Un motor cu ardere internă de orice tip nu generează cuplu când staționează. Înainte de a începe să funcționeze, trebuie să fie rotit cu o sursă de alimentare externă. În practică, sunt utilizate următoarele opțiuni:
Este folosit la pornirea motoarelor mici . La motoarele exterioare și drujba , ele trag de un cablu înfășurat în jurul unui volant sau al tamburului de pornire (așa-numitul „ demaror cu frânghie ”); pe motociclete , folosesc o presiune puternică a piciorului pe o pârghie specială ( kickstarter ); pe mopede - pedalare de tip bicicletă; pe mașini - aceștia pornesc arborele cotit cu mânerul de pornire (de ceas) (dintre șoferi, poreclit „demarorul strâmb”). Există, de asemenea, un sistem de pornire cu arc [1] , care a fost înlocuit cu kickstarter peste tot în motoarele moderne. Forța musculară este întotdeauna disponibilă și nu depinde de încărcarea bateriilor etc. Cu toate acestea, această metodă de pornire nu este foarte convenabilă de utilizat; mai des este folosit ca backup. Pe mașinile moderne, de regulă, utilizarea unui „demaror strâmb” nu este deloc prevăzută. Printre altele, „starterul strâmb” este extrem de traumatizant dacă este folosit necorespunzător. Șoferii experimentați nu recomandă acoperirea mânerului de pornire cu o perie cu degetul mare opus . Toate degetele ar trebui să fie de aceeași parte a mânerului.
Există, de asemenea, demaroare inerțiale manuale, în care un mic volant este rotit de mâner (printr-o cutie de viteze treptă) și atunci când stochează cantitatea necesară de energie cinetică, acest volant este conectat la arborele cotit al motorului prin care se pornește. o cutie de viteze. Această metodă vă permite să creșteți puterea de pornire și să nu creați forță excesivă asupra mânerului de pornire. Astfel de demaroare au fost instalate pe unele tractoare, câteva exemple de vehicule blindate, motoare de avioane cu piston și mici motoare diesel marine, inclusiv motoarele de bărci de salvare .
Pentru o lungă perioadă de timp, metoda manuală a fost cea principală pentru pornirea motoarelor cu piston de avioane - toată lumea știe filmările cronicii când arborele cotit al unui motor de aeronave este rotit prin tragerea manuală a elicei . Această metodă a încetat să fie utilizată cu o creștere a puterii motoarelor, deoarece puterea musculară nu a fost pur și simplu suficientă pentru a roti axul unui motor greu și puternic, adesea echipat și cu o cutie de viteze .
Demaroarele manuale sunt fie detașabile (după pornire sunt separate de motor, ca la drujbele Ural și Druzhba ), și nedemontabile (majoritatea motoarelor compacte moderne). Cablul de pornire poate fi înfășurat pe un tambur cu un arc de retur și un mecanism de clichet sau poate fi înfășurat pe marginea exterioară a volantului și poate zbura de pe acesta (motoare exterioare vechi, lansatoare de tractor, motoare staționare de tip ZiD-4.5 ).
Cel mai convenabil mod. La pornire, motorul este rotit de un motor electric colector - o mașină de curent continuu alimentată de o baterie de pornire (după pornire, bateria este reîncărcată de la un generator rotit de motorul principal). La temperaturi scăzute, bateriile acide utilizate în mod obișnuit își pierd puterea, capacitatea lor de pornire scade (în principal din cauza scăderii vitezei de reacții chimice ), iar vâscozitatea uleiului din sistemul de lubrifiere crește. Prin urmare, pornirea motorului iarna este dificilă și uneori imposibilă. În prezența unei rețele electrice, în acest caz, este posibil să porniți de la un dispozitiv de pornire a rețelei (putere aproape nelimitată).
Motoarele de pornire pentru automobile au un design special cu patru perii, care vă permite să creșteți densitatea curentului de armătură și puterea demarorului.
