Составляющие стартер. Как устроен стартер автомобиля

23.01.2019

Как следует из самого названия, автомобильный стартер применяется для запуска двигателя внутреннего сгорания. Для этого он обеспечивает первичное вращение коленчатого вала с необходимой частотой. Стартер является неотъемлемой частью электрооборудования любого современного автомобиля. Конструктивно он представляет собой четырехполюсный электродвигатель постоянного тока, получающий питание от аккумуляторной батареи. Мощность его бывает разной, в зависимости от конкретной модификации автомобиля, однако для запуска большинства бензиновых моторов достаточно стартера мощностью 3 кВт.

В этой статье будет подробно рассмотрено устройство и принцип работы "классического" стартера.

Автомобильный стартер: устройство и основные функции.
Как известно, ДВС вырабатывает энергию, необходимую для движения автомобиля, за счет оборотов коленвала. От этой же энергии работает все электрооборудование автомобиля. В неподвижном состоянии мотор не способен выдавать ни крутящего момента, ни электрической энергии. В связи с этим приходится его "раскручивать" при помощи специального электродвигателя (стартера) и внешнего источника питания (АКБ).

Устройство стартера включает в себя следующие основные составляющие:

Корпус (электродвигатель). Стальная деталь цилиндрической формы. В нем размещаются обмотки возбуждения и сердечники.
Якорь. Выполнен в виде оси из легированной стали. На якоре запрессовывается сердечник и коллекторные пластины.
Втягивающее реле. Предназначено для подачи питания на электродвигатель стартера от замка зажигания. При этом оно выполняет еще одну немаловажную функцию - выталкивает обгонную муфту. Реле имеет в своей конструкции силовые контракты и подвижную перемычку.
Обгонная муфта (бендикс) и приводная шестерня. Роликовый механизм, передающий крутящий момент на венец маховика через специальную шестерню зацепления. После запуска мотора рассоединяет приводную шестерню и венец маховика, обеспечивая тем самым сохранность стартера.
Щеткодержатели и щетки. Предназначены для подачи рабочего напряжения на коллекторные пластины якоря. Повышают мощность электродвигателя, при осуществлении основного рабочего цикла стартера.

Устройство большинства стартеров аналогично между собой и непременно включает в себя "классические" компоненты приведенные выше. Отличия могут быть лишь незначительные. Чаще всего они затрагивают механизм автоматического рассоединения шестеренок. Помимо этого, на автомобилях с автоматическими трансмиссиями, стартер комплектуется дополнительными удерживающими обмотками. Они предназначены для предотвращения пуска двигателя, если селектор "автомата" установлен в любое ходовое положение (L, 1, 2, 3, D, R).

Принцип работы автомобильного стартера.
Рабочий процесс электростартера можно условно разделить на три этапа: соединение приводной шестерни с венцом маховика, пуск стартера, рассоединение маховика и приводной шестерни. Рабочий цикл стартера является кратковременным, т.к. он не участвует в последующем движении автомобиля - его основная задача запустить мотор. Если рассмотреть подробнее, то принцип работы стартера выглядит следующим образом:
1) Поворот ключа в замке зажигания в положение "запуск". Ток передается по цепи от АКБ на замок зажигания и далее на тяговое реле;
2) Приводная шестерня обгонной муфты (бендикса) входит в зацепление с маховиком;
3) Одновременно с перемещением и зацеплением шестерни замыкается цепь и напряжение подается на электродвигатель;
4) Осуществляется запуск мотора и после того, как его обороты превысят обороты стартера, обгонная муфта рассоединяет приводную шестерню и вал электродвигателя.

Что еще нужно знать про стартер?
Помимо перечисленных, существует еще два классификатора автомобильного стартера. По типу своей конструкции он может быть:

с редуктором
без редуктора.

На моторах с дизельной системой питания, а также на двигателях повышенной мощности устанавливается стартер с редуктором. Планетарный редуктор, состоящий из нескольких шестерен, монтируется в корпусе стартера. Он в несколько раз усиливает проходящее напряжение, увеличивая тем самым крутящий момент. Стартер с редуктором обладает следующими преимуществами:

он более эффективен, обладает высоким КПД;
потребляет гораздо меньший ток при холодном пуске двигателя;
редукторный стартер имеет более компактные габаритные размеры;
сохраняет высокую эффективность и превосходные эксплуатационные характеристики при падении силы пускового тока аккумулятора.

