Большинство систем пуска двигателей внутреннего сгорания содержат электродвигатель постоянного тока (двигатель стартера) с питанием от аккумуляторной батареи автомобиля, механизм включения, устройство управления и соответствующую электропроводку. Так как частота вращения коленчатого вала двигателя, необходимая для его пуска (для бензиновых двигателей около 60-100 мин -1 , для дизельных двигателей около 80-200 мин -1 , намного ниже, чем частота вращения двигателя стартера, привод от стартера к двигателю осуществляется посредством пары шестерен (шестерня на валу стартера и зубчатый венец маховика двигателя) с передаточным отношением от 10:1 до 20:1.
Влияющие переменные
Величина крутящего момента на коленчатом валу двигателя и минимальная частота его вращения, необходимые для пуска двигателя, зависят от типа двигателя, его рабочего объема, числа цилиндров, степени сжатия, потерь на трение, дополнительных нагрузок, создаваемых при работе двигателя, системы управления подачей топлива, сорта используемого масла и температуры двигателя.
Потребные значения крутящего момента и частоты вращения для пуска двигателя возрастают при снижении температуры, что ведет к необходимости повышения мощности стартера. Минимальная температура, при которой обеспечивается пуск двигателя, является основным фактором, определяющим потребную мощность при пуске.
Стартеры
Стартер состоит из электродвигателя, шестеренчатого привода, обгонной муфты (муфты свободного хода).
1 - соленоид и пусковое реле; 2 - рычаг включения стартера; 3 - обгонная муфта с ведущей шестерней; 4 - шестеренчатый редуктор (планетарная передача); 5 - якорь; 6 - постоянные магниты
Шестерня на валу электродвигателя стартера сначала начинает взаимодействовать с зубчатым венцом маховика двигателя. После пуска двигателя частота вращения шестерни стартера становится выше частоты вращения вала электродвигателя стартера, что может привести к выходу стартера из строя из-за возникающего центробежного усилия. Для предотвращения этого нежелательного явления между шестерней стартера и его якорем устанавливается обгонная муфта, которая отключает стартер от двигателя, как только частота вращения коленчатого вала начинает превышать частоту вращения вала стартера.
Электродвигатель стартера
В большинстве случаев в стартере применяется электродвигатель постоянного тока с последовательным возбуждением, характеризуемый высокой частотой вращения без нагрузки, что поддерживает необходимую частоту вращения коленчатого вала двигателя во время его пуска. Прогресс, достигнутый в сфере технологии производства ферритов, позволяет использовать в стартерах электродвигатели с возбуждением от постоянных магнитов, стойких к размагничиванию. Стартеры с якорями, вращающимися с более высокими скоростями, но развивающими меньший крутящий момент, имеют меньшие размер и массу. Для них становится возможным увеличение передаточного отношения между двигателем и якорем стартера. Диаметр зубчатого венца маховика не может быть увеличен и поэтому увеличение этого передаточного отношения осуществляется путем использования дополнительной передаточной ступени (стартеры с шестеренчатым редуктором).
Виды стартерных приводов
Инерционный привод, применяемый, например, в газонокосилках, является самой простой формой шестеренчатого привода. Обгонная муфта перемещается на валу якоря на спиральных шлицах при вращении этого якоря. При включении стартера ненагруженный якорь начинает свободно вращаться. При этом шестерня стартера и обгонная муфта еще не вращаются из-за своей инерции и выталкиваются вперед по шлицам. Как только шестерня входит в зацепление с зубчатым венцом маховика, она удерживается от вращения и проталкивается вперед еще дальше до контакта со стопорным кольцом. В это время крутящий момент от якоря электродвигателя стартера передается на двигатель через обгонную муфту, шестерню стартера и зубчатый венец маховика.
Как только коленчатый вал начинает вращать шестерню стартера со скоростью, превышающей скорость вращения якоря стартера, обгонная муфта прерывает передачу усилия от двигателя на эту шестерню и препятствует ускорению вращения якоря. При этом обгонная муфта и шестерня стартера перемещаются по спиральным шлицам вала назад. Этот процесс разъединения шестерни стартера и зубчатого венца маховика усиливается посредством возвратной пружины, которая обеспечивает удержание шестерни в положение разъединения от двигателя при неработающем стартере.
Стартер с приводом предварительного включения:
1 - выключатель стартера; 2 - пусковое реле; 3 - обмотка возбуждения; 4 - возвратная пружина; 5 - рычаг включения; 6 - зубчатый венец маховика двигателя; 7 - шестерня стартера с обгонной муфтой; 8 - буферная пружина; 9 - спиральные шлицы; 10 - якорь; 11 - аккумуляторная батарея; Е, Н - обмотки
В стартерах такого типа зацепление шестерни стартера с зубчатым венцом маховика двигателя обеспечивает соленоид, имеющий контакты включения стартерного тока. При замыкании выключателя стартера ток поступает в обмотку Н (см. рис. внизу), течет по цепи с последовательно включенными в нее втягивающей обмоткой Е и электродвигателем стартера. Соленоид захватывает обгонную муфту и шестерню и перемещает их вперед посредством рычага включения и буферной пружины.
