Аккумуляторная батарея.
     Электрическая энергия, поступающая в процессе зарядки аккумуляторной батареи от внешнего источника постоянного тока, превращается в химическую и в таком виде может быть запасена, а в процессе разрядки вновь преобразуется в электрическую энергию. Автотракторные аккумуляторные батареи называют стартёрными, так как они при малом внутреннем падении напряжения обладают свойствами кратковременно отдавать большой ток, необходимый для работы стартёра. Основное применение нашли кислотно-свинцовые аккумуляторные батареи.

     Аккумуляторная батарея состоит из трех или шести последовательно соединенных аккумуляторов номинальным напряжением 2 В каждый. Бак 4 (рис. 182) аккумуляторной батареи представляет собой моноблок с перегородками, образующими ячейки для отдельных аккумуляторов. Бак и крышка 2 изготовлены из кислотоупорной пластмассы, эбонита или термопласта. Дно бака имеет ребра, на которые опираются пластины. Каждый аккумулятор состоит из набора положительных 10 и отрицательных 9 пластин, отлитых в виде решёток из сплава свинца и 6-8 % сурьмы. Припаянные к мостику пластин 5 между собой пластины образуют полублоки. Решётки пластин заполнены активной массой: положительные пластины – двуокисью свинца PbO2, а отрицательные – губчатым свинцом Pb. Положительные и отрицательные пластины разделяются между собой сепараторами 8 – перегородками из микро-пористой пластмассы или эбонита. В крышке сделаны три отверстия. Среднее отверстие, закрываемое пробкой 3, предназначено для заливки электролита, а два крайних – для вывода полюсных выводов 6 и 7 полублоков. В крышке или пробке имеется вентиляционное отверстие для сообщения внутреннего объёма аккумулятора с атмосферой. Аккумуляторы соединены между собой последовательно при помощи перемычек 1.

     Сжатая рабочая смесь в карбюраторном и газовом двигателях воспламеняется от искрового разряда между электродами свечи зажигания. Для образования электрического разряда необходимо напряжение 20-24 кВ. Преобразование тока низкого напряжения в ток высокого напряжения и распределение его по цилиндрам двигателя обеспечивается приборами батарейного зажигания или от магнето.
     Батарейное зажигание применяется на автомобильных двигателях, а зажигание от магнето – на пусковых двигателях дизелей.

     Система батарейного зажигания состоит из двух цепей – низкого и высокого напряжений. Схема батарейного зажигания показана на рис. 186. Цепь тока низкого напряжения питается от аккумуляторной батареи или от генератора. В эту цепь последовательно включены включатель стартера 2, включатель зажигания 3, первичная обмотка 4 (270-300 витков медного провода диаметром 0,8 мм) катушки зажигания 6 с добавочным резистором, прерыватель 8 с конденсатором 9 и масса.
  
     Цепь тока высокого напряжения состоит из вторичной обмотки 5 катушки зажигания, распределителя 7, проводов высокого напряжения 11, свечей зажигания 10 и массы. Образование тока высокого напряжения основано на принципе взаимоиндукции. При включенном замке зажигания и замкнутых контактах прерывателя 8 электрический ток от аккумуляторной батареи 1 или генератора поступает в первичную обмотку 4 катушки зажигания 6, образуя вокруг неё магнитное поле.

     При размыкании контактами прерывателя цепи низкого напряжения ток в первичной обмотке 4 катушки зажигания исчезает и вместе с ним магнитное поле (ЭДС самоиндукции), окружающее его. Исчезающее магнитное поле пересекает витки вторичной обмотки 5 (18-20 тыс. витков медного провода диаметром 0,1 мм) катушки зажигания и наводит в ней ЭДС. Благодаря большому числу витков во вторичной обмотке напряжение на её концах достигает 20-24 кВ. От вторичной обмотки 5 катушки зажигания через провод высокого напряжения 11, распределитель 7 и провода ток высокого напряжения поступает к свечам зажигания 10, где между электродами происходит искровой разряд, который зажигает рабочую смесь.
     Затем вновь происходит замыкание контактов прерывателя и в системе зажигания проходит ток низкого напряжения.
ЭДС самоиндукции замедляет процесс исчезновения тока в первичной обмотке и приводит к искрению между контактами прерывателя 8, их окислению и разрушению. Для уменьшения воздействия ЭДС самоиндукции параллельно контактам прерывателя включен конденсатор 9, который в период размыкания контактов заряжается током самоиндукции (300 В), а затем, разряжаясь в обратном направлении, ускоряет исчезновение тока в цепи низкого напряжения, а следовательно, и магнитного поля, поэтому увеличивается ЭДС вторичной обмотки и контакты прерывателя предохраняются от обгорания.