Принцип действия безредукторных стартеров заключается в непосредственном контакте с вращающейся шестерней. Среди преимуществ такого устройства можно отметить:

простоту устройства и более высокую ремонтопригодность;
более быстрый запуск мотора, за счет моментального соединение с венцом маховика после подачи тока;

Для того чтобы двигатель внутреннего сгорания начал работать, нужно заставить его коленвал вращаться. В зависимости от вида энергии используемой для пуска ДВС, устройство стартера будет сильно отличаться. Запустить мотор можно несколькими способами:

Силой мышц человека.
Электродвигателем.
Пневматическим пусковым агрегатом.

Так как для пуска двигателя автомобиля чаще всего использует электрическую энергию, остальные виды пусковых устройств мы рассматривать не станем. Рассмотрим только принцип работы стартера использующего энергию аккумулятора.

Виды стартеров и их составляющие

Редуктор

Все стартеры можно разделить на две группы:

Без редуктора.
С редуктором.

Устройство и работа стартера принадлежащего к первой и ко второй группе, как понятно из названия, отличается только наличием или отсутствием редуктора.

Итак, из чего состоит электрический стартер автомобиля. Как любой двигатель постоянного тока он состоит из ротора, статора, и коллекторно-щеточного узла. Помимо этого, для передачи вращения якоря маховику в его состав входит обгонная муфта с шестерней (бендикс), а для включения вращения и введения бендикса в зацепление с венцом маховика втягивающие реле. Вилка в стартере передает усилие от втягивающего реле к бендиксу.

Безредукторный

Устройство стартера автомобиля с редуктором, как правило, отличается тем, что на статор устанавливаются вместо катушек электромагнитов постоянные магниты. Стартер с постоянными магнитами в статоре отличается от укомплектованных электромагнитами тем, что потребляет меньший ток и развивает меньшую мощность. Редуктор такому стартеру обязательно нужен для увеличения крутящего момента. Такое устройство имеет как свои преимущества, так и недостатки. Преимущество состоит в малом токе, необходимом для пуска мотора. Недостаток в более сложной, чем у пускателя без редуктора, конструкции.

Электрическая схема любого автомобильного стартера аналогична схеме электродвигателя постоянного тока с добавлением схемы втягивающего реле.

Схема включения стартера с постоянными магнитами в статоре такая же, как для пускового агрегата с электромагнитами. Поэтому изготовленные для одной модели автомобиля они взаимозаменяемы.

Принцип работы стартера автомобиля: при включении замка зажигания в положение start реле стартера подает управляющие напряжение на втягивающие реле, которое вводит шестерню бендикса в зацепление с венцом маховика и включает вращение стартера, подавая на него питание. При повороте ключа зажигания из положения start в любое другое реле стартера отключает питание от втягивающего. Возвратная пружина сердечника выбрасывает его из корпуса катушек. А он выводит бендикс из зацепления с венцом маховика и отключает питание.

Втягивающие

Втягивающие реле для уменьшения потребляемого тока, как правило, имеет две катушки. Одна катушка, из более толстого провода потребляющая больший ток, срабатывает только в момент включения стартера для того, чтобы уверенно втянуть сердечник. Вторая из более тонкого провода потребляет меньший ток. Она предназначена для удержания сердечника, в то время пока ключ зажигания находится в положении start. Схема их включения такова:

один вывод каждой катушки присоединяется к управляющей клемме реле;
второй вывод удерживающей катушки присоединяется к массе.

Так как второй вывод, удерживающей катушки, подключен к массе, ток через нее идет всегда, когда ключ зажигания находится в положении start. Второй вывод втягивающий катушки подключен к плюсовому выводу стартера, то есть в момент подачи питания на втягивающие реле он через катушки статора и ротора тоже подключен к массе. После того как втягивающие сработает, оно подаст на стартер питание. И на обоих выводах втягивающей катушки будет положительный потенциал, а значит, ток через втягивающую катушку прекратится. Далее будет работать только удерживающая катушка. Применением двух катушек достигается значительное усилие втягивания сердечника при небольшом токе его удержания.

