязкости масла.
Различают следующие способы пуска двигателей: электрическим стартером, вспомогательным двигателем и вручную с помощью пусковой рукоятки или шнура, наматываемого на маховик пускового двигателя.
Пуск электрическим стартером наиболее распространенный способ пуска автомобильных и многих тракторных двигателей. Стартер удобен в эксплуатации, значительно облегчает работу водителя, но требует квалифицированного обслуживания, обладает ограниченным запасом энергии, что сокращает число возможных попыток пуска двигателя.
Пуск вспомогательным двигателем применяют на некоторых дизелях. Этот способ в отличие от первых двух более надежен в любых температурных условиях, но операции при пуске сложнее.
для облегчения пуска дизелей при низкой температуре окружающего воздуха применяют декомпрессионный механизм и подогревательные устройства.
У большинства автотракторных двигателей управление механизмами системы пуска — дистанционное из кабины водителя.
Вспомогательный двигатель передает вращение коленчатому валу основного дизеля через редуктор. Вспомогательный двигатель в сборе с редуктором обычно называют пусковым устройством.
Схема пускового устройства показана на рисунке 76 голубым цветом. От коленчатого вала 1 пускового двигателя усилие передается через шестерни 2, 3 и диски сцепления на вал редуктора.
На валу 5 свободно помещен ведущий диск 7, а ведомый 6 соединен с валом шлицами. При выключенном сцеплении вал редуктора не вращается, при включенном (рычаг 4 перемещают вправо) ведомый диск прижимается к ведущему и под действием возникающего трения диски будут передавать вращение на вал редуктора.
Пусковую шестерню 9 рычагом 11 вводят в зацепление с зубчатым венцом 8 маховика. Вращение передается на коленчатый вал дизеля. После этого пусковая шестерня выводится из зацепления с венцом маховика специальным автоматом выключения.
13. Основные характеристики свинцовых аккумуляторных батарей.
Аккумуляторная батарея - это электрический прибор, накапливающий элекроэнергию при заряде и отдающий ее во внешнюю цепь при разряде. При заряде аккумуляторной батареи электрическая энергия, поступающая в нее, превращается в химическую и в таком виде накапливается. Во время разряда химическая энергия вновь преобразуется в электрическую и питает электроприборы. Для заряда аккумуляторной батареи необходим только постоянный ток. На автомобилях и автобусах применяются стартерные свинцово-кислотные аккумуляторные батареи.
Автомобильные аккумуляторные батареи называют стартерными, так как, их используют прежде всего для питания пускового электродвигателя - стартера
Аккумуляторная батарея состоит из моноблока, разделенного перегородками на три или шесть отсеков. Внутрь каждого отсека установлен пакет, состоящий из положительных и отрицательных электродов (пластин) с сепараторами. Одноименные электроды соединены параллельно. Отсеки сверху закрыты общей или отдельными крышками, в которых есть отверстия для заливки электролита. Места соединения крышек с моноблоком заполнены кислотоупорной мастикой. Активными веществами заряженного аккумулятора являются диоксид свинца РЬО2 темно-коричневого цвета на положительном электроде и губчатый свинец РЬ темно-серого цвета - на отрицательном. Электрод стартерной аккумуляторной батареи состоит из решетки, ячейки которой заполнены пористой активной маcсой. Пористость массы увеличивает поверхность соприкосновения активного вещества с электролитом, что увеличивает емкость аккумулятора, т. е. способность накапливать большее количество электричества на единицу площади электрода.
Электроды разъединены пористыми, способными пропускать электролит изоляторами-сепараторами. Для уменьшения коробления крайнего положительного электрода число отрицательных электродов на один больше, чем положительных. Чтобы не произошло замыкания пластин осыпающимся при эксплуатации активным веществом, электроды опираются на специальные ребра на дне бака.
