Проектирование системы запуска

Система запуска любого транспортного средства должна удовлетворять множеству критериев:

• длительный срок службы и отсутствие необходимости обслуживания;
• постоянная готовность к работе;
• прочный корпус, способный противостоять силам, мешающим произвести запуск, вибрации, коррозии и температурным циклам;
• по возможности минимальные размеры и вес.

На рисунке показано общее расположение узлов в системе запуска. Важно определить минимальную скорость проворачивания коленчатого вала для конкретного двигателя. Она значительно изменяется в зависимости от типа и конструкции двигателя. Некоторые типичные значения для температуры -20 «С приведены в таблице. Номинальное напряжение электрической системы для легковых автомобилей (почти без исключения) 12 В. В грузовиках и автобусах, оно, как правило, равно 24 В, поскольку это позволяет использовать ток вдвое меньше того, который требовался бы 12-вольтовой системе, чтобы развить ту же самую мощность. Это также значительно уменьшает падение напряжения на проводах, поскольку длина проводов, используемых на грузовиках, обычно больше, чем на легковых автомобилях.

Рис. Обобщенная схема расположения стартера

Таблица. Типичные минимальные скорости вращения коленчатого вала

Тип двигателя	Минимальная скорость поворачивания вала, об/мин
Обычные двигатели (возвратно поступательного движения)с искровым зажиганием	60-90
Роторные двигатели с искровым зажиганием	150-180
Дизель с накальными свечами	60-140
Дизель без накальных свечей	100-200

Номинальный крутящий момент электродвигателя стартера можно определить на испытательном стенде. Стартерная батарея максимальной емкости, заряд которой при —20 «С снижается на 20%, соединена со стартером кабелем с сопротивлением 1 мОм. Эти условия гарантируют, что стартер будет в состоянии работать даже при самых неблагоприятных ситуациях. Теперь можно измерить мощность стартера на типичных эксплуатационных режимах. Его номинальная мощность соответствует мощности, отбираемой у батареи за вычетом потерь в меди (из-за сопротивления цепей питания), потерь в железе (из-за вихревых токов, наводимых в сердечнике стартера) и потерь на трение.

Рис. Эквивалентная схема системы запуска

На рисунке показана эквивалентная схема для стартера и батареи. Она показывает, что выходная мощность стартера достаточно точно определяется сопротивлением цепей стартера и внутренним сопротивлением батареи. Чем ниже потное сопротивление цепи, тем выше мощность стартера.

При проектировании системы запуска учитывался ещё два аспекта. Местоположение стартера на двигателе обычно предопределено конструкцией двигателя, но положение батареи должно быть проанализировано. На ее расположение влияют и другие факторы, но если батарея будет ближе к стартеру, то кабели будут короче. При большой длине понадобятся кабели с большим поперечным сечением, гарантирующим низкое сопротивление. В зависимости от намеченного применения транспортного средства могут потребоваться специальные меры герметизации стартера, чтобы предотвратить попадание в него грязи. Современные стартеры разработаны с учетом этих обстоятельств, что делает их пригодными даже для внедорожных автомобилей.