Rozruszniki

Historia rozrusznika

Pewnie niewiele osób pamięta lub wie jakim niebezpiecznym i męczącym był kiedyś proces odpalania pojazdów wyposażonych w silniki spalinowe. Dziś inżynierowie prześcigają się w nowych rozwiązaniach technologicznych związanych z rozruchem silnika. Zaczynając od bliżej znanych nam czasów, kiedy to już na początku XXI wieku, zaczęto montować stacyjki, w których wystarczyło przekręcić i puścić kluczyk a proces rozruchu rozpoczynał się bez żadnej dalszej ingerencji. Wraz z dalszym rozwojem zrezygnowano z przestarzałego już odpalania pojazdu za pomocą kluczyka i w miejsce stacyjki zainstalowano przycisk. Jedno naciśnięcie i skomplikowany proces odpalania możemy uznać za zakończony. Jednak nie od zawsze tak było. Sto lat wcześniej, podchodząc do naszego pojazdu najpierw musielibyśmy wyposażyć się w dosyć sporych rozmiarów metalową korbę i jeszcze zanim weszlibyśmy do kabiny naszego pojazdu należałoby podejść do niego od frontu, zamontować korbę w odpowiednim miejscu i przy użyciu dość sporej siły zakręcić nią. Należało przy tym zachować szczególną ostrożność, ponieważ w momencie, w którym silnik udało się wzruszyć do pracy korba mogła „odbijać” przez co łatwo można było nabawić się urazu rąk. Usprawnienie tej czynności spędzało sen z powiek inżynierów żyjących w tamtych czasach. W większości ich pomysły i rozwiązania okazywały się mało skuteczne i bardzo niebezpieczne. Jednakże w końcu pojawiła się pewna osobistość w postaci Charlesa Ketteringa, niesamowitego wizjonera, człowieka bardzo dobrze wykształconego, który posiadał bardzo wiele umiejętności oraz wrodzony talent do konstruowania maszyn i urządzeń. To właśnie jemu udało się zaprojektować i zbudować pierwszy i co najważniejsze poprawnie działający rozrusznik. Ciekawostką jest, że ten sam człowiek jest odpowiedzialny za stworzenie pierwszych kas fiskalnych, które wyposażone były w automatycznie otwierające się skrytki na pieniądze oraz liczniki z możliwością zerowania. Co najlepsze wynalezione przez niego kasy miały znaczący wpływ na zaprojektowanie rozrusznika. W 1911 roku Kettering rozpoczął pracę nad swoim urządzeniem rozruchowym, podobno skłonił go do tego wypadek mężczyzny, który przy próbie odpalenia automobilu za pomocą korby połamał sobie ręce. W czasach, kiedy inni eksperymentowali w jaki sposób umożliwić rozruch samochodu bez ich użycia, niektórzy nawet bardzo efektownie za pomocą materiałów wybuchowych; Charles postawił na stworzenie większej wersji silnika elektrycznego, który zastosował w swoich kasach fiskalnych. Tym sposobem po zaledwie kilku miesiącach zaprezentował światu pojazd koncernu Caddilac, dla którego pracował z pierwszym rozrusznikiem elektrycznym. Oczywiście rozwiązanie posiadało swoją wadę mianowicie istniała bardzo mała szansa na porażenie prądem kierowcy przy odpalaniu silnika, jednak niedogodność ta okazała się dużo mniej szkodliwa niż połamane dłonie czy stracone zęby przy używaniu korby. Miało to zdecydowany wpływ na poprawę komfortu jazdy, ponieważ nawet jeżeli silnik z jakiegoś powodu zgasł w trakcie użytkowania pojazdu można go było w ciągu kilu sekund ponownie uruchomić i to bez konieczności wysiadania z pojazdu. Charles Kettering w ciągu swojego życia dorobił się ponad 300 różnych patentów, jednak z punktu motoryzacyjnego wynalezienie „startera samochodowego” było osiągnięciem przełomowym.

