Spalovací motor jakéhokoli typu nevytváří točivý moment, když je v klidu. Než začne fungovat, je třeba jej roztočit pomocí externího zdroje energie. V praxi se používají následující možnosti:
Používá se při startování malých motorů . U přívěsných motorů a motorových pil tahají za lanko namotané kolem setrvačníku nebo startovacího bubnu (tzv. „ lanový startér “); na motocyklech používají prudký tlak nohou na speciální páku ( kickstarter ); na mopedech - šlapání jízdního kola; na autech - zatáčí klikovou hřídelí startovací (hodinovou) rukojetí (mezi řidiči přezdívaná „křivý startér“). Existuje také pružinový startovací systém [1] , který byl u moderních motorů všude nahrazen kickstartery. Svalová síla je vždy k dispozici a nezávisí na nabití baterií apod. Tento způsob startování však není příliš vhodný na použití; častěji se používá jako záloha. U moderních automobilů se zpravidla použití „křivého startéru“ vůbec nepočítá. Mimo jiné je „křivý startér“ extrémně traumatický, pokud se použije nesprávně. Zkušení řidiči nedoporučují zakrývat startovací rukojeť kartáčkem s protilehlým palcem . Všechny prsty by měly být na stejné straně rukojeti.
Existují také ruční inerciální spouštěče , u kterých se za kliku roztáčí malý setrvačník (přes stupňovitou převodovku ) , a když uloží potřebné množství kinetické energie, připojí se přes klikový hřídel startovaného motoru. redukční převodovka. Tato metoda umožňuje zvýšit startovací výkon a nevytvářet nadměrnou sílu na startovací rukojeť. Takové startéry byly instalovány na některých traktorech, některých příkladech obrněných vozidel, pístových leteckých motorech a malých lodních dieselových motorech, včetně motorů pro záchranné čluny .
Pro startování leteckých pístových motorů byl dlouhou dobu hlavní ruční způsob - každý zná záběry z kroniky, kdy se kliková hřídel leteckého motoru roztáčí ručním tahem za vrtuli . Tato metoda se přestala používat se zvýšením výkonu motorů, protože svalová síla prostě nestačila na otáčení hřídele těžkého a výkonného motoru, často vybaveného převodovkou .
Ruční startéry jsou buď odnímatelné (po nastartování jsou odděleny od motoru, jako u motorových pil Ural a Družba ), a neodnímatelné (většina moderních kompaktních motorů). Startovací lanko lze navinout na buben s vratnou pružinou a ráčnovým mechanismem, nebo jej lze navinout na vnější věnec setrvačníku a odletět z něj (staré přívěsné motory, traktorové odpalovače, stacionární motory typu ZiD-4.5 ).
Nejpohodlnější způsob. Při startování je motor roztáčen sběrným elektromotorem - stejnosměrným strojem napájeným startovací baterií (baterie se po nastartování dobíjí z generátoru, který roztáčí hlavní motor). Při nízkých teplotách běžně používané kyselinové baterie ztrácejí výkon, klesá jejich startovací kapacita (hlavně v důsledku snížení rychlosti chemických reakcí ) a zvyšuje se viskozita oleje v mazacím systému . Proto je startování motoru v zimě obtížné a někdy nemožné. Za přítomnosti elektrické sítě je v tomto případě možné startovat ze síťového startovacího zařízení (téměř neomezený výkon).
Automobilové spouštěče mají speciální konstrukci se čtyřmi kartáči, což umožňuje zvýšit hustotu proudu kotvy a výkon spouštěče.
Když je startér zapnutý, elektrický proud (přes spínací relé, jinak shoří kontakty ve spínači zapalování) je přiváděn do navíjecího vinutí relé ( solenoid ). Solenoidové jádro se zatáhne a spojí ozubené kolo spouštěče s ozubeným věncem (velké ozubené kolo ) setrvačníku. Relé startéru se poté sepne , přepne napájení na přídržnou cívku elektromagnetu a připojí startér k baterii. Kontaktní skupina relé poskytuje velmi velký rozběhový proud - stovky ampér [2] ) Po nastartování spalovacího motoru volnoběžka (bendix) odpojí hřídel kotvy od korunky setrvačníku . Po vypnutí startéru se bendix vrátí do původní polohy. U starých vozů (například GAZ-69 , GAZ-63 ) nebylo trakční relé ( solenoid ), řidič zapínal startér pedálem na podlaze kabiny [3] .
