Электростартерами

ЛЕКЦИЯ 6. СХЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

1. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ СХЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

Все системы электростартерного пуска имеют дистанционное управление стартером. При дистанционном управлении стартерный электродвигатель соединён с аккумуляторной батареей посредством тягового реле стартера. Обмотки тягового реле могут подключаться к аккумуляторной батарее через выключатель зажигания. Однако когда ток, потребляемый реле в момент включения, большой (30 ÷ 40 А), устанавливается промежуточное реле. В этом случае обмотка тягового реле подключается к батарее через контакты промежуточного реле, обмотка которого включается через выключатель зажигания.

Наиболее просты схемы управления стартеров малой мощности, например, схема управления стартером СТ221. Двигатель этого стартера имеет смешанное возбуждение, а тяговое реле однообмоточное (рис. 6.1, а). Питание на обмотку тягового реле ТР поступает через контакты выключателя зажигания S₁ при повороте ключа в положение СТ. Якорь реле втягивается в электромагнит, через рычажный механизм вводит шестерню в зацепление с венцом маховика и в конце хода замыкает контакты КТР цепи питания электродвигателя. Начинается пуск ДВС.

После пуска ДВС шестерня отсоединяется от вала обгонной муфтой. Для отключения стартера достаточно снять усилие с ключа выключателя зажигания. Ключ зажигания S₁ автоматически займёт положение КЗ. При этом якорь тягового реле и приводной механизм под действием пружины возвращаются в начальное положение, а контакты КТР размыкаются.

Значительно чаще применяются двухобмоточные тяговые реле. Они имеют втягивающую ВО и удерживающую УО обмотки. Такие реле позволяют уменьшить расход электроэнергии в процессе пуска. Схема управления стартером с двухобмоточным тяговым реле приведена на рис. 6.1, б.

В этой схеме питание на обмотки тягового реле поступает непосредственно через контакты S₁ выключателя зажигания. После замыкания этих контактов ток от аккумуляторной батареи протекает по двум обмоткам – ВО и УО. Под действием магнитодвижущей силы двух обмоток якорь тягового реле втягивается в электромагнит. В конце хода якорь замыкает силовые контакты КТР, включая цепь питания электродвигателя и замыкая ВО накоротко.

После пуска ДВС контакты S₁ размыкаются. Ток батареи протекает через контакты КТР, а далее по параллельным ветвям – через обмотки ВО, УО и через силовую цепь электродвигателя. Размыкание контактов S₁ приводит к смене направления тока через ВО. Так как число витков обмоток одинаково, а их магнитодвижущие силы вычитаются, то сердечник электромагнита размагничивается. Пружина выводит шестерню из зацепления, возвращает якорь в начальное положение и размыкает контакты КТР. Процесс пуска ДВС завершен.

Обмотки тягового реле могут подключаться к аккумуляторной батарее через контакты вспомогательного реле стартера РС. Такая схема управления показана рис. 6.1, в. При замыкании контактов выключателя зажигания S₁ срабатывает промежуточное реле стартера РС. Контакты КРС этого реле подключают обмотки тягового реле ТР к батарее Е. Дополнительный контакт 17 в тяговом реле или во вспомогательном реле шунтирует добавочный резистор R в цепи первичной обмотки катушки зажигания.

После пуска ДВС выключатель зажигания переводится в положение КЗ. В этом положении контакты КРС размыкаются и процесс выключения стартера проходит также как и в схеме рис 6.1, б.

2. ЭЛЕКТРОННЫЕ СХЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ СТАРТЕРОМ

В рассмотренных схемах управления после пуска двигателя следует немедленно выключить стартер, так как при длительном вращении ведомой обоймы с шестерней привода возможно заклинивание роликовой муфты свободного хода и повреждение якоря. Включение стартера при работающем двигателе может привести к повреждению зубьев шестерни и венца маховика или выходу из строя муфты свободного хода.