Если зубья шестерни оптимально входят во впадины между зубьями венца маховика, контактный мостик пускового реле замыкает контакты и на электродвигатель стартера начинает поступать полное напряжение. Если зубья шестерни не сразу входят во впадины между зубьями венца маховика, рычаг включения сжимает буферную пружину, контакты реле замыкаются и электродвигатель проворачивает шестерню до тех пор, пока ее зубья не войдут в зацепление с зубьями венца маховика и буферная пружина не сместит шестерню и обгонную муфту вперед.
При прекращении подачи тока к обмотке соленоида возвратная пружина перемещает сердечник соленоида и шестерню вместе с обгонной муфтой в их первоначальное положение.
Стартер со скользящей шестерней:
1 - выключатель стартера; 2 - управляющее реле: 3 - разобщающий рычаг; 4 - шестерня; 5 - зубчатый венец маховика; 6 - переключающий контакт; 7 - соленоид; 8 - сериесная обмотка; 9 - шунтовая обмотка; 10 - аккумуляторная батарея; Н, Е - обмотки
При замыкании контактов выключателя стартера напряжение аккумуляторной батареи поступает в цепь удерживающей обмотки Н (см. рис.) соленоида и управляющего реле. Реле начинает работать, но удерживается в первом контактном положении (первая стадия) посредством разобщающего рычага и фиксатора. Напряжение аккумуляторной батареи прикладывается к втягивающей обмотке Е соленоида и шунтовой обмотке электродвигателя, которые соединены между собой параллельно и последовательно с якорем. Стартер начинает вращаться, но развивает только небольшой крутящий момент из-за высоких сопротивлений в обмотках, соединенных последовательно с обмоткой якоря. Соленоид одновременно с этим смещает шестерню стартера в направлении зубчатого венца маховика и вскоре после окончания зацепления освобождается заблокированное управляющее реле, которое сразу же перемещается во второе контактное положение (вторая стадия). Пусковой ток начинает проходить через сериесную обмотку и якорь. Переключающий контакт на соленоиде соединяет шунтовую обмотку параллельно якорю и сериесной обмотке.
Виды обгонных муфт
Обгонная муфта роликового типа
Стартеры небольшого и среднего размеров обычно снабжаются обгонными муфтами, в которых ролики с помощью пружин отжимаются в клинообразные выемки между наружной обоймой муфты и ее внутренней обоймой (валом шестерни). Когда стартер начинает работать, крутящий момент усиливает эффект заклинивания роликов и это-момент передается от наружной обоймы на вал шестерни.
Когда крутящий момент меняет свой знак на противоположный, ролики выходят из клинообразных выемок, и шестерня начинает вращаться свободно.
Многодисковая обгонная муфта
1 - ведущий вал (соединен с шестерней стартера): 2 - нажимная пружина: 3 - ведущий элемент с наружными дисками; 4 - внутренняя муфта с внутренними дисками: 5 - спиральные шлицы; 6 - ведущий фланец (связан с якорем электродвигателя стартера)
Используется в стартерах грузовых автомобилей. Ведущий элемент с наружными дисками соединен с якорем стартера, вал и шестерня стартера принудительно соединены друг с другом. Внутренне диски размещены в направляющей внутренней муфты, которая может перемещаться в радиальном направлении п спиральным шлицам ведущего вала. В условиях отсутствия нагрузки диски ежи маются пружиной с небольшой силой, что позволяет передавать через муфту толь ко незначительный крутящий момент При увеличении нагрузки внутренняя муфта перемещается спиральными шлицами в направлении нажимной пружинь сжимая ее и обеспечивая одновременно этим более сильное сжатие дисков. Многодисковая обгонная муфта может пере давать повышенный крутящий момент при увеличении нагрузки стартера.
1 - шестерня стартера; 2 - сухарь; 3 - радиальные зубья; 4 - разъединяющее кольцо; 5 - гайка полумуфты; 6 - пружина; 7 - спиральные шлицы; 8 - резиновый буфер; 9 - втулка; 10 - шлицы
Применяется в стартерах грузовых автомобилей. Муфта соединена с валом якоря, перемещаясь в осевом направлении (операция зацепления) за счет взаимодействия шлицев вала и втулки. Наружная поверхность втулки выполнена со спиральными шлицами и обеспечивает передачу крутящего момента к гайке полумуфты, которая затем передает этот момент к шестерне стартера через зубья пилообразной формы. После начала работы двигателя шестерня стартера завинчивает гайку полумуфты в обратном направлении через мелкопрофильные зубья и прерывает передачу усилий. Разъединяющее кольцо при этом также сдвигается назад и удерживается в разъединяющем положении сухарями. Центробежное усилие, создаваемое сухарями при малых скоростях вращения шестерни стартера, недостаточно для удержания обгонной муфты в положении разъединения, и пружина снова обеспечивает введение полумуфты в зацепление.
Защита стартера
После продолжительной работы стартера, например, при пуске двигателя в условиях низких температур, он должен выключаться для охлаждения. В стартерах больших размеров используются термовыключатели (встраиваемые в угольные щетки электродвигателя). В стартерных системах с дистанционным управлением (на автобусах с задним расположением двигателя, электрогенераторах, используемых в аварийных ситуациях, дизельных двигателях тепловозов и т.п.) процесс пуска не может всегда контролироваться водителем автомобиля.
Ошибки при управлении такими операциями могут привести к повреждению стартера или зубчатого венца маховика двигателя.