U vozidel s benzínovými spalovacími motory je jmenovité napětí palubní sítě 12 voltů , výkonné dieselové motory, které vyžadují zvýšený startovací výkon, mají zpravidla síť s napětím 24 voltů se stejným startovacím proudem, poskytuje dvojnásobný výkon a poloviční energetické ztráty v kontaktních párech a drátech. Na vozech vyrobených v první polovině 20. století se používalo napětí 6 (6,3) voltů (proto napětí vlákna drtivé většiny radioelektronek, které byly přímo napájeny z palubní sítě).
24voltové baterie se nevyrábějí sériově, hmotnost prostorných 12voltových baterií se blíží hranici fyzických možností člověka, například suchá baterie 6ST-190 (KAMAZ) váží 58 kg a je potřeba 12 litrů elektrolytu .
U osobních automobilů, dodávek a lehkých nákladních vozidel s malými dieselovými motory se používají 12voltové startéry (to je docela dost).
Startování vznětového motoru i při relativně nízkém výkonu vyžaduje značnou spotřebu energie. K jejich radikální redukci se používá mezičlánek - startovací ICE, tzv. "startér", který má mnohem nižší výkon; tato metoda se používá u mnoha typů těžké techniky a traktorů . Startovací motor je obvykle dvoudobý s karburátorem , jeho výkon je asi 8-10% výkonu hlavního motoru. I přes "archaismus" a některé nepříjemnosti poskytuje tato metoda téměř 100% spolehlivý start v nejtěžších podmínkách. Traktor nebo agregát lze provozovat daleko od obydlených oblastí, kde není možné sledovat stav baterie. Startovací motor je součástí kapalinového chlazení, v chladném počasí zajišťuje předehřívání hlavního motoru. Samotný pomocný motor se spouští buď ručně, nebo elektrickým startérem malého (ve srovnání s výkonem potřebným pro nastartování hlavního motoru) výkonu - např. dieselový motor AM-01 se spouští pomocí spouštěče, který má startér sp. stejný typ jako motor MeMZ-968. Při ručním startování motoru není přítomnost a stav baterie vůbec podstatná ("startéry" mají magnetické zapalování ). Po nastartování a zahřátí chladicí kapaliny je „startér“ spojen se setrvačníkem hlavního motoru třecí spojkou nebo ručně ovládaným bendixem. Spouštěcí motor je přitom dimenzován na dostatečně dlouhý provoz při zátěži. Například sovětský PD-10 (motor motorového skútru s vodním pláštěm u válce a odpovídající montážní přírubou) dokáže posouvat klikovou hřídel naftového motoru nepřetržitě po dobu 10 minut. Nevýhody takového systému startování jsou: nutnost opuštění kabiny řidiče traktoru pro nastartování motoru při mechanickém startování s nebezpečím kolize traktoru s řidičem traktoru v době spouštění hlavního motoru, pokud je zařazen rychlostní stupeň není vypnutý v převodovce, povinná přítomnost samostatné dodávky směsi benzínu a oleje pro napájení odpalovacího zařízení. Startovací motory byly nejrozšířenější v SSSR, protože značné množství dieselových zařízení bylo provozováno v zimních podmínkách.
Jak se motory traktorů, elektrické startéry a baterie zdokonalovaly, používání startovacích motorů začalo upadat a od počátku 2000 prakticky vymizelo.
Typ spouštěcího motoru je turbostartér, který našel uplatnění na motorech s plynovou turbínou, ale používá se i na některých pístových, například hvězdicových lodních dieselových motorech závodu Zvezda. Jedná se o malý motor s plynovou turbínou s volnou turbínou připojenou přes redukční převod a vypínací spojku ke klikovému hřídeli startovaného motoru. Výhodou turbostartérů je kompaktnost, nízká hmotnost, vysoký výkon, nejsou potřeba baterie ani vysokokapacitní startovací válce. Například turbostartér TS-21, který má s převodovkou hmotnost pouhých 70 kg, je schopen nastartovat naftový motor o výkonu až 5000 koní. S. Hmotnost elektrického nebo pneumatického startovacího systému takového motoru bude několik tun. Nevýhody - nízká spolehlivost ve srovnání s elektrickými a vzduchovými startovacími systémy a potřeba samostatné nádrže s lehkým palivem (petrolej nebo benzín) pro turbostartér.