Când demarorul este pornit, un curent electric (prin releul de comutare, în caz contrar contactele de la contactul de aprindere se vor arde) este furnizat înfășurării retractabile a releului ( solenoid ). Miezul solenoidului este retras și, printr-o legătură, cuplează angrenajul motorului de pornire cu roata dințată (dintanța mare ) a volantului. Apoi releul demarorului se închide , comutând puterea la bobina de reținere a solenoidului și conectând demarorul la baterie. Grupul de contacte al releului asigură un curent de pornire foarte mare - sute de amperi [2] ) După pornirea motorului cu ardere internă, roata liberă (bendix) deconectează arborele armăturii de la coroana volantului . După oprirea demarorului, bendixul revine la poziția inițială. Pe mașinile vechi (de exemplu, GAZ-69 , GAZ-63 ), nu a existat un releu de tracțiune ( solenoid ), șoferul a pornit demarorul cu o pedală pe podeaua cabinei [3] .
La vehiculele cu motoare cu ardere internă pe benzină, tensiunea nominală a rețelei de bord este de 12 volți , motoarele diesel puternice, care necesită o putere crescută de pornire, de regulă, au o rețea cu o tensiune de 24 de volți, cu un curent de pornire egal, oferind de două ori mai multă putere și jumătate mai multă pierdere de energie în perechi de contact și în fire. La mașinile produse în prima jumătate a secolului al XX-lea s-a folosit o tensiune de 6 (6,3) volți (de unde și tensiunea de filament a marii majorități a tuburilor radio care erau alimentate direct din rețeaua de bord).
Bateriile de 24 de volți nu sunt produse în serie, greutatea bateriilor încăpătoare de 12 volți se apropie de limita capacităților fizice umane, de exemplu, o baterie uscată 6ST-190 (KAMAZ) cântărește 58 kg și sunt necesari 12 litri de electrolit .
Pe mașini, camionete și camioane ușoare cu motoare diesel mici, se folosesc demaroare de 12 volți (acest lucru este suficient).
Pornirea unui motor diesel, chiar și cu o putere relativ scăzută, necesită un consum de energie semnificativ. Pentru reducerea lor radicală se folosește o verigă intermediară - un ICE de pornire, așa-numitul „starter”, care are o putere mult mai mică; această metodă este utilizată pe multe tipuri de utilaje grele și tractoare . Motorul de pornire este de obicei carburat în doi timpi , puterea sa este de aproximativ 8-10% din puterea motorului principal. În ciuda „arhaismului” și a unor inconveniente, această metodă oferă o lansare aproape 100% fiabilă în cele mai dificile condiții. Tractorul sau unitatea pot fi operate departe de zonele populate unde nu este posibilă monitorizarea stării bateriei. Motorul de pornire este inclus în sistemul de răcire cu lichid; pe vreme rece, asigură preîncălzirea motorului principal. Motorul auxiliar în sine este pornit fie manual, fie cu un demaror electric de putere mică (comparativ cu cea necesară pentru pornirea motorului principal) - de exemplu, motorul diesel AM-01 este pornit cu ajutorul unui demaror care are un demaror al motorului principal. același tip ca și motorul MeMZ-968. Dacă motorul de pornire este pornit manual, prezența și starea bateriei nu sunt deloc semnificative („demaroarele” au aprindere magneto ). După pornirea și încălzirea lichidului de răcire, „demarorul” este conectat la volantul motorului principal printr-un ambreiaj cu frecare sau un bendix controlat manual. În același timp, motorul de pornire este proiectat pentru o funcționare suficient de lungă sub sarcină. De exemplu, PD-10 sovietic (motor scuter cu o cămașă de apă la cilindru și o flanșă de montare corespunzătoare) poate derula arborele cotit al unui motor diesel în mod continuu timp de 10 minute. Dezavantajele unui astfel de sistem de pornire sunt: necesitatea tractorului de a părăsi cabina pentru a porni motorul în timpul unei porniri mecanice cu pericolul ca tractorul să se ciocnească de tractorul în momentul pornirii motorului principal, dacă treapta de viteză. nu este oprit în transmisie, prezența obligatorie a unei surse separate de amestec benzină-ulei pentru a alimenta lansatorul. Motoarele de pornire au fost utilizate pe scară largă în URSS, deoarece o cantitate semnificativă de echipamente diesel a fost operată în condiții de iarnă.