Подшипники

Ось ротора вращается в двух меднографитовых втулках, являющихся подшипниками скольжения. От их состояния зависит не только звук, который будет издавать узел при работе. При их чрезмерном износе пластины сердечника ротора при работе будут касаться магнитов статора. Когда между пластинами ротора и магнитами статора нет воздушного зазора говорят что стартер «башмачит». Потери энергии при этом столь велики, что его ротор с трудом вращается и не в состоянии провернуть коленчатый вал двигателя.

Потери складываются из потерь механической энергии, возникающих за счет сильного затормаживания ротора статором, и потерь на коллекторно-щеточном узле, возрастающих из-за поперечных колебаний якоря и ухудшения контакта щеток с ламелями коллектора. Еще сильнее описанных возрастают потери в стали ротора, они становятся больше за счет замыкания якорных пластин, из-за чего сильно увеличиваются вихревые токи в пластинах сердечника ротора. Эти процессы приводят к тому, что ток, проходящий через обмотки, по большей части нагревает их, не преобразуясь в механическую энергию.

Устраняют эту неисправность заменой втулок. С удалением изношенных втулок трудностей обычно не бывает. Ставить вместо них лучше неразвернутые втулки. Забивать их следует через деревяшку, так как они очень хрупкие. После установки их внутреннюю поверхность следует обработать разверткой соответствующего диаметра. Диаметр большинства валов роторов стартеров легковых авто бывает около 12 мм. Точнее узнаете, померив вал после разборки штангенциркулем. После развертки немного смажьте втулки изнутри литолом и можете собирать агрегат. Перед установкой узла не забудьте почистить клеммы на втягивающем реле и поменять гайку и шайбу крепления провода питания, так как в процессе работы они сильно греются и окисляются.

Пройдя долгий путь своего становления и развития, современные транспортные средства имеют массу усовершенствованных систем и механизмов, к деталям которых предъявляются все большие и большие требования. Вот, например, автомобильный стартер…Все знают об его исключительной важности в плане полноценного функционирования автомобиля, поэтому, именно он часто является предметом особой заботы автовладельца, особенно если тот, счастливый обладатель последней модели с встроенной АКПП (в случае выхода из строя стартера, воспользоваться заводной рукояткой для запуска двигателя, как это делают владельцы устаревших марок, уже не получится). Исходя из особой важности вопроса, мы посчитали нужным более детально рассмотреть виды стартеров, устройство и принципы их действия, а также возможные неисправности и пути их устранения.

Виды и назначение стартера

Автомобильный стартер представлен в виде небольшого четирехполосного электродвигателя, обеспечивающего начальное вращение коленвала. Он нужен для поддержания необходимой частоты вращения , что самым прямым образом влияет на дальнейший запуск ДВС. Зачастую, запуск бензинового двигателя среднего объема цилиндров, требует присутствия стартера, обладающего примерно 3 кВт электроэнергии. Стартер можно назвать мотором постоянного тока, который получает энергию от батареи аккумулятора. Взятое у нее напряжение, с помощью четырех щеток (неотъемлемая часть любого стартера), существенно увеличивает мощность самого электродвигателя. Все существующие сегодня электромагнитные двигатели такого рода, разделяют на две основных группы: имеющие редуктор и те, у которых он отсутствует.

Многие специалисты, советуют применять стартер с редуктором, что аргументируется его сниженной потребностью в токе. Другими словами, устройства этого вида смогут обеспечить эффективное вращение коленчатого вала даже при низком заряде аккумуляторной батареи. Еще одним плюсом использования стартера с редуктором есть наличие в его конструкции постоянных магнитов, которые существенно снижают возможность возникновения проблем с обмоткой устройства. Правда, если посмотреть с другой стороны, то вероятность поломки вращающей шестерни наоборот увеличивается. Как правило, такой вариант развития событий, чаще всего, встречается при заводском браке или в случае низкокачественного производства.

Стартеры без редуктора, оказывают прямое воздействие на вращение шестерни. В данном случае, владельцы транспортных средств с такой системой, выигрывают за счет простоты конструкции устройства, благодаря которой они лучше поддаются ремонтным действиям. Кроме того, сразу после подачи тока на электромагнитный выключатель, шестерня моментально соединяется с маховиком, что обеспечивает довольно быстрое зажигание. Также, не стоит забывать о высокой выносливости таких стартеров, тем более, что вероятность поломки из-за влияния электричества практически сводится к нулю. Однако, в работе стартеров, не имеющих редуктор, не все так безупречно и существует вероятность рабочих сбоев при низких температурах.