Vysokotlaký stlačený vzduch se používá pro dva způsoby spouštění velkých dieselových motorů na dieselových lokomotivách , lodích a obrněných vozidlech .
1. Přímý start se stlačeným vzduchem. Byl široce používán v pístovém letectví a nyní je běžný u lodních dieselových motorů a dieselových lokomotiv s hydraulickým převodem. Ve válcích jsou kromě obvyklých sacích a výfukových ventilů uspořádány další spouštěcí ventily. Startovací rozdělovač jim dodává stlačený vzduch v pořadí chodu válců, tlačí písty, vzduch roztáčí motor. Nádrže na stlačený vzduch jsou doplňovány buď z kompresoru poháněného hlavním motorem, když je v chodu, nebo z jakéhokoli zdroje třetí strany. Podle požadavků ruského říčního registru je přítomnost pneumatického startování povinná pro lodní motory s výkonem nad 200 kW.
2. Startování agregovaným pneumatickým startérem. Pístové a turbostartéry se používají jako přímá náhrada elektrických startérů u standardních motorů. Dříve byla tato metoda hlavní pro spouštění silných pístových motorů v letectví ( ASh-82 ), a to především kvůli kompaktnosti a nízké hmotnosti zařízení a také kvůli absenci fatální závislosti spolehlivého startu na stavu baterie. Například turbínový spouštěč o velikosti ~12x28 cm, napojený na standardní 6-atmosférický pneumatický systém, podle výrobce vyvine výkon až 22 kilowattů [4] .
Auto (stejně jako motocykl) s manuální převodovkou lze nastartovat pohybem se zařazeným rychlostním stupněm jakýmkoliv možným způsobem - tažením s jiným autem, nebo tlačením rukama (říká se tomu "start od tlačníku" ), nebo sjetím ze svahu s vypnutou spojkou . Po dosažení určité rychlosti je spojka plynule sepnutá. U této metody však existuje určitá pravděpodobnost selhání převodovky, zvláště když olej zamrzne, což je tím vyšší, čím nižší rychlostní stupeň je zařazen; v návodech k obsluze mnoha aut je zákaz takového startu. Výrobci také nedoporučují tento způsob startování u vozů vybavených katalyzátory z důvodu možnosti vniknutí nespáleného paliva do katalyzátoru s následným přehřátím a poruchou. Až na velmi vzácné výjimky není možné nastartovat auto s automatickou převodovkou z tlačného zařízení, protože měnič točivého momentu se plní z olejového čerpadla pouze při běžícím motoru a točivý moment se nebude přenášet z kol přes automatickou převodovku. Výjimkou jsou autobus LiAZ-677 a Mercedes-Benz W124, ve kterých automatická převodovka obsahuje olejové čerpadlo, jedno ze dvou, které pracuje z výstupního hřídele převodovky a při tažení vytváří tlak dostatečný k sepnutí kapalinových spojek a přenos točivého momentu z výstupního hřídele na motor.
Variantou prvního způsobu je ruční odvíjení jednoho z hnacích kol automobilu (například pomocí navinutého kabelu), dříve zavěšeného na zvedáku se zařazeným jedním z nejvyšších rychlostních stupňů, k ochraně rukou je nutné použít rukavice . Hlavním rysem metody je schopnost nastartovat motor samotným řidičem. Druhé kolo je na zemi, ale rotace se na něj kvůli diferenciálu nepřenese .
Když je baterie vybitá, je možné se připojit k baterii jiného vozu (říká se tomu „ rozsvítit se “). Doporučuje se to udělat, když motor dárcovského vozu neběží, aby jeho elektronický systém neselhal. Operace má smysl, pokud je spouštěný motor a jeho generátor v dobrém stavu.
Pro nastartování motoru po krátkém odstavení bylo navrženo uložení setrvačníku : roztočený motorem za jízdy pak umožňuje nastartovat motor bez vybití baterie.
V letectví a dalších oblastech našel významné využití inerciální startér s předběžným roztočením setrvačníku ručně přes převodovku nebo z nízkovýkonového elektrického nebo pneumatického motoru. Ruční inerciální startér umožňoval nastartovat motory o objemu několika set litrů jednou až dvěma osobám. S. bez dekomprese; zejména startovací systém slavných německých tanků " Tiger " a " Panther " byl doplněn o takový startér .