Pe măsură ce motoarele de tractor, demaroarele electrice și bateriile s-au îmbunătățit, utilizarea motoarelor de pornire a început să scadă, iar de la începutul anilor 2000 practic a dispărut.
Un tip de motor de pornire este un demaror turbo, care și-a găsit aplicație pe motoarele cu turbină cu gaz, dar este folosit și pe unele pistoane, de exemplu, motoarele diesel marine în formă de stea ale fabricii Zvezda. Este un mic motor cu turbină cu gaz cu o turbină liberă conectată printr-un reducător și un ambreiaj de decuplare la arborele cotit al motorului pornit. Avantajele demaroarelor turbo sunt compactitatea, greutatea redusă, puterea mare, fără nevoie de baterii sau cilindri de pornire de mare capacitate. De exemplu, demarorul turbo TS-21, care are o greutate de doar 70 kg cu o cutie de viteze, este capabil să pornească un motor diesel cu o capacitate de până la 5000 CP. Cu. Masa sistemului de pornire electric sau pneumatic al unui astfel de motor va fi de câteva tone. Dezavantaje - fiabilitate scăzută, în comparație cu sistemele de pornire electrice și cu aer și necesitatea unui rezervor separat cu combustibil ușor (kerosen sau benzină) pentru demarorul turbo.
Aerul comprimat de înaltă presiune este utilizat în două moduri de pornire a motoarelor diesel mari pe locomotive diesel , nave și vehicule blindate .
1. Pornire directă cu aer comprimat. A fost utilizat pe scară largă în aviația cu piston și este acum obișnuit pe motoarele diesel marine și locomotivele diesel cu transmisie hidraulică. În cilindri, pe lângă supapele obișnuite de admisie și evacuare, sunt aranjate supape de pornire suplimentare. Distribuitorul de pornire le alimentează cu aer comprimat în ordinea de funcționare a cilindrilor, împingând pistoanele, aerul învârte motorul. Rezervoarele de aer comprimat sunt completate fie de la compresorul actionat de motorul principal atunci cand acesta este in functiune, fie de la orice sursa terta. Conform cerințelor Registrului fluvial rusesc, prezența unui pornire pneumatic este obligatorie pentru motoarele marine cu o putere de peste 200 kW.
2. Pornirea cu un starter pneumatic agregat. Demaroarele cu piston și turbo sunt folosite ca înlocuitori directe pentru demaroarele electrice la motoarele standard. Anterior, această metodă a fost principala pentru pornirea motoarelor puternice cu piston în aviație ( ASh-82 ), în principal datorită compactității și greutății reduse a echipamentului și, de asemenea, datorită absenței unei dependențe fatale a unei porniri fiabile de stat. a bateriei. De exemplu, un starter de turbină cu o dimensiune de ~12x28 cm, conectat la un sistem pneumatic standard cu 6 atmosfere, conform producătorului, dezvoltă o putere de până la 22 kilowați [4] .
O mașină (precum o motocicletă) cu transmisie manuală poate fi pornită prin mișcarea ei cu treapta cuplată în orice mod posibil - prin remorcarea cu o altă mașină sau împingând-o cu mâinile (aceasta se numește „pornire de la împingător” ), sau prin rularea lui în jos pe o pantă cu ambreiajul decuplat . După atingerea unei anumite viteze, ambreiajul este cuplat fără probleme. Cu toate acestea, cu această metodă, există o anumită probabilitate de defecțiune a transmisiei, mai ales atunci când uleiul îngheață, care este cu cât este mai mare, cu atât treapta de viteză este cuplată mai jos; în manualele de funcționare a multor mașini există o interdicție a unei astfel de porniri. De asemenea, producătorii nu recomandă această metodă de pornire pentru mașinile echipate cu convertoare catalitice din cauza posibilității de a pătrunde combustibilul nears în catalizator, urmată de supraîncălzire și defecțiune. Este imposibil să porniți o mașină cu o transmisie automată de la un împingător, cu excepții foarte rare, deoarece convertorul de cuplu este umplut de la pompa de ulei numai atunci când motorul funcționează și cuplul nu va fi transmis de la roți prin transmisia automată. Excepții sunt autobuzul LiAZ-677 și Mercedes-Benz W124, în care transmisia automată conține o pompă de ulei, una dintre două care funcționează de la arborele de ieșire al cutiei de viteze și, la remorcare, creează o presiune suficientă pentru a porni cuplajele fluide și transferă cuplul de la arborele de ieșire la motor.