Надёжность системы пуска и срок службы стартера можно повысить за счёт автоматизации отключения стартера после пуска двигателя и блокировки его включения при работающем двигателе. Для решения задачи автоматизации используются реле блокировки, датчики частоты вращения коленчатого вала, датчики давления масла в рабочих магистралях двигателя и т. д.

На рис. 6.2 приведена электронная схема системы пуска двигателей с автоматическим отключением и блокировкой стартера, которая устанавливается на автомобилях КамАЗ, БелАЗ, «Урал». В состав системы входят датчик частоты вращения коленчатого вала (тахометр), реле стартера РС с нормально разомкнутыми контактами КРС, подключающими стартер к аккумуляторной батарее Е, выключатель стартера S и электронный блок управления (собственно схема рис. 6.2).

Схема рис. 6.2. включает формирователь сигнала датчика (транзистор T₁, стабилитроны D₂, D₃), преобразователь (диоды D₅, D₆, стабилитрон D₇, конденсаторы C₅, C₆, резисторы R₈, R₉), триггер (Т₂, Т₃). Когда выключатель S переводится в положение КЗ «Включено», на схему подается напряжение питания от аккумуляторной батареи Е. При этом триггер устанавливается в исходное состояние, при котором транзистор Т₃ открыт и насыщен, а транзистор Т₂ закрыт. После перевода выключателя S в положение СТ «Пуск» обмотка реле РС через диод D₁₁ и открытый транзистор Т₃ подключается к аккумуляторной батарее. Реле срабатывает, и контакты КРС включают стартер.

При вращении коленчатого вала на вход схемы поступает сигнал от датчика частоты вращения. Диодом D₁ сигнал датчика преобразуется в однополярные импульсы, следующие с частотой вращения коленчатого вала. На транзисторе Т₁ выполнен резистивный усилитель по схеме с общим эмиттером. Усиленные импульсы ограничиваются по амплитуде стабилитроном D₂, D₃ и принимают прямоугольную форму.

Диод D₆, конденсатор С₆ и резисторs R₈, R₉ образуют однополупериодный выпрямитель с емкостным сглаживающим фильтром. На выходе выпрямителя формируется пульсирующее напряжение, среднее значение которого определяется частотой следования импульсов.

После пуска двигателя и увеличения частоты вращения коленчатого вала среднее значение выпрямленного напряжения достигает напряжения пробоя стабилитрона D₇. Стабилитрон D₇ пробивается, его ток создает на резисторе R₁₀ падение напряжения, которое воздействует на базу транзистора Т₂ и открывает его. Триггер опрокидывается. Теперь транзистор Т₂ открыт и насыщен, а транзистор Т₃ закрыт. Цепь питания обмотки реле РС разрывается, его контакты КРС размыкаются и выключают стартер.

Очередное включение стартера возможно только после возвращения выключателя S в исходное состояние (выключено) и повторения операций пуска.

Схема электронного устройства 2612.3747 для автоматического отключения и блокировки стартера СТ142-Б приведена на рис. 6.3. В этом устройстве в качестве управляющего сигнала используется синусоидальное напряжение от фазы генератора. Схема настроена на частоту вращения коленчатого вала, при которой стартер должен отключаться. Эта частота должна быть больше максимально возможной пусковой частоты, но меньше минимальной частоты вращения коленчатого вала в режиме прогрева двигателя после пуска.

Когда выключатель S переводится в положение КЗ «Включено», на схему подается напряжение питания от аккумуляторной батареи Е. При этом триггер на транзисторах Т₄, Т₅ устанавливается в исходное состояние, при котором транзистор Т₅ открыт и насыщен. При установке ключа зажигания в положение СТ обмотка реле стартера подключается к аккумуляторной батарее через открытый и насыщенный транзистор Т₅. Контакты реле КРС замыкаются и замыкают цепь питания стартера.