Основные данные, характеризующие аккумуляторную батарею, указаны в ее маркировке:, 6СТ-60ЭМ; 6СТ-75ЭМС; 6СТ-90ЭИ и т. д. Первая цифра означает число последовательно соединенных в батареи аккумуляторов; буквы СТ указывают, что батарея предназначена для использования в качестве стартерной; число после букв означает номинальную емкость батареи в ампер-часах при двадцатичасовом режиме разряда и средней температуре электролита 25 °С; буква Э - бак батареи изготовлен из эбонита, буква Т-бак из термопласта, буква М - сепаратор изготовлен из мипласта, буква Р - сепаратор из мипора, буквы МС означают двойную сепарацию из мипласта со стекловолокном.
Промышленность выпускает сухозаряженные аккумуляторные батареи, приводимые в рабочее состояние в течение трех часов при заливке электролита с относительной плотностью (1,265 + 0,05) г/см3 (приведенной к 15 °С) и с последующим зарядом в течение 5 ч. В качестве электролита применяют раствор серной кислоты в дистиллированной воде. В заряженной батарее относительная плотность электролита равна 1,25...1,3 г/см3 и колеблется в зависимости от времени года и района страны, в котором эксплуатируется аккумуляторная батарея.
Аккумуляторные батареи служат источником электроэнергии для питания потребителей тока при неработающем двигателе.
Свинцовая стартерная аккумуляторная батарея (АКБ, аккумулятор) - вторичный источник электрической энергии. Это значит, что после глубокого разряда ее работоспособность можно полностью восстановить при помощи заряда - пропускания электрического тока в направлении, обратном тому, в котором протекал ток при разряде. Свинцовая стартерная аккумуляторная батарея обладает малым сопротивлением и могут в течении короткого промежутка времени (несколько секунд) отдавать стартеру ток силой в несколько десятков ампер. Работает аккумулятор по принципу превращения электрической энергии в химическую (при заряде) и обратном превращении - химической энергии в электрическую (при разряде). Активные вещества заряженного свинцового аккумулятора, принимающие участие в токообразующем процессе: - на положительном электроде - двуокись свинца темно - коричневого цвета; - на отрицательном электроде - губчатый свинец серого цвета; - электролит - водный раствор серной кислоты плотностью 1,28 г/см3, который, как и активная масса электродов, принимает участие в токообразующем процессе. В процессе разряда активная масса как положительного, так и отрицательного электродов превращается в сульфат свинца (белого цвета). Поэтому теория, описывающая химические процессы, протекающие при заряде и разряде свинцового аккумулятора, называется теорией двойной сульфатации. При этом плотность электролита снижается к концу разряда до 1,08-1,10 г/см3. При пуске двигателя аккумуляторная батарея должна обеспечивать достаточный ток для работы стартера без падения напряжения ниже заданного значения (6…8В) для 12 вольтного электрооборудования автомобиля. Мощность аккумуляторной батареи должна быть соизмерима с мощностью стартера. Стартерная кислотная аккумуляторная батарея состоит из нескольких соединенных последовательно аккумуляторов напряжением 2В. На автомобиле с карбюраторным двигателем используют батарею, составленную из 6 отдельных аккумуляторов. На дизеле, используют напряжение 24В (из 12 отдельных аккумуляторов) Важнейшей характеристикой является емкость – махсимальное количество электричества, которое аккумулятор может отдать во внешнюю цепь потребителю при разряде от начального напряжения до конечного за определенное время Ср=Ip*tp заряд аккумуляторной батареи производится током, состава 10% численного значения емкости. 6СТ-55ЭМ –сухозаряженная (т.к. нет в конце буквы Н-несухозаряженная, А-с общей крышкой), СТ-стартерная батарея, 55 –емкость при 20 часовом режиме заряда, 6-состоит из 6 отдельных аккумуляторов, Э-материал моноблока –Эбонит, М-материал сепараторов-Мипласт.
Виды аккумуляторных батарей, продаваемых в России
У свинцовых стартерных аккумуляторов в зависимости от исполнения свои конструктивно-технологические особенности, однако, в их устройстве много общего. Все они содержат разноименные электроды, разделенные сепараторами, которые помещают в сосуд, заполненный электролитом. В зависимости от применяемых материалов и используемых конструктивных, технологических и эксплуатационных особенностей, современные аккумуляторы можно подразделить на два основных вида: классического исполнения и необслуживаемого исполнения. Классическое (традиционное) исполнение. Свинцовые батареи бывают как с отдельными крышками, так и в моноблоках с общей крышкой. Первые герметизируют битумной мастикой, вторые - контактно-тепловой сваркой.