Реле блокировки включения стартера. Это реле блокирует случайное включение стартера при уже работающем двигателе и предотвращает слишком продолжительное действие стартера после запуска двигателя. В качестве индикатора пуска двигателя используется напряжение генератора, которое при этом возрастает. После выключения зажигания генератор больше не создает нужного напряжения; в этом случае таймер, встроенный в реле, блокирует любые попытки повторного включения стартера в течение нескольких секунд.
Реле повторного включения. Это реле предотвращает выполнение операций по запуску двигателя, если шестерня все еще не вошла в зацепление с зубчатым венцом маховика, но стартер остается включенным. Реле прерывает поступление тока в обмотки.
Что такое стартер и для чего он присутствует в автомобиле знает, пожалуй, каждый мальчишка. Он является одним из главных элементов для запуска двигателя внутреннего сгорания, и любые нарушения в его нормальной работе сделают этот процесс практически невозможным. Несмотря на то, что устройство этого узла не отличается сложностью и схоже для большинства современных автомобилей, мало кто из автовладельцев сумеет самостоятельно продиагностировать стартер или провести какие-либо ремонтные работы.
Если в черте города все это могут сделать мастера из ближайшего автосервиса, то на безлюдной трассе, да еще в зимнее время, поломка этого узла может привести к печальным последствиям. Несмотря на все это, мало кто из курсантов автошкол во время своего обучения уделяют должное внимание устройству двигателя автомобиля в целом, и стартера в частности. Если говорить об этом узле транспортного средства совсем просто, то он представляет собой мощный электрический мотор с шестерней, посредством которой осуществляется вращение коленвала в момент поворота ключа зажигания.
Устройство стартера - просто о сложном
Небольшой по размеру агрегат, состоит из множества деталей, среди которых главными являются всего несколько.
Большинство стартеров, выпускаемых сегодня, устроены идентично друг другу. Конечно, существуют и небольшие отличия. К примеру, может отличаться принцип работы данного узла, устанавливаемого на автомобили с автоматической трансмиссией. Так, здесь обязательно присутствуют удерживающие обмотки, предназначенные для невозможности случайного пуска мотора, когда селектор коробки передач занимает любое ходовое положение. Кроме того, могут отличаться механизмы автоматического разъединения шестеренок.
Принцип работы стандартного автомобильного стартера
Чтобы понять, как работает стартер, весь процесс можно разделить на три основных этапа:
- соединение шестерни стартера с маховиком коленвала;
- запуск стартера;
- разъединение маховика коленвала и шестерни стартера.
После удачного запуска двигателя автомобиля, подача электропитания на электромотор прекращается, и в дальнейшей работе мотора он участия не принимает. Если представить его работу более подробно, то она будет выглядеть следующим образом.
На этом работа этого узла прекращается, и до момента следующего запуска мотора в работе автомобиля он участия не принимает. Несмотря на столь кратковременную работу, назначение стартера для автомобиля сложно переоценить, а любые неисправности приведут к полной невозможности штатно запустить двигатель.
Другие конструкции автомобильного стартера
Несмотря на принципиальную схожесть основной части стартеров, имеется одно существенное отличие в конструкции. На современные автомобили с дизельными двигателями, а также на моторы высокой мощности, как правило, монтируется роторный стартер, или устройство с редуктором. Он имеет под основным корпусом специальный планетарный редуктор, который благодаря своей конструкции позволяет многократно усиливать пропускаемое через себя напряжение и, соответственно, увеличивать крутящий момент. Это особенно важно именно для мощных моторов. Кроме этого, такая схема стартера имеет и другие преимущества:
Справедливости ради, стоит отметить, что и простые модификации обладают немалыми достоинствами, к числу которых следует отнести:
- предельно простая конструкция, позволяющая осуществлять ремонт любой сложности своими руками;
- привод стартера моментально схватывается с приводом коленвала, за счет чего запуск мотора осуществляется практически мгновенно;
О том, как работает стартер и как он устроен показано на видео:
Можно ли продлить жизнь стартеру
Вне зависимости от своей конструкции, автомобильный стартер является достаточно дорогостоящим узлом, и его внезапный выход из строя неизбежно повлечет за собой непредвиденные материальные расходы. Поэтому при эксплуатации автомобиля работоспособности этого элемента следует уделять максимум внимания, кроме этого, продлить срок его безаварийной работы помогут и соблюдение элементарных правил:
Чтобы не допустить критического момента, когда стартер потребует замены либо дорогостоящего и длительного ремонта в сервисе, следует обращать внимание на любые изменения в его привычной работе. К числу наиболее распространенных предвестников близкой поломки можно отнести несколько признаков.
- Появившаяся при повороте ключа зажигания задержка в работе, что служит сигналом, чтобы был оперативно проверен втягивающий стартера.
- В теплое время года, при нормальной вязкости масла отмечается крайне трудное вращение коленвала - в данном случае немедленно проверяется состояние подшипников или щеток устройства.
- Затрудненный выход шестерни стартера из зацепления с венцом коленвала, который часто и является причиной такого явления.
- При повороте ключа зажигания слышен характерный для запуска мотора звук, но сам пуск не происходит.
- При подтвержденном поступлении к устройству электропитания - его вращение полностью отсутствует.
- После запуска и начала самостоятельной работы двигателя, стартер не отключается, продолжая вращение и потребление огромного количества электричества.