Spouštění leteckých pístových a plynových turbínových motorů je možné za letu při autorotaci . Přicházející proudění roztáčí hřídel motoru přes vrtuli nebo turbínu, přičemž rychlost hřídele se zvyšuje natolik, aby bylo zajištěno nastartování. Startování v autorotaci je jediný způsob, jak nastartovat motor za letu, pokud selže startovací systém. Z autorotace vrtulníkových motorů není možné začít kvůli přítomnosti volnoběžky v převodovce a turbovrtulových motorů s volnou turbínou. Pro autorotaci pístového nebo klasického turbovrtulového motoru musí mít vrtule systém částečného praporování.
Německá společnost Bosch zveřejnila v roce 2000 výsledky experimentů pro studium možnosti přímého (bez vnějšího rolování) startu benzinového motoru s přímým vstřikováním paliva. Závěr je následující: u motoru naprázdno se 4 nebo více válci v jednom z válců je píst na začátku zdvihu. Když znáte polohu klikového hřídele, můžete vypočítat objem vzduchu v tomto válci, vstříknout tam potřebnou dávku paliva a zapálit ji jiskrou. Píst se začne pohybovat a otáčet klikovým hřídelem. Dále se proces vyvíjí jako lavina a motor se spustí. Experiment byl považován za úspěšný, ale podle vedení společnosti Bosch se Direct Start ještě zdaleka nepoužívá u sériových vozů. Minimálně od roku 2022 neexistují žádné informace o praktické aplikaci přímého startu.
Některé motory počátku 20. století měly podobný systém startování: nejprve se motor točil ručně, dokud se jeden z válců nenaplnil hořlavou směsí, poté byl aplikován impuls zážehu a při úspěšné kombinaci okolností , motor začal pracovat [5] . Samonastartování bylo možné i u olejových motorů : pokud byla ve válci čerstvá směs během zahřívání ohřívače, pak po jeho vzplanutí motor zpravidla naskočil, i když směr otáčení byl nepředvídatelný. Systém Mazda i-stop stop a restart, stejně jako jiné podobné systémy, šetří přibližně 10 % paliva tím, že zastaví motor vozidla na volnoběh. Ale na rozdíl od jiných systémů, které k restartování motoru používají startér, systém i-stop restartuje motor vstříknutím palivové směsi do jednoho z válců a následným zapálením. Zajímavé je, že startér se stále podílí na spouštění motoru, i když nenese hlavní zatížení. A přestože otáčky motoru v době startování udržuje startér, specifikum i-stop zde spočívá právě v tom, že motor běží téměř výhradně na energii blesku. Startér jednoduše pomáhá startovat a „točit“.
Plyny z roznětky lze použít ke spuštění motoru. Původní verze, známá z počátku 20. století na stacionárních motorech a traktorech, počítala s přívodem práškových plynů přímo do válce pístového motoru [6] , přičemž nábojnice (zpravidla slepá lovecká nábojnice) se dala zapálit rána z obyčejného kladiva. Pozdější konstrukcí, která se objevila ve 30. letech 20. století v letectví, byl píst poháněný práškovými plyny, který translačním pohybem přes šroubovací hřídel roztáčel koncovou ráčnu motoru (tzv. Coffmanův startér Pro motory záchranných člunů je stále povinný pyrostartér , protože v extrémní situaci nemusí být na palubě jiné zdroje energie pro startování. Tam jsou také pyrostarters na některých motorech sněžných skútrů .
U motorů se zážehovým zapalováním je relevantní i problém napájení zapalovací soustavy v době startu. Automobilové generátory s nezávislým buzením nemohou fungovat bez externího stejnosměrného zdroje, proto například motocykly „ IZH “ a „ Ural “ nenastartují při vybité baterii , i když se startuje pomocí startéru, nikoli elektrického startéru. Tento problém je řešen použitím generátoru s buzením z permanentních magnetů (jako na motocyklech Minsk a Voskhod a všech moderních lehkých motorových vozidlech) nebo magnetů , které dávají proud okamžitě, ale takové generátory mají menší výkon. Problém se výrazně zmírní při použití elektronického zapalování , ale také není schopen pracovat s úplně vybitou baterií. To znamená, že ani u rotujícího motoru (například taženého auta) nebude jiskra.
U vznětových motorů, kde je za provozních podmínek rozprášené palivo zažehnuto vzduchem ohřátým kompresí ve válci, se často používají žhavicí svíčky pro zjednodušení studeného startování - nízkoodporové spirály uvnitř spalovací komory, ohřívané proudem z baterie až po motor dosáhne stabilního provozu.