Как устроен стартер?

На самом деле, конструкция стартера не отличается особой сложностью, а главными составляющими элементами выступают электродвигатель, якорь, втягивающее реле, обгонная муфта (бендикс), щеткодержатели.

Корпус (электродвигатель) представлен в виде стальной детали цилиндрической формы. К его внутренней стенке крепятся обмотки возбуждения (как правило, их четыре) и сердечники (полюсы). Крепление осуществляется посредством винтового соединения, при котором винт вкручивается в сердечник, а тот, в свою очередь, прижимает обмотку к стенке. Также, в корпусе присутствуют резьбовые технологические отверстия, при помощи которых осуществляется крепление передней части, где происходит движение обгонной муфты.

Якорь – деталь выполнена из легированной стали и имеющая вид оси. На ней запрессован сердечник и коллекторные пластины. В конструкции сердечника присутствуют специальные пазы, предназначенные для укладки обмоток якоря, концы которых надежно прикреплены к пластинам коллектора. Коллекторные пластины, в круговом порядке, установлены на диэлектрической основе. Диаметр сердечника и внутренний диаметр корпуса (вместе с обмотками) напрямую связаны друг с другом. Крепление якоря в передней и в задней крышке стартера, выполняется при помощи латунных (реже медных) втулок, одновременно выполняющими и роль подшипников.

Втягивающее (или тяговое) реле используется для передачи питания от замка зажигания к электродвигателю стартера, выполняя при этом еще одну немаловажную задачу – выталкивание обгонной муфты. В задней части корпуса втягивающего реле размещаются силовые контакты, именуемые «пятаками», а также выполненный из мягких материалов подвижный контакт-перемычка. «Пятаки» - это обыкновенные болты, запрессованные в эбонитовой крышке тягового реле. С помощью гаек, к ним присоединяются силовые провода, идущие от аккумулятора и «плюсовых» щеток стартера. Сердечник тягового реле и обгонная муфта (более известная как «бендикс») соединяются между собой посредством подвижного «коромысла».

Обгонная муфта (бендикс) является подвижным роликовым механизмом, закрепленным на валу якоря. Одной из основных его задач, есть передача крутящего момента на венец маховика, с использованием для этих целей специальной шестерни зацепления. После осуществления запуска двигателя он рассоединяет венец маховика и приводную шестерню, тем самым обеспечивая стабильную работу и сохранность стартера. Вся конструкция собрана таким образом, что при передаче крутящего момента к бендиксу в одну сторону, находящиеся в сепараторе ролики, выходят из пазов и жестко фиксируют шестерню к наружной обойме. Когда же происходит вращение в противоположную сторону, ролики «прячутся» в сепаратор и шестерня может вращаться вне зависимости от наружной обоймы.

Щеткодержатели и щетки обеспечивают подачу рабочего напряжения на коллекторные пластины якоря. Щеткодержатель представлен в виде диэлектрической обоймы, имеющей металлические вставки, с расположенными внутри С помощью точечной сварки, контакты щеток приварены к полюсным пластинам, которыми, как правило, являются «хвосты» обмоток возбуждения. Выполняя основной рабочий цикл стартера, щеткодержатели повышают мощность электродвигателя.

Конструкции большинства стартеров похожи между собой и обязательно включают все вышеперечисленные компоненты. Если встречаются отличия, то они малозначительные и, чаще всего, касаются механизма автоматического размыкания шестеренок. Также, стартер автомобилей с автоматическими трансмиссиями, имеет дополнительные удерживающие обмотки, предназначенные для предотвращения запуска мотора в случаях установки селектора в любое из ходовых положений. Разница между различными моделями стартеров кроется и в их размерах, мощности и подаваемом напряжении. Так, к примеру, если для работы стартера легкового автомобиля хватит питания от 12 В-го аккумулятора, то для стартера тяжелых грузовых машин - этого будет недостаточно и нужно задействовать 24 В.

