Метод определения технического состояния приборов системы электростартерного пуска

УДК 531.7

МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПРИБОРОВ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСТАРТЕРНОГО ПУСКА

В.В. Нечаев, Ю.В. Бабкин, А.Е. Сизов, А.В. Колунин, А.Д. Гедзь.

Аннотация. В данной статье описан метод и техническое средство диагностирования приборов системы электростартерного пуска. Представлены аналитические зависимости, позволяющие делать вывод о техническом состоянии стартеров различных марок.

Ключевые слова: диагностирование, электродвигатели стартеров, вольтамперная характеристика, двуплечий шунт.

Введение

Для пуска автомобильных двигателей используют системы электростартерного пуска, надежная и безотказная работа которой обеспечивается выполнением правил эксплуатации, технического обслуживания и качественного диагностирования. Эти системы надежны в работе, обеспечивают дистанционное управление и возможность автоматизации процесса пуска двигателей с помощью электротехнических устройств. Основным фактором, определяющим срок службы электростартера, является интенсивность эксплуатации, то есть число включений на 100 км пробега автомобиля, которые не всегда сопровождаются успешным пуском двигателя. Число включений электростартера определяется не только тем, сколько раз останавливали двигатель, но и его пусковыми качествами. Характеристики стартерных электродвигателей зависят от емкости и технического состояния аккумуляторных батарей. «Семейству» вольт-амперных характеристик аккумуляторных батарей соответствует «семейство» рабочих и механических характеристик стартерного электродвигателя [1]. Следовательно, определение вольт-амперной характеристики батареи позволит дать оценку техническому состоянию стартерной цепи автомобиля.

Длительное время по отношению к периоду прокручивания коленчатого вала двигателя стартер может работать в режимах полного торможения и холостого хода. Для электропривода стартерного двигателя внутреннего сгорания характерна значительная неравномерность нагрузки, обусловленная резким изменением момента сопротивления от сил давления газов в цилиндрах и сложной кинематикой кривошипно - шатунного механизма. При переменной нагрузке снижаются мощность и КПД системы пуска, что необходимо учитывать при выборе мощности стартерного электродвигателя и емкости аккумуляторной батареи.

Из всех автомобильных потребителей электрической энергии наибольшую мощность имеет стартер. Электродвигатели стартеров потребляют большую силу тока. Неправильное использование стартера приведет к его преждевременному отказу. Большой пусковой ток весьма сильно нагружает аккумуляторную батарею (особенно в холодных

климатических условиях). Наличие самой незначительной неисправности участка цепи аккумуляторная батарея - стартер может воспрепятствовать пуску двигателя.

Проведение всех электрических и механических измерений, необходимых для всесторонней проверки стартера, возможно лишь при наличии электрического испытательного стенда.

Обязательным условием диагностирования при помощи стенда является необходимость демонтажа стартера с автомобиля, что при условии его технически исправного состояния негативно отразится на временных и экономических показателях.

Основная часть

Предлагаемый метод диагностирования позволит не только дать техническую оценку приборам системы электростартерного пуска без их демонтажа, но и при этом исключить пуск двигателя, что существенно снизит трудоемкость при проведении работ по диагностированию.

Для определения технического состояния приборов системы электростартерного пуска необходимо выполнить следующие технические условия:

- двигатель при включении прямой передачи в коробке передач затормаживается стояночным и рабочим тормозом, под колеса автомобиля под-кладываются специальные упоры;

- при включении стартера полностью заторможенного автомобиля через него будет протекать ток полного торможения пт, измерив значение этого тока и эдс аккумуляторной батареи строится вольтамперная характеристика батареи, как показано на рисунке 1 (для исключения пуска бензинового двигателя коммутирующий элемент системы зажигания шунтируется вспомогательным резистором, это уменьшит вторичное напряжение системы зажигания до величины, меньшей пробивного напряжения на свечах зажигания).

Используя полученные значения можно оценить максимальную электромагнитную мощность стартера Рэлм, полное сопротивление стартерной цепи Rст, ток короткого замыкания батареи кз и ее внутреннее сопротивление гб [2].

Рис.1. Вольтамперная характеристика аккумуляторной батареи ¡пт - ток полного торможения, ¡кз - ток короткого замыкания, еб - эдс аккумуляторной батареи, ¡б - ток аккумуляторной батареи, ист - напряжение потребляемое стартером, иб - напряжение аккумуляторной батареи

Расчеты проводятся по формулам: Еб  1пт

Рэлм =

4

где Еб - ЭДС аккумуляторной батареи, В,

Рэлм - электромагнитная мощность стартера,

Вт,

1пт - ток полного торможения, А.

Rnт =

Еб . 1пт

где Еб - ЭДС аккумуляторной батареи, В, Ипт - сопротивление полного торможения, Ом, 1пт - ток полного торможения, А.

гб =

Еб I кз

где Еб - ЭДС аккумуляторной батареи, В,

Гб - внутреннее сопротивление аккумуляторной батареи, Ом.

1кз - ток короткого замыкания Результаты расчетов позволят получить оценку технического состояния приборов системы электростартерного пуска. значение тока и напряжения должны соответствовать технической характеристике стартера, в противном случае можно сделать заключение о неисправности стартера и стартерной цепи автомобиля.

Предлагаемое устройство для диагностирования приборов системы электростартерного пуска и схема его подключения отображена на рисунке 2.