Аккумуляторные батареи с отдельными крышками собирают в одном многоячеечном корпусе - моноблоке 2, выполненном из эбонита или другой кислостойкой пластмассы, разделенном перегородками 16 на отдельные камеры-ячейки (банки), по числу аккумуляторов в батарее. В каждую из ячеек помещен блок, состоящий из чередующихся положительных 5 и отрицательных 3 электродов, разделенных сепараторами 4. Он представляет собой отдельный аккумулятор напряжением 2 В. Пространство между дном моноблока и верхними кромками фиксирующих электроды опорных призм 1 служит для накапливания шлама - осадка, образующегося в процессе эксплуатации вследствие оплывания частиц активной массы положительных электродов. Когда объем шламового пространства заполняется, происходит замыкание нижних кромок разноименных электродов и аккумулятор теряет работоспособность. Электроды состоят из активной массы, нанесенной на токоотвод решетчатой конструкции - решетку. Сепараторы разделяют участвующие в электрохимических превращениях реагенты и обеспечивают возможность диффузии электролита от одного электрода к другому. Сторона сепаратора, обращенная к положительному электроду для облегчения доступа электролита к поверхности активной массы, выполнена ребристой. Борн 8, который приваривают к мостику 6, параллельно соединяющему в блоке электроды одной полярности (положительные или отрицательные), служит наружным токоотводом аккумулятора. В верхней части электродного блока ставят щиток 7, предохраняющий верхние кромки сепараторов 4 от повреждений при замерах уровня и плотности электролита. Каждый аккумулятор после установки электродного блока в камеру-ячейку моноблока закрывают сверху отдельной пластмассовой или эбонитовой крышкой 15. В ней выполняют по два отверстия с втулками для выводных борнов электродного блока. Между ними расположено резьбовое отверстие для заливки электролита и периодического обслуживания аккумулятора в процессе эксплуатации. После заливки электролита резьбовое отверстие закрывают пробкой из полиэтилена 11, имеющей небольшое вентиляционное отверстие 13 для выхода газов, образуемых при разрядно-зарядных процессах. Для сохранения герметичности внутренней полости каждой "банки" новой сухозаряженной батареи до ее приведения в рабочее состояние (заливки электролита) в верхней части пробки над вентиляционным отверстием выполнен глухой прилив. Для обеспечения нормальной эксплуатации этот прилив, после заливки электролита в батарею, необходимо срезать. Для последовательного соединения аккумуляторов в батарею борн 8 одного аккумулятора, приваренный к мостику 6 положительных электродов, соединяют перемычкой 12с борном соседнего аккумулятора, приваренным к мостику отрицательных электродов, и так далее. К выводным борнам крайних аккумуляторов батареи приваривают полюсные выводы 9 и 14, служащие для соединения батареи с внешней электрической цепью. Положительный 9 и отрицательный 14 выводы имеют разный диаметр, что позволяет исключить возможность переполюсовки при подключении АКБ к бортовой электрической сети автомобиля. Благодаря специфическим свойствам термопластичной пластмассы появились аккумуляторные батареи с общей крышкой в моноблоке из сополимера пропилена с этиленом., устройство которых показано на рис. 2. В моноблоке 1 установлены электродные блоки, состоящие из разноименных электродов 2 и 3, разделенных сепараторами 4. Эти блоки соединены между собой при помощи укороченных межэлементных соединений 6 через отверстия в перегородках 5 моноблока. Крышка 7 сделана единой на все шесть аккумуляторов батареи. Свойства термопластичной пластмассы позволили применить для герметизации аккумулятора с общей крышкой метод контактно-тепловой сварки, обеспечивающий сохранение герметичности как по периметру АКБ, так и между отдельными аккумуляторами в широком диапазоне температур (от -50°С до 70°С).