O variantă a primei metode este derularea manuală a uneia dintre roțile motrice ale mașinii (de exemplu, folosind un cablu înfășurat), agățată anterior cu un cric cu una dintre treptele superioare cuplată, trebuie folosite mănuși pentru a proteja mâinile. . Caracteristica principală a metodei este capacitatea de a porni motorul de către șofer singur. Cealaltă roată este pe sol, dar rotația nu i se va transmite din cauza diferenţialului .
Când bateria este descărcată, este posibil să vă conectați la bateria unei alte mașini (aceasta se numește „ aprindere ”). Se recomandă să faceți acest lucru atunci când motorul mașinii donatoare nu funcționează, astfel încât sistemul său electronic să nu defecteze. Funcționarea are sens dacă motorul pornit și generatorul acestuia sunt în stare bună.
Pentru a porni motorul după o scurtă oprire, a fost propusă o stocare a volantului : rotită de motor în timpul conducerii, vă permite apoi să porniți motorul fără a descărca bateria.
În aviație și în alte domenii, un demaror inerțial a găsit o utilizare semnificativă cu o rotire preliminară a volantului manual printr-o cutie de viteze sau de la un motor electric sau pneumatic de putere redusă. Un demaror manual inerțial a făcut posibilă pornirea motoarelor cu o capacitate de câteva sute de litri de către una sau două persoane. Cu. fără decompresie; în special, sistemul de lansare al celebrelor tancuri germane „ Tiger ” și „ Pantera ” a fost completat cu un astfel de starter .
Lansarea motoarelor de aviație cu piston și turbine cu gaz este posibilă în zbor în timpul autorotației . Fluxul care se apropie învârte arborele motorului prin elice sau turbină, în timp ce viteza arborelui crește suficient pentru a asigura pornirea. Pornirea în autorotație este singura modalitate de a porni motorul în zbor dacă sistemul de pornire defectează. Este imposibil să porniți de la autorotația motoarelor de elicopter din cauza prezenței unei roți libere în transmisie și a motoarelor cu turbopropulsoare cu o turbină liberă. Pentru a autorota un motor cu piston sau turbopropulsor clasic, elicea trebuie să aibă un sistem parțial de plumare.
Compania germană Bosch a publicat în 2000 rezultatele experimentelor pentru a studia posibilitatea pornirii directe (fără defilare externă) a unui motor pe benzină cu injecție directă de combustibil. Concluzia este aceasta: într-un motor în gol cu 4 sau mai mulți cilindri într-unul dintre cilindri, pistonul este la începutul cursei. Cunoscând poziția arborelui cotit, puteți calcula volumul de aer din acest cilindru, puteți injecta acolo doza necesară de combustibil și îi puteți da foc cu o scânteie. Pistonul va începe să se miște, rotind arborele cotit. În plus, procesul se dezvoltă ca o avalanșă și motorul pornește. Experimentul a fost considerat reușit, dar, potrivit conducerii Bosch, Direct Start este încă departe de a fi folosit pe mașinile de serie. Începând cu cel puțin 2022, nu există informații despre aplicarea practică a Direct Start.
