Стартер автомобильный: запуск двигателя без рук
Чуть больше ста лет назад автомобили стали комплектоваться специальным устройством для запуска двигателя без применения мускульной силы — электрическим стартером. О том, что представляет собой современный автомобильный стартер, как он устроен и работает, а также об основных его неисправностях — читайте в этой статье.
История автомобильного стартера
У первых автомобилей был серьезный недостаток — сложность запуска двигателя. Долгое время машины заводились вручную, с помощью знаменитой кривой рукоятки, которая нанесла травмы и увечья очень и очень многим водителям. Уже в 1899 году была предложена идея электрического стартера, но в то время она не получила развития из-за недостаточного развития технологий.
Первый нормально работающий электрический стартер был установлен в 1912 году на серийном автомобиле Cadillac Model Thirty. Это был стартер, созданный еще в 1911 году американским изобретателем Чарльзом Кеттерингом (который за долгие годы своей деятельности создал немало изобретений, легших в основу современной автомобильной промышленности). В то время к электрическим стартерам относились с недоверием, и даже Генри Форд стал оснащать ими свои машины только с 1920 года!
Однако вплоть до 1916 года в автомобилях использовались не отдельные стартеры, а универсальные устройства «два в одном» — стартер и генератор. В 1916 году еще один американский инженер — Винсент Гуго Бендикс — оснастил стартер изобретенной им обгонной муфтой (она и сегодня называется бендиксом), которая обеспечила легкое отсоединение стартера от мотора при запуске. Это позволило разделить стартер и генератор, и в современных автомобилях они являются независимыми устройствами.
Несмотря на распространение электрических стартеров, вплоть до 1980-х годов многие легковые (и практически все грузовые) автомобили предусматривали возможность запуска мотора с помощью рукоятки. Сейчас выпускаются очень надежные и качественные стартеры, поэтому запуск двигателя рукояткой — явление крайне редкое.
Устройство стартера
Большинство стартеров автомобилей — и легковых, и грузовых, и отечественного производства, и зарубежного — имеют примерно одинаковое устройство.
Основу стартера составляет электродвигатель постоянного тока, который, собственно, и проворачивает коленчатый вал двигателя при запуске. На валу электромотора находится шестерня и обгонная муфта (муфта свободного хода, или бендикс), причем шестерня может свободно перемещаться вдоль вала — это необходимо для соединения и разъединения шестерни с венцом маховика.
На корпусе стартера расположено тяговое реле, сердечник (якорь) которого посредством рычажного механизма соединен с шестерней электродвигателя. Тяговое реле необходимо для подключения и отключения стартера от маховика двигателя. На обратной стороне сердечника находится контактная пластина (тарельчатый контакт) реле стартера — с помощью этого реле на электродвигатель стартера подается напряжение от аккумуляторной батареи. Сердечник тягового реле при выключенном стартере пружиной выталкивается из соленоида и втягивается при пропускании тока через реле.
Конструктивно стартер состоит из трех блоков: цилиндрического корпуса электродвигателя, меньшего по диаметру цилиндрического корпуса тягового реле (с его обратной стороны расположены контакты реле стартера — обычно это два болта с гайками), и корпуса механизма привода — в нем расположен рычажный механизм и шестерня с обгонной муфтой.
Шестерня стартера и венец маховика образуют редуктор, передаточное число которого зависит от типа двигателя. Электродвигатель стартера различных автомобилей вращается с частотой 1500–5000 об/мин, однако для запуска бензиновых двигателей их коленвал необходимо два-три раза провернуть с частотой 40–50 об/мин, а дизельных — 80–250 об/мин. При запуске двигателя его коленвал вращается с частотой свыше 1000 об/мин, поэтому мотор стартера может получить избыточный крутящий момент (до 30 тысяч об/мин и более) и выйти из строя. Для предотвращения этого служит обгонная муфта (бендикс), которая отсоединяет шестерню от вала электродвигателя при ее слишком быстром вращении.
Схема стартера
Работа стартера
В общем случае работа стартера сводится к следующему.
При запуске двигателя (ключом зажигания, кнопкой или по команде сигнализации) реле стартера (не путать это реле с тем, что установлено на стартере) замыкается и подает напряжение на тяговое реле. При втягивании сердечника тягового реле рычажный механизм толкает шестерню (и муфту) вперед по валу, приводя ее в зацеплении с венцом маховика. Интересно, что при этом шестерня не только движется вперед, но и немного прокручивается вдоль оси, что обеспечивает попадание ее зубьев между зубьями венца.