     Прерыватель-распределитель служит для прерывания тока низкого напряжения и распределения тока высокого напряжения по цилиндрам двигателя. Он состоит из прерывателя тока низкого и распределителя тока высокого напряжения, центробежного и вакуумного регуляторов, октан-коллектора.

     Прерыватель управляет цепью тока низкого напряжения. Он состоит из вращаемого кулачка 6 (рис. 188) и нормально замкнутых контактов 7 и 8, установленных на поворотном диске 15. Количество выступов на кулачке 6 соответствует количеству цилиндров двигателя.

     Рычажок 5 с подвижным контактом и пластинчатая пружина крепятся на текстолитовой поворотной подушечке и изолируются от «массы», а пластина неподвижного контакта 8 устанавливается на оси рычажка 5, поворачивается эксцентриком в определённое положение и крепится винтом, обеспечивая надёжное соединение контакта 8 с «массой».

     Центробежный регулятор автоматически изменяет угол опережения зажигания в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя, т.е. от его нагрузки. Он состоит из валика 11 с планкой и двумя осями 22, двух грузиков 20 с пальцами 23 и двух пружин 21 разной жёсткости. Пальцы 23 входят в пазы 24 поводковой пластины 9 кулачка 6 и передают ему вращение от валика 11 через планку, оси 22 и грузика 20. Для облегчения вращения валик 11 смазывается маслом через масленку 14.
      При работе регулятора момент центробежной силы каждого грузка 20 относительно оси 22 уравновешивается моментом силы натяжения его пружины 21. Нарушение этого равновесия вызывает поворот грузиков 20 на осях 22, перемещение пальцев 23 в косых пазах 24 поводковой пластины 9 и поворот кулачка 6 относительно валика 11, кинематически связанного через распределительный вал с коленчатым валом двигателя.

     Вакуумный регулятор автоматически изменяет угол опережения зажигания в зависимости от разрежения в смесительной камере карбюратора. Он состоит из двух чашек 17, между которыми завальцована мембрана 18 с тягой 19. Герметичная полость с пружиной 16 соединяется медной трубкой со смесительной камерой карбюратора, а тяга 19 диафрагмы с поворотным диском 15 прерывателя.
     При работе регулятора сила сжатия пружины 16 уравновешивается силой избыточного давления атмосферного воздуха на диафрагму и тяга 19 устанавливает диск 15 с контактами прерывателя в определённое положение.
     Нарушение этого равновесия из-за изменения разрежения в карбюраторе вызывает изменение прогиба диафрагмы, перемещение тяги, поворот диска 15 с контактами относительно кулачка 6 и, тем самым, изменения момента их размыкания.
Октан-корректор используют для изменения постоянной составляющей угла опережения зажигания, поворачивая вручную корпус 10 распределителя вместе с вакуумным регулятором относительно кулачка 6 прерывателя. Верхняя пластинка 13 октан-корректора соединяется с корпусом прерывателя, а нижняя надевается на его хвостовик и крепится к блок-картеру. Между собой пластины соединяются винтовой тягой с двумя регулировочными гайками 12.

     Распределитель тока высокого напряжения равномерно подключает катушку к искровым свечам зажигания. Он состоит из карболитовой крышки 1, которая крепится в определенном положении к корпусу 10, и ротора (бегунка) 4, надеваемого на хвостовик кулачка 6. Контакт центральной клеммы с боковыми контактами раздаточных клемм 2 обеспечивается графитовым стержнем 3 с пружиной.
     Распределители большинства автомобилей конструктивно аналогичны. Отличаются они числом выступов кулачка 6 и раздаточных клемм 2, направлением и максимальной частотой вращения, характеристиками центробежного и вакуумного регуляторов, ёмкостью конденсатора или его отсутствием (переносом в транзисторный коммутатор), конструктивным оформлением и размерами.