Принцип работы стартера

Весь рабочий процесс автомобильного электростартера условно разделяют на три этапа: на первом – приводная шестерня соединяется с венцом маховика; на втором – происходит запуск стартера, а третий этап предусматривает рассоединение приводной шестерни и маховика. Работа стартера кратковременная, так как после выполнения основной функции (передачи крутящего момента на двигатель) он больше никак не участвует в дальнейшем движении автомобиля. Подробный принцип работы стартера выглядит так: когда водитель поворачивает ключ в замке зажигания до пускового положения, ток с аккумуляторной батареи передается на замок зажигания, а затем на тяговое реле.

После этого, приводная шестерня бендикса (обгонной муфты) перемещается и соединяется с маховиком, что способствует замыканию цепи и последующей подачи напряжения на электромотор. В следствии описанных действий, происходит запуск автомобильного двигателя, а после того, как его обороты начинают превышать обороты самого стартера, обгонная муфта отсоединяет приводную шестерню от вала электромотора. Все, до следующего запуска силового агрегата, стартер может не напрягаться.

Возможные неисправности стартера

Как и любой другой механизм в конструкции автомобиля, стартер не может все время исправно работать. Конечно, на него оказывается куда меньшая нагрузка, чем, скажем, на тот же ДВС, однако, полностью избегать поломок ему не удается. Причин каждой отдельной неисправности может быть несколько и что бы детально разобраться в возникшей проблеме, без основательной диагностики никак не обойтись. О ремонте стартера мы поговорим чуть позже, ну а сейчас давайте более конкретно рассмотрим все возможные неисправности этого важного устройства.

И так, для начала, стартер может просто не включится. Причинами данного явления могут быть:

- поломка реле стартера (обрыв обмотки, вклинивание, смещение контактного диска);

Нарушение контакта цепи питания (возможно из-за слабой затяжки проводов или внутренней коррозии); - короткое замыкание обмотки;

Отсутствие контакта в механизме, отвечающем за включение зажигания.

Также, проблемой в работе считается медленное вращение коленчатого вала, пусть даже стартер запустился. Наличие этой неисправности может быть связано с повышенной вязкостью залитого масла, которое не соответствует сезону; проблемами с аккумуляторной батареей (ее поломкой или разрядкой); окислением выводов аккумуляторных проводов, слабой затяжкой наконечников или нарушением контакта щеток.

Иногда случается и так, что якорь вроде бы вращается, но коленвал почему-то не прокручивается. В этом случае, причины неисправности могут скрываться в буксировке муфты свободного хода привода или в трудности перемещения привода по винтовой нарезке вала.

Еще одной неисправностью, часто встречающейся в работе стартера, является скрежет шестерни, которая не может попасть в зацепление. Такое случается в результате образования забоев в зубцах венца маховика, или же в следствии неправильной регулировки момента замыкания контактов включателя и шестерни привода. Также, одним из вариантов возможных причин есть ослабление буферной пружины привода.

Конечно, отсутствие запуска стартера – это проблема, но неисправностью, также считается и слишком продолжительная его работа, когда двигатель уже запустился, а стартер все еще продолжает вращаться. В таком случае, можно предположить наличие проблемы в замке зажигания (заедает); замыкании обмотки реле или в заедании привода, размещенного на валу якоря. Кроме того, к подобной неисправности приводят и спекшиеся контакты тягового реле.

Если в процессе работы стартера, Вы заметили повышенный уровень шума, то это может быть следствием следующих неисправностей:

- шестерня привода с запозданием выходит из зацепления с зубчатым венцом;

Крепления стартера существенно ослабились;

Снизилась плотность крепления полюса стартера и якорь начал его цеплять.

Ремонт стартера

И так, представим, что Вы обнаружили один из названных выше признаков неисправности стартера. Естественно, первым шагом на пути к его устранению будет проведение полной диагностики, с целью определения точного места поломки. Для начала, стоит проверить проводку, а точнее провода идущие от аккумуляторной батареи к стартеру и провод, проходящий через реле от замка зажигания. Возможно, именно в этой детали и кроется неисправность. Если с проводами и с реле все в порядке, тогда придется демонтировать сам стартер.

В каждой отдельной модели автомобиля описываемая деталь может отличаться размером, способом крепления или месторасположением, но несмотря на это, принцип работы у них всех практически одинаковый.