Диагностика - лучше довериться профессионалу
Любая из вышеприведенных неисправностей, сама по себе не является критичной, но, если вовремя ее не устранить, она может привести к полному выходу устройства из строя. Несмотря на то, что место, где находится стартер не отличается трудным доступом, и его проверка возможна своими руками, для этого требуется определенный опыт. Тем более, если стартер новый или с небольшим сроком эксплуатации, гораздо проще отдать его на профессиональную диагностику.
Она проводится на специальном стенде, позволяющим выявить абсолютно все нарушения в нормальной его работе. При недостатке опыта и знаний, самостоятельный съем этого узла и его ремонт могут закончится необходимостью его замены, да и при осуществлении обратной установки устройства схема подключения стартера может быть нарушена. Если исключить механические неисправности, которые связаны с износом его основных частей, главные неисправности и неполадки в работе стартера относятся к электрической части:
- обрыв электрической цепи;
- замыкания внутри корпуса устройства;
- обгорание самого механизма в тех местах, где происходит контакт рабочих элементов и электрического тока большого напряжения.
Отдельно стоит упомянуть про износ щеток. При несвоевременном контроле и замене этого расходного элемента, мощность устройства резко падает, и даже при полностью заряженной аккумуляторной батарее пуск мотора осуществить достаточно сложно.
Стартер предназначен для запуска двигателя автомобиля. Он состоит из трех основных частей: электродвигателя постоянного тока, втягивающего реле и приводной шестерни с обгонной муфтой.
Электродвигатели применяются с электромагнитным возбуждением или с возбуждением от постоянных магнитов. Последние более современные. Они компактнее, проще, потребляют меньший ток и имеют большую скорость вращения, но меньший крутящий момент. Поэтому в конструкцию таких стартеров дополнительно вводится редуктор для увеличения крутящего момента. Редуктор - планетарный, состоящий из трех шестерён, вращающихся вокруг центральной шестерни. Конструкция электродвигателя включает в себя ротор (вращающаяся часть) и статор (неподвижная часть). Питание к ротору подводится с помощью скользящих подпружиненых контактов - щеток. Ток, потребляемый стартером при работе, в пределах 100-200 ампер, а при запуске в морозы может достигать 400 - 500 ампер. Вот почему не рекомендуется держать стартер включенным более 10-15 секунд.
Втягивающее реле предназначено для подачи питания на электродвигатель и подвода приводной шестерни к венцу маховика. При повороте ключа зажигания в положение "Старт" на контакты реле подается питание. При этом замыкается цепь питания электродвигателя, а якорь реле через приводной рычаг вводит в зацепление шестерню с венцом маховика. В более современных стартерах втягивающее реле имеет, кроме основной обмотки, еще и удерживающую. Эта дополнительная обмотка предназначена для уменьшения потребляемого стартером тока, так как для удержания реле во включенном состоянии нужен гораздо меньший ток, чем для его пуска.
Обгонная муфта ("бендикс") предохраняет электродвигатель стартера от поломки после запуска двигателя. Как только частота вращения коленвала превысит частоту вращения стартера, обгонная муфта рассоединяет приводную шестерню и вал электродвигателя.
Неисправности стартера
| ВИДИМАЯ НЕПОЛАДКА | ПРИЧИНА НЕИСПРАВНОСТИ | СПОСОБ УСТРАНЕНИЯ |
| При повороте ключа на старт стартер не включается. | Разряжен либо неисправен аккумулятор. | Зарядить или заменить аккумулятор. |
| Переключатель скоростей стоит не в положении "P" или "N" (для АКПП). | Переключить в положение "Р". | |
| Проверить надежность контакта массы, очистить контакт, подтянуть болты крепления провода массы. | ||
| Неисправен переключатель блокировки коробки передач. | Заменить переключатель блокировки коробки передач. | |
| Не подсоединен разъем на управление стартером (контакт 50). | Проверить и, если требуется, заменить разъем. | |
| Проверить длину и свободу перемещения щеток в щеткодержателе. | ||
| Дефект втягивающего реле. | Заменить втягивающее реле. | |
| Сильный износ коллектора якоря. | Проверить и, если требуется, заменить коллектор якоря. | |
| Нет контакта между обмоткой и коллектором якоря. | Проверить якорь, при необходимости заменить. | |
| Стартер двигатель вращает, но очень медленно. | Нет контакта провода массы с двигателем. | Проверить надежность контакта массы, очистить и подтянуть болты крепления провода массы. |
| Нет зарядки. | Смотри неисправности генератора. | |
| Износ втулок стартера. | Проверить и заменить втулки стартера. | |
| Дефект втягивающего реле. | Заменить втягивающее реле. | |
| Обмотка статора или якоря имеет контакт с массой. | Проверить и заменить статор или якорь. | |
| Щетки неплотно прилегают к коллектору ("зависли" либо износились). | Проверить длину и легкость перемещения щеток в щеткодержателе. | |
| Провод между стартером и аккумулятором имеет плохой контакт. | Проверить и заменить провод. | |
| Стартер вращается, но коленвал стоит на месте. | Износ бендикса. | Заменить бендикс. |
| Разрушены части редуктора. | Заменить неисправную часть редуктора и бендикс. | |