     Свеча зажигания служит для образования искрового зазора, в котором образуется электрическая искра. Свеча состоит из изолятора 1 (рис. 189) в сборе с контактным стержнем 2 и центральным электродом 7 и корпуса 4 с боковым электродом 8. Центральный электрод и контактный стержень герметизированы в изоляторе токопроводящим стеклогерметиком 3. Между изолятором и корпусом помещены теплоотводящие шайбы 5. Верхняя часть корпуса 4 завальцована на буртик изолятора, а на нижней части имеется резьба для ввёртывания в отверстие головки блока цилиндров. Герметизация соединения обеспечивается уплотнительным кольцом 6. Провод высокого напряжения от распределителя вставляется в гайку 10, навёрнутую на контактный стержень 2. Для предотвращения воспламенения смеси от соприкосновения с накалёнными деталями раньше, чем нужно, служит тепловой конус 9.

     Включатель зажигания предназначен для включения и выключения потребителей электрического тока. Он состоит из двух частей: замка с ключом и электрического включателя. Замок состоит из корпуса, цилиндра, пружины и поводка. В задней части корпуса расположен включатель, состоящий из контактной пластины с тремя выступами и панели с тремя контактными винтами. В зависимости от модели автомобиля и приборов, включаемых включателем, ключ замка может иметь три или четыре положения. В автомобилях ЗИЛ-130 и ГАЗ-53 А ключ имеет три положения: зажигание выключено; зажигание включено; включено зажигание и стартёр. Во всех случаях вместе с зажиганием включаются контрольно-измерительные приборы.

     На пусковых двухтактных карбюраторных двигателях тракторов ЛХТ-55М, ТДТ-55А, ЛХТ-100, ЛХТ-4, Т-157 и других отдельно от основного электрооборудования установлена система зажигания от магнето.

     Одноцилиндровые пусковые двигатели ПД-10УД и П-350 с ручными стартёрным запуском имеют одну запальную свечу и одноконтактное магнето высокого напряжения (рис. 190).

     Магнето служит генератором переменного тока низкого напряжения и одновременно преобразователем его в ток высокого напряжения, который подаётся на контакты свечи зажигания, установленной в камере сгорания карбюраторного двигателя. Магнето состоит из двух полюсов 2 (статора), двухполюсного вращающегося магнита 1 (ротора), индукционной катушки (трансформатора), включающей сердечник 5, первичную обмотку 4 и вторичную обмотку 3. Один конец первичной обмотки соединён с массой, второй – с конденсатором 14 и прерывателем. Вторичная обмотка соединена с первичной и через провод высокого напряжения 8 – с центральным электродом свечи зажигания. Прерыватель содержит кулачок 12, подвижный контакт 9, неподвижный контакт 10 и пружину 11. На магнето имеется кнопочный выключатель зажигания 13.

     Первичная обмотка выполнена из провода диаметром 0,7-1 мм, число витков 150-300; вторичная обмотка – из 11-13 тыс. витков провода диаметром 0,07 мм. Оба провода изолированы. Если контакты прерывателя сомкнуты, то при вращении двухполюсного магнита в первичной обмотке создаётся ток небольшого напряжения (12-15 В), который уходит на массу. В момент, когда кулачок 12 разрывает контакты, в обмотках индуктируется ток высокого напряжения: в первичной – около 300 В, во вторичной – 12-20 тыс. В (в зависимости от числа витков и частоты вращения магнита). Ток первичной обмотки заряжает конденсатор, не препятствуя образованию тока во вторичной обмотке, который проходит через центральный контакт свечи на боковой контакт – массу и образует искру. Ток избыточной силы и напряжения во вторичной обмотке разряжается на массу через предохранитель 6, предохраняя обмотку от перегорания.

     Для правильной установки магнето на двигатель необходимо отвернуть свечу зажигания, установить через гнездо свечи в цилиндр мерную линейку, довести маховиком поршень в ВМТ и заметить точку на линейке, совпадающую с поверхностью гнезда свечи. Вторую метку на линейке делают на 5,8 мм выше первой. Далее поворачивают маховик в обратном направлении до совпадения верхней метки с верхним уровнем гнезда свечи и ослабляют болты крепления магнето так, чтобы контакты были разомкнуты. Затем болты затягиваются, угол опережения зажигания при этом будет 27°. Зазор между полностью разомкнутыми контактами прерывателя должен быть 0,25-0,35 мм, а между контактами свечи – 0,5-0,6 мм.

     Система электрического пуска включает в себя одну или две аккумуляторные батареи, электрофицированные средства подготовки к пуску, стартёр, коммутационную аппаратуру и электрическую сеть.