Обратите внимание! Для проведения детального осмотра и последующих ремонтных работ, демонтаж стартера должен выполняться в обязательном порядке. Пошаговая инструкция снятия стартера имеет следующий вид:

1. Отсоедините аккумулятор (до этого момента к стартеру прикасаться нельзя, так как это может вызвать замыкание);

2. Открутите токоподводящие электрические кабеля с клемм стартера и шпилек тягового реле; Снимите защиту двигателя;

3. Открутите болты крепления стартера;

4. Демонтируйте стартер поднятием вверх.

После того, как устройство оказалось в Ваших руках, следует проверить его работоспособность. Для проведения данной операции Вам понадобится заряженный аккумулятор: массу нужно подключить к корпусу, а положительный провод – к контактному болту Если реле исправное, бендикс (обгонная муфта) окажется выдвинутым в перед. В случае, когда после подключения стартер так и не заработал, можно смело говорить о неисправности щеток или сгоревшей обмотке, но, обычно, дело все-таки в щетках.

Следующим этапом на пути к устранению проблемы есть разборка устройства. Что бы осуществить задуманное, необходимо открутить два болта крепления, после чего корпус вместе с якорем и щетками снимается. Заодно можно осмотреть и редуктор: для этого снимаем защитную крышку и провидим визуальную диагностику. Если все хорошо – смазываем шестерни смазкой, закрываем крышку и откладываем все это в сторону.

Теперь возьмите в руки электрическую часть стартера, которая по результатам предварительного осмотра нуждается в ремонте, вытащите из корпуса щетки и якорь. Что бы изъять их, просто надавите пальцем на ось и так как она держится только посредством магнитного поля, должна выйти без проблем. Затем, с помощью крестовой отвертки, выкрутите два винта и снимите верхнюю крышку (под ней размещены шайба и стопорное кольцо).

После того, как все уже раскручено, нужно снять и заднюю крышку, осмотрев находящуюся там втулку – она, также, часто является уязвимым местом в стартере. Когда втулка изнашивается, ось перекашивается и стартеру сложно прокручивать мотор, или же он вообще его не крутит. При каждом техническом обслуживании или ремонте, специалисты рекомендуют менять все втулки.

Важной частью конструкции стартера есть щетки и если они сильно стираются – устройство точно не будет работать. Поэтому, при разборке стартера, обязательно уделите им внимание, и если осмотр подтвердит предварительный диагноз, то лучше заменить сломанные детали новыми. Восстановить такие щетки очень сложно (требуется очень сильный паяльник), поэтому проще купить новый блок. Обратите внимание! Внутри блока щеток находится пластмассовая втулка, при помощи которой щетки держаться в сжатом состоянии. Ее ни в коем случае нельзя вытягивать, иначе Вы осложните последующую процедуру одевания блока на якорь.

Теперь перейдем к осмотру ротора (якоря) стартера. Если в его пазах Вы заметили грязь или какой-либо другой мусор, их можно прочистить при помощи пилки по металлу или плоской тонкой отвертки. Прилегающую к щеткам поверхность лучше зачистить и выровнять мелкой наждачной бумагой. После того как все указанный этапы работы уже позади, соберите стартер в обратной последовательности и проверьте его работоспособность: работает – значит устанавливаем обратно на транспортное средство.

В процессе обратной сборки стартера, не забудьте обработать смазочным материалом все его подвижные части (редуктор, втулки). Помните! Для того, что бы стартер не вышел из строя в самый неподходящий для Вас момент, необходимо хотя бы раз в год проводить его технический осмотр с последующим обслуживанием. Техобслуживание состоит из всех вышеперечисленных мероприятий, после проведения которых, возрастает мощность стартера и снижается количество потребляемого для работы тока. В результате, существенно облегчается запуск двигателя в холодное время года.

Подписывайтесь на наши ленты в

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

Стартер с инерционным приводом: 1 - выключатель стартера: 2 - пусковое реле; 3 - обмотка возбуждения; 4 - зубчатый венец маховика двигателя; 5 - шестерня стартера с обгонной муфтой; 6 - спиральные шлицы; 7 - якорь; 8 - аккумуляторная батарея

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.

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.