| После запуска двигателя стартер вращается вместе с маховиком. | Неисправность контактной группы замка зажигания. | Заменить контактную группу замка и отремонтировать стартер. |
| Неисправность втягивающего реле. | Заменить втягивающее реле и отремонтировать стартер. |
Несколько "вредных советов", как быстро и эффективно вывести стартер из строя:
- Наилучший способ - "Классический" . Запустив двигатель, продолжайте удерживать ключ в замке зажигания в положении "Старт". О правильности своих действий Вы можете судить по характерному визгу, который в предсмертных судорогах издает каждый уважающий себя стартер. Если Вы по природе не садист, то ускорить кончину любимого стартера можно, поддав "газку" и раскрутив мотор до 3000-4000 оборотов. При соотношении числа оборотов маховика и стартера где-то в среднем 1/20 нетрудно подсчитать скорость, с которой бендикс пытается угнаться за маховиком на таких оборотах двигателя. Погоня однозначно заканчивается тем, что сильно вспотевший бендикс перегревается и заклинивает, приближая роковой финал. Заклинивший бендикс тянет за собой либо вал с планетарным редуктором и якорем, либо прямо якорь у безредукторных стартеров. Затем уже бешено вращающийся коллектор якоря за какие-то секунды стирает в порошок остатки щеток, а сам якорь нагревается до синюшного цвета. По ходу дела, бывает, отрываются щеткодержатели, разлетается на мелкие куски пластмассовое кольцо планетарного редуктора и даже лопается корпус стартера! Короче, когда вместо визга стартер начнет издавать невнятное похрюкивание, или из-под капота потянется легкий дымок, процедуру можно считать законченной. На все должно уйти минут пять максимум! Заметим также, что неисправный замок зажигания часто берет на себя руководство этой операцией, особенно на дизельных машинах, где стартеры, как правило, имеют большую мощность, и соответственно, через контакты замка текут значительно большие токи, из-за чего контакты со временем выгорают и залипают.
- Способ "Экологический" , другие названия: "Экономный", "Для ленивых", "Не хочу толкать!" Если Вам близка тема экологии, то ничто не мешает Вам прямо сейчас превратить свою машину в электромобиль. Нет бензина в баке? И не надо! Смело врубаем передачу и поворачиваем ключ зажигания! Ура! Едет!!! Этим способом также можно пользоваться, заглохнув в большой луже (ну не мочить же ноги!), заезжая в гараж, в общем, всегда, когда лень, неохота что-либо искать, в чем-либо разбираться, да вообще отрывать теплое место от теплого кресла! Ну что ж! Несколько сот метров так вполне можно одолеть, причем наверняка это будет последняя лебединая песня стартера! Даже если Вы опомнитесь на полпути, после полученных смертельных ран стартер уже не жилец на этом свете. Эксгумация приконченных таким образом стартеров показывает полную идентичность их останков внутренностям агрегатов, забитых "Классическим" способом.
- Способ "Эфирный" - только для дизелистов. Дизелисты - народ экономный, не каждый будет заправляться зимней соляркой в лютый мороз. Гораздо проще плеснуть эфирчику куда надо - и вот, вроде и завелась! Только что за подозрительный шум теперь из стартера? Ба! Да бендиксу крантец! Ой, да и корпус стартера треснул? А-а:, ну была какая-то детонация при запуске: ну при чем тут это? А при том, что при неправильной регулировке ТНВД, использовании "разжижителей" вроде эфира, в момент пуска двигателя возможна детонация из-за более раннего воспламенения смеси, и из-за которой венец маховика может совершать обратные удары по бендиксу. Как известно, компрессия в дизельных моторах где-то раза в три в среднем больше, чем у бензиновых, соответственно, в три раза большие перегрузки испытывает и стартер при запуске. Но если при детонации стартер ещё и получает "по зубам", то тут уж никакого здоровья не хватит - стартер отправляется в нокаут. Ломается не только бендикс, часто не выдерживает перегрузок передняя часть стартера (маска), и даже ломается стальной вал якоря! Дизелисты! Пункты приема металлолома ждут Вас!
- Способ "Лужа" . Старый надежный способ, проверенный многими поколениями тех упрямцев, которые считают, что автомобиль должен ездить в любую погоду по любым дорогам. Ну что же, холодный душ для стартера и затем его прогрев - это хорошая закалка для настоящего стартера. Жаль только, что многие из них после этого начинают "чихать", "кашлять", многих неожиданно "бьет паралич" и они просто заклинивают, так как зачастую якорь просто намертво ржавеет вместе со статором. Может его тогда просто снять и утопить, как Герасим Му-му? Способ очень рекомендуем владельцам автомобилей с автоматической коробкой, особенно для всяких "джипов" и прочих "поддорожников", которые наивно полагают, что "внедорожник" это комфортабельная амфибия. Зато Вы здорово укрепите мышцы спины и плечевого пояса, выталкивая свой заглохший тарантас из болотистого леса или небольшого брода! (Остается, правда, догадываться, а как туда заберется эвакуатор? Таскать на веревке машину с автоматической коробкой оч-чень даже не рекомендуется!!!) "Мокрый стартер - залог здоровья", - вот что теперь станет Вашим девизом при пеших прогулках, которые непременно наступят на время ремонта стартера, или поиска нового.