При вращении коленчатого вала двигателя на вход схемы поступает синусоидальное напряжение, которое транзистором Т₁ преобразуется в прямоугольные импульсы нормированной амплитуды. Конденсатор С₁ и резисторы R₁ ÷ R₃ выполняют роль входного ограничителя и фильтра импульсных помех.

Прямоугольные импульсы заряжают конденсатор С₃, который выполняет роль линейного накопителя (интегратора). Чем больше частота входного сигнала (частота вращения коленчатого вала), тем выше среднее напряжение на конденсаторе С₃. Когда частота вращения коленчатого вала становится больше максимально возможной пусковой частоты, напряжение на С₃ превышает опорное напряжение делителя R₁₀ ÷ R₁₅ и транзисторы Т₂, Т₃ открываются. Ток в цепи эмиттера транзистора Т₃ создаёт падение напряжения на резисторе R₁₇, отпирающее транзистор Т₄. Так как транзисторы Т₄, Т₅ образуют триггер, то отпирание Т₄ приводит к запиранию Т₅. Реле стартера обесточивается и отключает стартер. Конденсаторы С₅, С₆ и диоды D₁₀ ÷ D₁₃ обеспечивают надежную работу транзисторов Т₄, Т₅.

Терморезистор R₁₁ изменяет свое сопротивление в соответствии с изменением температуры окружающего воздуха. Это приводит к соответствующему изменению величины опорного напряжения делителя R₁₀ ÷ R₁₅ и, как следствие, к изменению значение частоты вращения вала двигателя, при которой стартер должен отключаться.

Повторное включение стартера после первой неудачной попытки пуска возможно только после предварительного перевода ключа выключателя зажигания в положение «Выключено».

3. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СИСТЕМЕ СТОП-СТАРТА

Система стоп-старта выполняет функции автоматического управления остановкой и пуском двигателя, обеспечивая дополнительную экономию топлива за счёт сокращения длительности работы двигателя в режиме холостого хода при остановке автомобиля и при медленном его движении с установленным в нейтральном положении рычагом коробки передач. Система начинает автоматически функционировать в том случае, если первоначальный пуск был осуществлён пусковой системой с электростартером и двигатель прогрет до температуры охлаждающей жидкости 65 ÷ 100 ºС.

Система стоп-старта выключает зажигание и отключает подачу топлива, останавливая двигатель при скорости движения автомобиля менее 5 км/ч на нейтральной передаче и выключенном сцеплении. Для продолжения движения достаточно нажать на педаль дроссельной заслонки, при этом автоматически осуществляется пуск двигателя.

Функционирование системы обеспечивают датчики температуры охлаждающей жидкости, скорости движения автомобиля, положения педали сцепления, дроссельной заслонки и рычага переключения передач.

К недостаткам системы стоп-старта относятся увеличение количества включений стартера и повышенное потребление энергии от аккумуляторной батареи.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

6.1. Пользуясь рис. 6.1, а поясните работу схемы управления стартером СТ221.

6.2. Какие преимущества имеют двухобмоточные тяговые реле по сравнению с однообмоточными?

6.3. В чем заключаются недостатки схем управления стартерами, приведенных на рис. 6.1?

6.4. Сигналы каких функциональных узлов электрооборудования автомобиля можно использовать в качестве входных для электронных схем управления стартером?

6.5. Пользуясь схемой рис 6.2 перечислите ее основные функциональные узлы.

6.6. Почему повторное включение стартера в схемах рис. 6.2 и рис. 6.3 возможно только после перевода ключа зажигания в положение «Выкл»?

6.7. Какую роль выполняют резисторы R₉ в схеме рис. 6.2 и R₁₁ в схеме рис. 6.3?

6.8. Какие функции выполняет система СТОП-СТАРТА?

6.9. Какие параметры ДВС и автомобиля необходимо учитывать для обеспечения нормальной работы системы СТОП-СТАРТА?

6.10. В чем заключаются достоинства и недостатки системы СТОП-СТАРТА?

Дата добавления: 2015-05-06