Unele motoare de la începutul secolului al XX-lea aveau un sistem de pornire similar: la început, motorul a fost rotit manual până când unul dintre cilindri a fost umplut cu un amestec combustibil, apoi a fost aplicat un impuls de aprindere prin scânteie și cu o combinație reușită de circumstanțe. , motorul a început să funcționeze [5] . Autopornirea a fost posibilă și în motoarele cu ulei : dacă a existat un amestec proaspăt în cilindru în timpul încălzirii caloriferului, atunci după fulgerarea acestuia, motorul, de regulă, a pornit, deși direcția de rotație era imprevizibilă. Sistemul de oprire și repornire i-stop de la Mazda, la fel ca și alte sisteme similare, economisește aproximativ 10% combustibil prin oprirea motorului vehiculului la ralanti. Dar, spre deosebire de alte sisteme care folosesc un demaror pentru a reporni motorul, sistemul i-stop repornește motorul prin injectarea unui amestec de combustibil într-unul dintre cilindri și apoi aprinderea acestuia. Dar, interesant, demarorul participă în continuare la pornirea motorului, chiar dacă nu suportă sarcina principală. Și deși turația motorului în momentul pornirii este menținută de motorul de pornire, specificul i-stop aici constă tocmai în faptul că motorul funcționează aproape în întregime cu energie flash. Demarorul ajută pur și simplu să pornească și să se „raușească”.
Gazele de la un squib pot fi folosite pentru a porni motorul. Versiunea originală, cunoscută de la începutul secolului al XX-lea pe motoarele și tractoarele staționare, prevedea alimentarea cu gaze pulbere direct în cilindrul motorului cu piston [6] , iar cartușul (de obicei un cartuș de vânătoare necompletat) putea fi aprins de un lovitură de la un ciocan obișnuit. Un design mai târziu, care a apărut în anii 1930 în aviație, a fost un piston antrenat de gaze pulbere, care învârtea clichetul de capăt al motorului (așa-numitul starter Coffman ) cu mișcare de translație printr-un arbore șurub. Un pirostarter este încă obligatoriu pentru motoarele bărcilor de salvare , deoarece într-o situație extremă este posibil să nu existe alte surse de energie la bord pentru pornire. Există, de asemenea, pirostartere pe unele motoare de snowmobile .
Pentru motoarele cu aprindere prin scânteie, este de asemenea relevantă problema alimentării cu energie a sistemului de aprindere la momentul pornirii. Generatoarele auto cu excitație independentă nu pot funcționa fără o sursă externă de curent continuu, prin urmare, de exemplu, motocicletele „ IZH ” și „ Ural ” nu pornesc atunci când bateria este descărcată , deși pornirea se face cu un demaror, nu cu un demaror electric. Această problemă este rezolvată prin utilizarea unui generator cu excitație de la magneți permanenți (ca la motocicletele Minsk și Voskhod și la toate vehiculele moderne ușoare cu motor) sau magneto -uri, care dau curent imediat, dar astfel de generatoare au mai puțină putere. Problema devine mult mai slabă atunci când se folosește aprinderea electronică , dar nu poate funcționa și cu o baterie complet descărcată. Aceasta înseamnă că, chiar și cu un motor rotativ (de exemplu, o mașină remorcată), nu va exista nicio scânteie.
La motoarele diesel, unde, în condiții de funcționare, combustibilul atomizat este aprins de aer încălzit prin compresie în cilindru, bujiile incandescente sunt adesea folosite pentru a simplifica pornirea la rece - spirale cu rezistență scăzută în interiorul camerei de ardere, încălzite de curentul de la baterie până la motor. ajunge la funcționare stabilă.
Pe lângă problemele legate de energia sistemului de aprindere, există și o problemă cu formarea amestecului la pornirea unui motor rece. La temperaturi scăzute, combustibilul nu se evaporă bine. Pentru a preveni epuizarea amestecului de lucru, în sistemul de alimentare sunt introduse diverse dispozitive de pornire (un amortizor de aer în carburator; un înecator cu plutitor la motocicletele mai vechi; o supapă suplimentară de alimentare cu combustibil cu întârziere de oprire după pornire) sau se mărește injecția. . Excesul de benzină neevaporat pătrunde în cilindri sub formă de picături care se depun pe suprafețele interne reci. Combustibilul poate „inunda” bujia , determinând scurgerea curentului prin izolatorul bujiei umede și, prin urmare, fără aprindere sau slăbire semnificativă a scânteii. Benzina care curge pe pereții cilindrului spală pelicula de ulei, care este deja insuficientă după parcare, provocând o uzură suplimentară foarte vizibilă a CPG -ului, până la uzura pistoanelor.