Как видно даже из самого названия, стартер автомобиля необходим для того, чтобы запускать двигатель внутреннего сгорания. Для этого он придаёт коленчатому валу необходимую первичную частоту вращения. Стартер, по сути, - неотъемлемая часть электрического оборудования любой современной машины . Конструкция стартера представляет из себя двигатель с четырьмя полюсами постоянного того, который питается от батареи аккумулятора.
Его мощность зависит от определённой модификации автомобиля и бывает абсолютно разной. Но для того, чтобы запустить большинство бензиновых двигателей, достаточно стартера мощностью в 3 кВт . В данной статье мы подробно Вам покажем принцип работы, а также устройство стартера в его «классическом» варианте.
История возникновения стартера
Чуть больше 90 лет тому назад случилось превращение заводной рукоятки из детали обязательного назначения в дополнительный инструмент . Но бедный Байрон Джон Картер , который стал жертвой своей галантности, уже не ощутил помощи от этого. Попытки придумать автоматический запуск двигателя внутреннего сгорания увенчаны множеством сказаний неправдоподобных и увлекательных в то же время.
Но правда остаётся правдой и начало прошлого века в автомобильной индустрии ознаменовывается тщетными попытками автомобилестроителей в замене заводной рукоятки на нечто более простое и удобное. Эксперименты одних базировались на использовании сжатого воздуха, что накапливался в специальном резервуаре, во время работы мотора. Другие же возлагали надежды на использование выхлопных газов. А третьи вообще пытались использовать механизмы, конструктивно напоминающие часовой, где главную роль играла спиральная пружина.
Электрический пуск на то время был на грани фантастики и не воспринимался автомобильными конструкторами всерьёз, ибо размеры электромоторов могли превышать сам двигатель, который нужно было им заводить. Июль 1910 года стал датой смерти Байрона Джона Картера, президента компании Kartercar
и давнего друга основателей компании «Кадиллак».
Он скончался от увечий, которые были нанесены ему при попытке завести автомобиль марки «Кадиллак», который заглох, одной незнакомой девушке.
Растерянная владелица автомобиля забыла отрегулировать зажигание, которое контролировалось небольшим рычажком на руле, служащим при запуске для установки большего угла опережения. Картер в силу своей галантности посчитал неуместным проконтролировать девушку. Машина начала сильно реветь и заводная ручка, что выскочила, попала ему прямо в темечко . Жертва Картера была совсем не последней такого плана, но именно этот случай подтолкнул Леландов – владельцев компании «Кадиллак» на серьёзное решение по продвижению разработки электро-пускового механизма.
Удачно оказался в этих кругах и Чарльз Кеттеринг , молодой инженер из Огайо, который придумал электрический двигатель для кассовых аппаратов, National. Этот небольшой электромотор как раз пришёлся Леландамкак нельзя кстати. Электродвигатели, которые подходили под размеры кассовых аппаратов, не отличались достаточной мощностью, для корректной работы в автомобиле без перегревания. Кеттеринг пошёл в правильном направлении, изготовив малогабаритный электромотор, работающий от напряжения – от 32 до 220 вольт. Он успешно продавался во всех мировых странах.
Та же идея была использована Кеттерингом и в стартерах автомобиля. Он собрал в лаборатории машиностроения General Motors малогабаритный и слабый моторчик и в 1912 году привёз его в Детройт, где он впервые был установлен на автомобиль. Электромотор Кеттеринга зацеплялся с зубцами маховика, а не с коленвалом двигателя, это существенно снизило требования к его мощностным характеристикам. А проблема перегрева была решена сама собой.
За то время, что двигатель запускался, электромотор попросту не успевал сильно нагреваться. Стартер отрабатывал на все сто процентов и спорить с этим было попросту невозможно. Хотя руководство GeneralMotors считало, что если этот агрегат потерпит неудачу, то это может сказаться на репутации компании слишком «чёрным пятном». Но факты – упрямая вещь и не согласиться с работой стартера было бы просто верхом глупости и безрассудства. Итак стартер Кадиллака получил свою путёвку в жизнь.
Какие бывают стартеры
Во всём своём большинстве электромагнитных моторов выделяется только два их основных вида: стартеры с редуктором и без такового.
Стартер с редуктором
В своих советах многие специалисты солидарны и твердят единогласно о целесообразности использования редукторного стартера.
Обусловливается данное утверждение тем, что это устройство не требует высоких затрат электрического тока для своей эффективной работы. Подобные устройства обеспечат кручение коленчатого вала двигателя даже при условиях с низким аккумуляторным зарядом. Ещё одним важнейшим преимуществом является наличие постоянных магнитов, сводящих проблемы с обмоткой статора на нет. Оборотная же сторона медали говорит о вероятных поломках вращающейся шестерни. Но это зачастую возникает из-за заводского брака или проще говоря некачественного производства.
Без редуктора
Стартеры, не имеющие редукторного устройства, напрямую воздействуют на вращение шестерни. В этом случае автомобильные владельцы, имеющие стартеры без редуктора выигрывают в том плане, что их конструкция более простая и легче ремонтируемая даже своими руками. Так же отметим, что за счёт тока, подающегося на электромагнитный включатель, сцепление шестерни и маховика происходит моментально, что обеспечивает достаточно быстрое зажигание. Без редукторные стартеры наделены высокой выносливостью, а вероятность появления неисправностей, связанных с электрическим воздействием, сведена к минимуму. Но минусом такой конструкции является нестабильная работа в условиях низких температур.