Одновременно с этим закрепленная на обратной стороне сердечника контактная пластина замыкает реле стартера — через него напряжение от аккумулятора подается на электромотор стартера, который несколько раз проворачивает коленчатый вал двигателя. Если все нормально, то не более чем через 2–5 секунд произойдет пуск двигателя.
При запуске двигателя стартер отключается (это производится или просто переводом ключа зажигания из крайнего положения в среднее, или автоматикой), пружина, установленная в тяговом реле, отводит шестерню от венца маховика. Также при запуске двигателя, пока шестерня не отошла от венца, обгонная муфта предотвращает передачу крутящего момента от маховика к стартеру.
При выключении стартера происходит включение реле блокировки — оно предотвращает возможность запуска стартера при работающем двигателе. Реле блокировки срабатывает при достижении определенного напряжения на выходных клеммах генератора.
Основные технические характеристики стартера
Стартер характеризуется несколькими основными параметрами:
- Напряжение питания (обычно соответствует напряжению бортовой сети автомобиля);
- Частота вращения;
- Потребляемый ток;
- Мощность.
Особо нужно отметить потребляемый ток стартера и его мощность. При запуске двигателя электромотор стартера испытывает колоссальные нагрузки, и за несколько секунд через него проходит ток от 500 до 1000 ампер в зависимости от типа двигателя. Мощность, отдаваемая стартером за это время, может варьироваться от 1 (легковые автомобили) до 9 (грузовики и спецтехника) кВт. А так как питается стартер от аккумуляторной батареи, то она должна обеспечивать необходимую силу тока — эту способность отображает такой параметр АКБ, как ток холодной прокрутки (или пусковой ток), и он должен быть не меньше рекомендуемого для данной модели автомобиля. В противном случае двигатель просто-напросто не заведется.
Основные неисправности стартера
Неисправности стартера сразу обращают на себя внимание — все они в итоге приводят или к затруднительному пуску двигателя, или вовсе к невозможности его завести. Есть несколько основных типов неисправностей, которые можно узнать по внешним проявлениям, в первую очередь, по скорости вращения стартера. Эти неисправности приведены в таблице:
| Неисправность | Возможная причина | Способ устранения |
|---|---|---|
| Стартер «молчит» при включении зажигания | Разряд или неисправность АКБ | Заменить или зарядить АКБ |
| Отсутствие контакта между обмоткой и коллектором двигателя стартера, неисправность коллектора якоря | Произвести замену неисправных деталей | |
| Неисправен переключатель регулировки КПП | ||
| Неисправность тягового реле | ||
| Обрыв «массы» | Обеспечить надежный контакт «массы» с двигателем. | |
| Низкая скорость вращения стартера | Неисправность реле или втулок | Произвести замену неисправных деталей |
| Обрыв или ненадежные контакты в электрической системе пуска двигателя | Обеспечить надежность контактов, произвести замену клемм или проводов | |
| Недостаточный контакт щеток и коллектора двигателя стартера | Обеспечить надежный контакт щеток с коллектором | |
| Обрыв «массы» | Обеспечить надежный контакт «массы» с двигателем | |
| Коленчатый вал не проворачивается, хотя стартер работает нормально | Износ шестерни или венца маховика, неисправность в обгонной муфте | Произвести замену неисправных деталей |
| Стартер не выключается после пуска двигателя | Замыкание в реле, неисправность контактной группы системы зажигания | Произвести замену неисправных деталей |
Неисправности можно определить и по силе тока, протекающего в момент запуска по стартеру:
| Работа якоря | |||
|---|---|---|---|
| Якорь вращается с малой скоростью | Якорь не вращается | ||
| Сила тока | Равна 0 | Обрыв в цепи стартера (в обмотке якоря, в тяговом реле, в обмотке возбуждения). | |
| Меньше допустимой | Загрязнение или подгорание контактов в щеточно-коллекторном узле, в тяговом реле и т.д. | ||
| Нормальная | Замыкание на «массу» (в щеткодержателе, в обмотке якоря, в контактных болтах тягового реле, в обмотке возбуждения). | ||
| Выше допустимой | Замыкание между витками обмотки якоря.
Механические повреждения: износ или загрязнение подшипников, перекос якоря, отсутствие смазки и т.д. | ||