În mașinile moderne, producătorul prevede adesea un mod de „purjare” a cilindrilor, în care alimentarea activă cu combustibil se oprește, iar funcționarea pistoanelor eliberează volumul de combustibil în exces. Pentru a utiliza acest mod, este necesar să apăsați pedala de accelerație până la capăt și să începeți să derulați demarorul. Unele motociclete au o supapă de decompresor pe cilindri în acest scop .
Pentru a porni motorul la temperaturi scăzute, se folosesc diverse „fluide de pornire” pe bază de eter , cunoscut pentru volatilitatea sa (punct de fierbere 34 ° C) și ușurința de aprindere. Un astfel de lichid este injectat dintr-o cutie de aerosoli în galeria de admisie chiar înainte de o încercare de pornire. Pe versiunile de nord și militare ale unor mașini, sistemul de injecție cu eter este instalat în mod regulat la pornire.
Sistemul de ungere la pornire, mai ales un motor rece, are si el probleme. La primele rotații, piesele motorului funcționează practic fără lubrifiere forțată până când canalele de alimentare cu ulei sunt umplute și se formează ceață de ulei în carter. Filtrul de ulei înlocuibil are o supapă de reținere care împiedică scurgerea uleiului din canalele din parcare; înlocuirea la timp a filtrului este importantă și din punctul de vedere al păstrării proprietăților gumei supapei. Pe vreme rece, uleiul se îngroașă, iar pompa nu începe imediat să-l alimenteze complet. Prin urmare, zgâierea perechilor principale de frecare poate apărea cu o alimentare puternică de „gaz” imediat după pornire. Pentru a evita acest fenomen, la motoarele mari și complexe, se folosește uneori o pompă electrică de rapel preliminar, care funcționează în paralel cu cea principală. Motoarele obișnuite ale mașinilor și motocicletelor ar trebui pur și simplu pornite în conformitate cu instrucțiunile producătorului și, în caz de probleme, nu „gazează” de îndată ce „prinde”, ci reglează motorul și elimină defecțiunile detectate.
Pentru a facilita pornirea la temperaturi sub zero, precum și pentru a preveni înghețarea lichidului de răcire (în special a apei) în timpul unei opriri lungi, poate fi instalat un preîncălzitor de pornire pe motor . Puterea sa termică, de regulă, este de câțiva kilowați, ceea ce permite un timp rezonabil (aproximativ o jumătate de oră) pentru a aduce temperatura blocului înainte de pornire până aproape de cea de funcționare. Cel mai adesea, este un cazan autonom automat inclus în sistemul de răcire cu un arzător care utilizează același combustibil ca și motorul însuși; in parcare joaca si rolul unui incalzitor autonom. Poate fi și electric - separat sau încorporat direct în blocul cilindrilor (în acest din urmă caz, nu este necesară o pompă de circulație suplimentară), alimentat de o sursă de alimentare externă. Se cunoaște o variantă cu un schimbător de căldură care primește căldură, inclusiv căldură reziduală la temperatură joasă, de la un sistem centralizat de încălzire sau de abur al unei întreprinderi. Un motor preîncălzit nu numai că facilitează pornirea, dar și reduce radical uzura la pornire (datorită eliminării condensului de combustibil de pe pereții cilindrilor și funcționării imediate a sistemului de ungere cu ulei de temperatură și vâscozitate normale), care în condiții nordice are un rol decisiv. efectul asupra durabilității motorului și chiar și în climă temperată poate justifica costul instalării și alimentării încălzitorului. Trebuie avut în vedere faptul că automatizarea unui cazan autonom consumă aproximativ 10-30 de wați de putere de la baterie - acest lucru poate fi critic în timpul lucrului îndelungat în parcare.