Устройство и принцип работы
Как известно, двигатель внутреннего сгорания вырабатывает энергию, которая расходуется на движение машины, за счёт оборотов коленчатого вала. Эта же энергия расходуется и на всё электрическое оборудование автомобиля. В статическом состоянии двигатель не в состоянии выдавать ни крутящего момента, ни электроэнергии. Поэтому его требуется, так сказать, «раскручивать» за счёт специального электромотора, коим является стартер и непосредственно источника питания – аккумуляторной батареи.
Конструктивно стартер состоит из следующих деталей:
- Корпус (электродвигатель). Деталь в форме цилиндра, в которой размещены возбуждающие обмотки и сердечники.
- Якорь. Осевидная деталь из легированной стали. На нём запрессовывается сердечник и пластины коллектора.
- Втягивающее реле. Необходимо для подачи энергии на электрический двигатель стартера от замка зажигания. При всём этом оно призвано выполнять ещё одну важную функцию – выталкивать обгонную муфту. Конструкция реле складывается из силовых контрактов и подвижной перемычки.
- Обгонная муфта (бендикс) и приводная шестерня. Роликовый механизм, который передаёт крутящий момент венцу маховика путём специальной шестерни зацепления. После того, как двигатель запустился, бендикс рассоединяет шестерню привода и венец маховика, что обеспечивает дальнейшую сохранность стартера.
Щеткодержатели и щетки. Необходимы для того, чтобы подавать рабочее напряжение на пластины коллектора и якоря. Они так же повышают мощность мотора в момент осуществления основного рабочего цикла стартера.Большинство стартеров устроены аналогично и состоят из компонентов, что были приведены выше. Отличия могут быть, но они совсем незначительные. Зачастую это касается механизма, который автоматически разъединяет шестерни. А на автомобилях с автоматическими коробками передач комплектование стартера включает в себя дополнительные удерживающие обмотки. Их задача заключается в предотвращении непредвиденного запуска двигателя, если селектор коробки автомат перемещён в любое з ходовых положений.
Принцип работы стартера автомобиля
Процесс работы электрического стартера условно разделяется на три этапа:
соединение шестерни привода с маховиковым венцом, непосредственно пуск стартера и рассоединение приводной шестерни и маховика. Стартер выполняет кратковременную работу, ибо в дальнейшем движении автомобиля после запуска он никакого участия не принимает. Его основной задачей является запуск двигателя. При более подробном рассмотрении работа стартера осуществляется по следующему принципу:
1) Водитель, повернув ключ в положение запуска в замке зажигания, направляет электрический ток по цепи от аккумулятора на тяговое реле;
2) Приводная шестерня бендикса зацепляется за маховик;
3) Одновременно с движением и зацеплением шестерни обгонной муфты подаётся на электродвигатель напряжение, замыкая цепь;
4) Происходит запуск двигателя автомобиля. После того, как обороты мотора в количественном соотношении превысят обороты стартера, бендикс рассоединяет приводную шестерню с валов электрического двигателя.
Преимущества и недостатки
Основными преимуществами без редукторных стартеров являются:
- проверенная годами надёжность;
Лёгкий ремонт благодаря неизменной конструкции;
Необходимые запасные части всегда легко достать.
А теперь недостатки:
- громоздкий с большой массой;
Требует большого потребления электроэнергии;
Сравнительно высокая стоимость замены элементов, в связи с использованием дорогостоящих материалов.
Преимущества редукторного стартера:
Длительный срок эксплуатации;
Компактный размер;
Малый вес;
Эффективно запускает двигатель даже при низких температурах;
Очень низкое потребление энергии.
Недостатки редукторного стартера:
- дешевизна используемых материалов сказывается на их качестве;
Не всегда можно просто найти запасные части;
Более сложный ремонт в сравнении с без редукторным стартером.
Очевидно, что будущее за редукторными стартерами, основываясь на их положительных сторонах.
Подписывайтесь на наши ленты в
Стартер двигателя — это один из основных компонентов системы зажигания в любом автомобиле. Поэтому с устройством и принципом работы данного механизма должен быть ознакомлен каждый автолюбителя. Эта статья посвящена именно этому узлу.
Устройство стартера автомобиля
Чтобы при необходимости вы могли сами отремонтировать плохо работающий узел в машине, необходимо ознакомиться с описанием, что в принципе представляет собой автомобильный стартер. Любой электрический стартер, находящийся в подкапотном пространстве, позволяет машины. Между собой эта устройства могут отличаться, но не сильно, только по определенным конструктивным характеристикам.
В зависимости от типа, ручной стартер включает в себя от сорока до шестидесяти отдельных компонентов, составляющих его основные части, среди которых:
- электромотор постоянного тока;
- бендикс;
- втягивающее реле.
Это — основные элементы узла, без которых нормальная работа будет невозможна.
Помимо них, устройство стартера включает в себя:
- так называемую маску;
- щеткодержатель;
- металлический корпус;
- втулку или подшипник;
- так называемый якорь.
Каждый автолюбитель должен понимать назначение стартера и схему его работы и, что самое важное — какую функцию выполняют те или иные его части. Электрический двигатель является основным компонентом узла, его вал, когда начинается работы стартера и активируются шестеренки, передают вращение на коленчатый шкив самого двигателя. Бендикс и втягивающее реле — это дополнительные элементы системы. Предназначение бендикса заключается во временном соединении вала устройства с венцом маховика, что также обеспечивает вращение коленвала.