Budowa rozrusznika

Dzisiejsze rozruszniki już w praktycznie niczym nie przypominają tych zaprojektowanych przeszło 100 lat temu, jednak spełniają tą samą funkcję. Nowoczesne rozruszniki muszą być zdecydowanie trwalsze, ponieważ z biegiem lat wzrosła popularność pojazdów napędzanych silnikami spalinowymi a sam rozrusznik jest zdecydowanie częściej wzbudzany do pracy. Szczególnie w nowoczesnych pojazdach posiadających tak zwaną technologię „start – stop”. Wprowadzono ją ze względu na dbałość o ekologię i zmniejszenie ilości spalin wytwarzanych przez samochody. Inżynierowie wyszli z założenia, że bez sensownym jest, aby silnik pracował w czasie, kiedy samochód na przykład stoi w korku. Dlatego w autach wyposażonych w manualną skrzynię biegów wystarczy, że ustawimy skrzynię „na luz”, zdejmiemy nogę z pedału sprzęgła i silnik zostanie zgaszony. Oczywiście pod warunkiem, że komputer pokładowy w naszym pojeździe stwierdzi, że akumulator jest naładowany w takim stopniu, aby możliwe było z jego zapasów energii zasilanie wszystkich podzespołów pojazdu takich jak światła, nawiewy, ekrany czy radio. Do ponownego rozruchu silnika wystarczy wcisnąć pedał sprzęgła i czujniki w nim zamontowane dadzą sygnał do sterownika, że prawdopodobnie za chwilę trzeba będzie ruszyć pojazdem więc chcemy, aby rozrusznik ponownie uruchomił silnik. Na budowę rozrusznika składają się: głowica rozrusznika, włącznik elektromagnetyczny, przyłącze zasilania, stojan z magnesami trwałymi, zębnik zespołu sprzęgającego, widełki, przekładnia planetarna, wirnik, komutator, szczotko trzymacz oraz obudowa tylna. Na czas rozruchu wirnik znajdujący się wewnątrz rozrusznika sprzęgnięty zostaje z kołem zamachowym. Silnik uruchamiany zostaje za pomocą rozrusznika, którego zadaniem jest zapewnienie minimalnej prędkości z jaką obraca się wał korbowy w silniku. W zależności od rodzajów silnika ich prędkość rozruchowa może być różna. Zazwyczaj waha się w granicach 40 – 100 obrotów na minutę w przypadku czterosuwowych silników spalinowych napędzanych benzyną oraz 100 – 200 obrotów na minutę w przypadku silników o zapłonie samoczynnym, czyli napędzanych ropą. Najczęściej spotykanymi rozrusznikami są oczywiście rozruszniki elektryczne, zdecydowanie rzadziej możemy spotkać się z rozrusznikami pneumatycznymi. Pobór prądu w trakcie pracy rozrusznika podczas procesu uruchamiania silnika może wahać się od 200A do nawet 1500A. Dlatego ważnym elementem jest również odpowiedniej wielkości akumulator w jaki wyposażony jest nasza maszyna. W przypadku, w którym bateria będzie zbyt mała lub za słaba może uniemożliwić prawidłowy rozruch silnika.

Działanie rozrusznika

Pomimo swoich niepozornych rozmiarów rozrusznik wykonuje naprawdę ciężką pracę w momencie przekręcenia kluczyka w stacyjce naszej maszyny. W trakcie procedury odpalania silnika musi on pokonać bardzo duże opory takie jak między innymi: różnego rodzaju tarcia tłoków o cylindry w naszym silniku lub tarcia występujące w łożyskach wału silnika, sprężanie znajdującej się wewnątrz cylindrów mieszanki paliwowo powietrznej oraz ich uprzednie dostarczenie do komory spalania na pewno nie ułatwiają mu pracy. Zadaniem mechanizmu sprzęgającego znajdującego się wewnątrz rozrusznika, potocznie zwanego bendiksem jest sprzężenie urządzenia z kołem zamachowym silnika. Dzięki temu zostaje wprawiony w ruch wał korbowy. Elementem, który sprzęga koło zamachowe z silnikiem jest zębnik, który dzięki swojej budowie zazębia się z wieńcem zębatym koła zamachowego naszego silnika. Po osiągnięciu przez wał korbowy odpowiedniej prędkości obrotowej silnik może zacząć pracować samodzielnie a rozrusznik zostaje automatycznie oddzielony od wieńca koła zamachowego by zapobiec jego uszkodzeniu.