Рис. 2. Схема подключения приборов для диагностирования системы электростартерного пуска 1 - вольтметр, 2 - аккумуляторная батарея, 3 -

амперметр, 4 - датчик тока, 5 - стартер, 6 - операционный усилитель, 7,8 -пиковые детекторы, 9 - индикатор разности напряжений

Основными составляющими данного устройства для диагностирования приборов системы электростартерного пуска являются:

- вольтметр постоянного тока, подключенный параллельно аккумуляторной батареи автомобиля.

- амперметр.

- датчик тока, устанавливаемый на провод, который соединяет плюсовой вывод аккумуляторной батареи со стартером и обхватывает его своими зажимами.

- операционный усилитель, соединенный с аккумуляторной батареей.

- пиковые детекторы максимального и минимального значений.

- индикатор разности напряжений.

Фиксирование силы тока, которая потребляется стартером, составляет сотни, а парой и тысячи ампер. Это затрудняет использование серийно выпускаемых автотестеров. Для расширения придела измерений значения тока предлагается использовать дополнительное устройство, устанавливаемое сразу после аккумуляторной батареи.

Устройство представляет собой двуплечий шунт, выполненный как единое целое. Шунт имеет два вывода, один из которых предназначен для соединения его с положительной клеммой аккумуляторной батареи, изготовлен в виде конической формы. Выводы размещены таким образом, что обе ветви шунта имеют одинаковую величину сопротивления. Подключение амперметра на основной питающий провод стартера до устройства и после него позволит снизить показания силы тока в два раза [3]. Схема подключения для диагностирования стартерной цепи предлагаемым способом представлена на рисунке 3.

Рис. 3. Схема подключения шунта к системе элек-

тростартерного пуска 1 - амперметр, 2 - вольтметр, 3 - шунт, 4 - аккумуляторная батарея, 5 - стартер, 6 - выключатель приборов и стартера автомобиля

Заключительная часть

Таким образом, представленный метод и техническое средство диагностирования системы электростартерного пуска позволят оценить техническое состояние аккумуляторной батареи, стартера, стартерной цепи без демонтажа стартера с автомобиля, определить неисправный прибор системы (локализовать неисправность) и снизить показания значения тока, фиксируемого амперметром.

Библиографический список

1. Диагностирование системы электростартерного пуска автомобиля. / В.В. Нечаев // М.: Автомобильная промышленность. - 2009.- № 2.- С. 19 - 20.

2. Анализатор работы двигателя внутреннего сгорания Патент Российской Федерации № 2292024, МКИ G 01 M 15/00. / Рогачев В.Д., Гармаш Ю. В., Нечаев В.В. Заявитель и патентообладатель Ряз. воен. автомоб. ин-т заявл. 25.04.2004, опубликовано 20.01.2007.

3 Устройство для диагностирования систем и механизмов дизеля. Патент Российской Федерации № 84557, МПК G 01М 15/00. / Нечаев В.В., Сливкин С.А., Тукало Е.Б., Бабкин Ю.В., Ирков Э.Ю., Хахалев С.А. Заявитель и патентообладатель Ряз. воен. автомоб. ин-т. - 2009110722/22; заявл. 24.03.2009; опубл. 10.07.2009, Бюл. № 19. - 3 с.: ил.

METHOD FOR DETERMINING THE TECHNICAL STATE OF ELECTRIC STARTING EQUIPMENT

V.V. Nechaev, Y.V. Babkin, A.E. Sizov, A.V. Kol-unin, A.D.Gedz

This article describes the method and technical means of diagnosistion of instruments elektrostarter-nogo start. Analytical dependences are presented, allowing to conclude that the technical condition of the starters of different brands.

Нечаев Виталий Викторович - кандидат технических наук, доцент. Военный учебно-научный центр сухопутных войск «Общевойсковая академия ВС РФ» РФ (филиал г. Омск), Омский танковый инженерный институт, профессор кафедры ремонта бронетанковой и автомобильной техники. Основное направление научных исследований: диагностирование электрооборудования автомобильной техники. Общее количество публикаций - 57.

E-mail: nechver@mail.ru.

Бабкин Юрий Владимирович - заместитель начальника кафедры физической культуры и спорта военного учебно-научного центра сухопутных войск «Общевойсковая академия ВС РФ» РФ (филиал г. Омск), Омский танковый инженерный институт, Основное направление научных исследований: диагностирование электрооборудования автомобильной техники. Общее количество публикаций - 7.

Сизов Андрей Евгеньевич. Военный учебно-научный центр сухопутных войск «Общевойсковая академия ВС РФ» РФ (филиал г. Омск), Омский танковый инженерный институт, заместитель начальника учебного отдела. Основное направление научных исследований: диагностирование электрооборудования автомобильной техники. Общее количество публикаций - 7.

Колунин Александр Витальевич - кандидат технических наук. Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ), 644080, г. Омск, пр. Мира, 5, доцент кафедры «Теплотехника и тепловые двигатели». Основное направление научных исследований: экологическая безопасность эксплуатации ДВС на основе использования альтернативных видов топлива. Общее количество публикаций - 34. E-mail: kolunin2003@mail. ru

Гедзь Андрей Джонович - кандидат технических наук. Военный учебно-научный центр сухопутных войск «Общевойсковая академия ВС РФ» РФ (филиал г. Омск), Омский танковый инженерный институт, заместитель начальника кафедры ремонта бронетанковой и автомобильной техники. Основное направление научных исследований: восстановление деталей автомобилей газотермическими способами напыления. Общее количество публикаций - 26.