Что касается втягивающего реле, то оно выполняет несколько функций:
- Бендикс передвигается с рабочей шестеренкой вдоль шкива электрического двигателя с передвижением якоря.
- Также реле осуществляет замыкание контактов электрического двигателя после того, как шестеренка соединится с венцом маховика.
Виды стартеров
С тем, где находится стартер и как он выглядит, мы разобрались, теперь рассмотрим основные виды стартеров:
- Узел с редуктором. Такой вариант рекомендуют многие отечественные специалисты, что связано с тем, что узел данного типа характеризуется пониженной потребностью тока для того, чтобы нормально работать. Механизмы с редуктором позволяют обеспечивать наиболее оптимальное вращение коленвала даже в том случае, если заряд АКБ будет минимальным. Кроме того, одним из основных достоинств этого узла считается присутствие постоянных магнитов, в результате чего возможные проблемы с обмоткой статора сводятся фактически к нулю. Однако, регулярная эксплуатация механизма может стать причиной выхода из строя вращательной шестеренки, но обычно это связано с низким качеством механизма или браком.
- Без редуктора. Основная характеристика безредукторного механизма — он характеризуется прямым воздействием на вращение шестеренки. В этом случае основным преимуществом является более простая конструкция узла, соответственно, при необходимости его всегда можно отремонтировать. После того, как импульс передается на электромагнитный переключатель, осуществляется сцепление шестеренки с маховиком. Благодаря этому достигается возможность обеспечение быстрого зажигания. Необходимо также учесть, что безредукторные механизмы обычно характеризуются более высоким ресурсом эксплуатации, так что возможность выхода из строя в принципе минимальная. Существенный недостаток — узел без редуктора может работать гораздо хуже при пониженной температуре.
Принцип и особенности работы узла
Сам по себе этот узел — электромеханическое устройство. Соответственно, принцип работы стартера основывается на эксплуатации напряжения, выдаваемого аккумуляторной батареей, с последующим преобразованием ее в механическую энергию.
Как работает стартер автомобиля:
- Сначала, после того, как водитель повернул ключ в замке зажигания, происходит замыкание контактов в замке зажигания. В результате образующийся ток перенаправляется посредством реле на втягивающую обмотку.
- Далее, якорь втягивающего реле, которым оснащен инерционный стартер, попадает в середину корпуса механизма. Впоследствии он осуществляет выдвижение бендикса из корпуса, после чего вводит в зацепление приводную шестеренку обгонной муфты с венцом маховика.
- В тот момент, когда вышеописанный якорь попадает в конечное положение, в системе происходит замыкание контактов. Затем ток передается на две обмотки — электродвигателя механизма и реле. Это происходит в момент перемещения и зацепления шестеренки.
- Затем начинает вращаться сам вал, что способствует запуску двигателя транспортного средства. В тот момент, когда скорость движения маховика становится больше, чем скорость движения непосредственно вала, бендикс покидает зацепление с венцом. Это происходит за счет действия возвратной пружины. Впоследствии бендикс попадает в начальное положение.
- После того, как ключ в замке опять попадает в первое положение, на узел перестает поступать напряжение. На видео ниже приведен подробный урок для автомобилистов по принципу работы и основным неисправностям узла (автор видео — Автоэлектрика ВЧ)
Как видите, в целом принцип функционирования механизма достаточно простой, особенно, если вы ознакомились с представленный выше информацией и знаете, из каких элементов состоит узел. Мощность стартера в любом случае играет немаловажную роль — чем выше она будет, тем легче завести мотор. Что касается перемотки и ремонта, то здесь, в целом, также нет ничего сложного.
Если устройство вышло из строя и вы не знаете, как сделать стартер, то в первую очередь необходимо обратить внимание на элементы, которые чаще всего подвержены износу:
- втягивающее реле;
- щетки, которые имеют свойство изнашиваться;
- подшипники также изнашиваются, если это так, то устройство начнет вибрировать.
Сделанный своими руками механизм можно будет использовать, если в процессе вибрации не разрушились другие его составляющие. Подробнее о том, как осуществляется процедура ремонта, разбора, демонтажа в домашних условиях, представлена на видео ниже (автор ролика — Владислав Чиков).
Что еще нужно знать про стартер?
Устройство с редуктором монтируется на моторах, характеризующихся высокой мощностью, а также дизельных ДВС. Сам редуктор, который имеет в своем устройстве несколько шестеренок, устанавливается непосредственно в корпусе и позволяет увеличить напряжение в несколько раз. Соответственно, это способствует увеличению крутящего момента.
О преимуществах таких механизмов мы уже говорили, но теперь рассмотрим их более подробно:
- Редукторные устройства являются более эффективными, их коэффициент полезного действия значительно выше.
- Если запуск мотора осуществляется на холодную, устройство будет потреблять меньше тока.
- Редукторный элемент, по сравнению с безредукторным, более компактный.
- Редуктор позволяет сохранить эффективность работы и эксплуатационные особенности даже в том случае, когда снижается показатель пускового тока АКБ.
Что касается безредукторных устройств, то они по своей конструкции более простые, при этом более устойчивые к повышенным нагрузкам.