Awarie układu rozruchowego

Awarie układu rozruchowego możemy podzielić na dwie podstawowe grupy ze względu na rodzaj usterki są to: usterki mechaniczne oraz usterki elektryczne. Niestety zdecydowanie częściej usterki są niespodziewane, przez co ciężko jest przewidzieć awarię rozrusznika. Dla przykładu ciągnik rolniczy można prawidłowo odpalić o poranku a przy próbie ponownego rozruchu godzinę później może w ogóle nie zareagować na przekręcenie kluczyka w stacyjce. Najbardziej typowymi usterkami rozrusznika może być właśnie brak reakcji na przekręcenie kluczyka w stacyjce, dziwne odgłosy wydawane przez niego w trakcie procedury odpalania silnika, zbyt wolne kręcenie się rozrusznika lub nie rozłączenie go w momencie, gdy koło zamachowe osiągnie już prędkość, przy której silnik jest w stanie pracować samoczynnie. W pierwszym opisywanym przypadku, jeżeli rozrusznik po przekręceniu kluczyka w stacyjce w ogóle nie podjął pracy najprawdopodobniej winny jest rozładowany akumulator i to ten element powinniśmy sprawdzić jako pierwszy. Jeżeli okaże się, że bateria w naszej maszynie jest sprawna i naładowana naszą uwagę należy skierować na przewód rozrusznika, który mógł zostać przerwany. Warto również sprawdzić czy któryś z bezpieczników nie jest przepalony. Jeśli wszystkie te elementy okażą się sprawne to z prawie stu procentową pewnością winowajcą będzie uszkodzone uzwojenie elektromagnetyczne znajdujące się wewnątrz rozrusznika. W przypadku niepokojących odgłosów dochodzących do kabiny podczas odpalania silnika powodów może być zdecydowanie więcej. Charakterystyczne turkotanie prawdopodobnie będzie oznaczać zużycie zębów sprzęgających, gdy dodamy do tego szarpanie – powodu awarii możemy szukać w zespole sprzęgającym, który definitywnie kończy swoją żywotność. Korozja może okazać się problemem, kiedy prędkość rozrusznika jest zbyt niska. Występująca na łączeniach elektrycznych rdza będzie skutecznie ograniczać i utrudniać przepływ odpowiedniej ilości prądu z akumulatora do urządzenia rozruchowego. Warto w takim wypadku przede wszystkim zwrócić uwagę na stan klem. Ze względu na ich niską cenę czasami warto zamiast poddawać się próbie ich wyczyszczenia po prostu wymienić je na nowe. Awaria zakleszczonego zębnika może objawić się w postaci ciągle kręcącego się urządzenia rozruchowego, pomimo że silnik pracuje już samoczynnie. W takiej sytuacji rozrusznik należy jak najszybciej zdemontować i naprawić.

Diagnostyka rozrusznika

Diagnostyka rozrusznika może w mniejszym bądź większym stopniu zapobiec niespodziewanym problemom. Oczywiście nie jesteśmy w stanie w stu procentach wyeliminować możliwości wystąpienia jego awarii, ale zawsze warto ją ograniczyć w jak największym stopniu. Diagnostyka naszego urządzenia rozruchowego jest stosunkowo prosta. Możemy zdemontować urządzenie w celu sprawdzenia zużycia jego poszczególnych elementów lub przeprowadzić pomiary elektryczne za pomocą prostego urządzenia jakim jest Miernik Uniwersalny Multimetr.  Przede wszystkim należy pamiętać, że układ rozruchowy pełni bardzo ważną funkcję w naszej maszynie i każde nawet najdrobniejsze objawy nieprawidłowej pracy rozrusznika należy jak najszybciej usuwać.