     Пуск автотракторных двигателей может осуществляться системой электростартёрного и каскадного пуска.
В системе электростартёрного типа энергия аккумуляторной батареи расходуется на управление предпусковым подогревателем охлаждающей жидкости (двигатели ЗMЗ-53-11, ЗИЛ-130, ЯМЗ-240БМ) и стартёром, питание электроспирального (Д-21А1) или электрофакельного (двигатели Д-240, Д-245) подогревателя всасываемого воздуха или стартёра при пуске.

     Системы каскадного пуска по схеме стартёр – пусковой двигатель – дизельный двигатель применяют на большинстве тракторов (МТЗ-80Л, МТЗ-82, ДТ-75М, ЛХТ-55М, ТДТ-55А, ЛХТ-100, ЛХТ-4 и др.). В этих системах пуск пускового двигателя осуществляется электростартёрной системой малой мощности.

     Стартёр является основной сборочной единицей всех электрических систем пуска. Он представляет собой электродвигатель постоянного тока, обмотка возбуждения которого последовательно включена в цепь питания якоря. Основные части: корпус с электромагнитными обмотками возбуждения, якорь, коллектор и щёточный механизм. Обмоток возбуждения – четыре, щёток – четыре (две плюсовые и две минусовые), имеется также выключатель тока от аккумуляторной батареи на обмотки возбуждения.
    При включении электростартёра в цепь аккумуляторной батареи по обмоткам идёт ток большой силы (300-800 А), и аккумулятор разряжается. При этом в якоре и на сердечниках обмоток возникают мощные магнитные потоки. Взаимодействуя, они вращают якорь, который создаёт большой крутящий момент на приводной шестерне стартёра. Одновременно шестерня входит в зацепление с зубчатым венцом маховика двигателя. Ввод шестерни в зацепление с маховиком и включение стартёра принудительное с помощью электромагнитного или ручного выключателя через муфту свободного хода. Муфта свободного хода после пуска двигателя отсоединяет шестерню от маховика. На стартёре трактора К-703 отключение шестерни инерционное, муфты свободного хода нет.

     На тракторах и автомобилях устанавливают стартёры различных марок, отличающиеся в основном устройством привода и мощностью. Мощность стартёра пускового двигателя составляет 0,44-1,11 кВт, а стартёра для непосредственного запуска основного двигателя – 3-8,1 кВт.

     На пусковых двигателях тракторов с дизельными двигателями применяются стартёры СТ-362, СТ-362Д, СТ-142Т, на грузовых автомобилях с карбюраторными двигателями – СТ-130А, СТ-130Б. Все стартёры (рис. 191) работают по одинаковому принципу и отличаются друг от друга по конструктивному оформлению и мощности.

     Стартёр представляет собой корпус 3 с крышками 1 и 16, на котором смонтированы четыре полюсных башмака 5 с последовательно соединёнными обмотками. В крышках на подшипниках установлен якорь стартёра 22 с коллектором 25.

     Якорь вращается в двух втулках, установленных в крышках и промежуточном подшипнике 20. Обмотка якоря изолирована бандажами 21 и 23. Сверху на статоре закреплено тяговое реле для привода муфты 15.

     Тяговое реле (реле привода) содержит трубчатый сердечник 10, якорь 11, втягивающую 8, удерживающую 9 обмотки и стержень 7 с подвижным контактом 6. Якорь шарнирно сочленён с рычагом 13 приводного механизма. Удерживающая обмотка включена параллельно обмоткам стартёра, втягивающая – последовательно. При включении стартёра ток в обмотках создаёт магнитное поле, якорь 11 с подвижным контактом 6 замыкает главные зажимы 4, один из которых соединён с зажимом «+» аккумулятора, а другой – с зажимом 2 обмоток возбуждения стартёра; ротор вращается, удерживающая обмотка удерживает контакты включенными, а втягивающая замыкается на массу. Одновременно якорь реле через рычаг 13 и привод муфты свободного хода 15 через вилку рычага включения 19, установленную на резьбовой втулке 14, вводит шестерню 18 привода в зацепление с маховиком. От осевого перемещения якорь удерживается амортизатором 17.
     После запуска выключателем размыкают цепь питания реле, и возвратная пружина 12 перемещает якорь в исходное положение, при этом приводная шестерня стартёра выходит из зацепления с зубчатым венцом маховика. Для более надёжного автоматического отключения стартёра от двигателя в цепь вводят ещё два дополнительных реле – промежуточное и блокировочное. Когда частота вращения коленчатого вала двигателя достигнет 11,0-12,5 с-1 (660-750 об/мин), реле отключает питание стартёра. При работе двигателя контакты реле блокировки разомкнуты и не позволяют включить стартёр.