Kromě problémů s energií zapalovací soustavy je zde také problém s tvorbou směsi při startování studeného motoru. Při nízkých teplotách se palivo špatně odpařuje. Aby nedocházelo k vyčerpávání pracovní směsi, zavádějí se do pohonné soustavy různá startovací zařízení (vzduchová klapka v karburátoru; u starších motocyklů plovákový dmychadlo; přídavný ventil přívodu paliva se zpožděním vypnutí po nastartování) nebo se zvyšuje vstřikování. . Nevypařený přebytečný benzín se dostává do válců ve formě kapiček, které se usazují na studených vnitřních površích. Palivo může „zaplavit“ zapalovací svíčku , což způsobí únik proudu přes izolátor mokré svíčky, a tudíž nedojde k přeskoku nebo výraznému oslabení jiskry. Benzín stékající po stěnách válce smývá olejový film, který je již po zaparkování nedostatečný a způsobuje velmi znatelné dodatečné opotřebení CPG až odírání pístů.
V moderních automobilech výrobce často zajišťuje režim „proplachování“ válců, ve kterém se zastaví aktivní přívod paliva a provoz pístů uvolní objem z přebytečného paliva. Pro použití tohoto režimu je nutné sešlápnout plynový pedál až na doraz a začít rolovat startér. Některé motocykly mají k tomuto účelu na válcích dekompresní ventil .
Pro nastartování motoru při nízkých teplotách se používají různé „startovací kapaliny“ na bázi éteru , známé pro svou těkavost (bod varu 34 °C) a snadné zapalování. Taková kapalina je vstřikována z aerosolové nádobky do sacího potrubí těsně před pokusem o start. U severních a vojenských verzí některých vozů je systém vstřikování éteru instalován pravidelně při spuštění.
Problémy má i systém mazání při startování, zejména studeného motoru. Při prvních otáčkách pracují části motoru prakticky bez nuceného mazání, dokud nejsou zaplněny kanály pro přívod oleje a v klikové skříni se tvoří olejová mlha. Vyměnitelný olejový filtr má zpětný ventil, který zabraňuje vytékání oleje z kanálků na parkovišti; včasná výměna filtru je důležitá i z hlediska zachování vlastností chlopňové gumy. V chladném počasí olej houstne a čerpadlo jej nezačne okamžitě dodávat naplno. Proto může při prudkém přísunu „plynu“ ihned po startu dojít k odření hlavních třecích párů. Aby se tomuto jevu zabránilo, u velkých a složitých motorů se někdy používá předběžné posilovací elektrické čerpadlo, které pracuje paralelně s hlavním. Běžné motory automobilů a motocyklů stačí nastartovat podle návodu výrobce a v případě problémů „neplynovat“, jakmile „chytne“, ale upravit motor a odstranit zjištěné poruchy.
Pro usnadnění startování při teplotách pod nulou a pro zabránění zamrznutí chladicí kapaliny (zejména vody) při dlouhém zastavení lze na motor nainstalovat startovací předehřívač . Jeho tepelný výkon je zpravidla několik kilowattů, což umožňuje přiměřenou dobu (asi půl hodiny) přiblížit teplotu bloku před spuštěním provozní. Nejčastěji se jedná o autonomní automatizovaný kotel zařazený do chladicího systému s hořákem využívajícím stejné palivo jako samotný motor; na parkovišti také hraje roli autonomního topení. Může být i elektrický – samostatný nebo zabudovaný přímo v bloku válců (v druhém případě není potřeba další oběhové čerpadlo), napájený z externího zdroje. Je známá varianta s výměníkem tepla, který přijímá teplo, včetně nízkoteplotního odpadního tepla, z centrálního vytápění nebo parního systému podniku. Předehřátý motor nejen usnadňuje startování, ale také radikálně snižuje opotřebení startování (v důsledku eliminace kondenzace paliva na stěnách válců a provozu mazacího systému okamžitě olejem normální teploty a viskozity), které má v severských podmínkách rozhodující vliv na životnost motoru a dokonce i v mírném klimatu může dobře ospravedlnit náklady na instalaci a napájení ohřívače. Je třeba mít na paměti, že automatizace autonomního kotle spotřebovává asi 10-30 wattů energie z baterie - to může být kritické při dlouhé práci na parkovišti.