Все про автомобільний стартер

Під час роботи двигуна частина отриманої енергії витрачається на підтримання процесу, тобто обертання колінчастого валу і рух поршнів. Але для переходу в робочий режим двигун потрібно підштовхнути ззовні. Забезпечення цього початкового імпульсу і бере на себе стартер.

Трохи історії

Необхідність «стартувати» двигун існує стільки ж, скільки і сам двигун внутрішнього згоряння. Першим стартером була «заводна рукоятка», за допомогою якої колінчастий вал прокручувався за рахунок зусиль самого водія. Свою функцію вона, безсумнівно, виконувала, але конструктори постійно шукали спосіб зробити пуск автомобіля більш простим і зручним. У пошуках рішення намагалися використовувати і стиснене повітря, і пружинний механізм, і безліч інших ідей, але серйозної і надійної альтернативи не було до 1910 року. Саме в той рік загинув один власників компанії «Cadillac», якому при спробі запустити двигун автомобіля рукоятка, що відскочила, потрапила в голову. Цей трагічний випадок спонукав розпочати розробку реальної альтернативи механічному пуску, і перший електричний моторчик, який запускає двигун, був встановлений на Cadillac Model 30 вже в 1912 році. Для зменшення навантаження на електромотор використовувався редуктор, і навіть малопотужний агрегат цілком справлявся зі своїм завданням.

Cadillac Model 30 – перший в світі автомобіль
з електричним стартером і електричними фарами

Більше 100 років від експериментального прототипу до обов’язкового елементу кожного транспортного засобу – такий шлях пройшов автомобільний стартер.

Пристрій і принцип роботи

Основні елементи стартера і їх функції:

• електромотор приводить в рух весь пристрій;
• втягувальне реле підводить бендикс до маховика колінчастого вала, а після зчеплення зубців шестерень бендикса і колінчастого вала замикає контакти електромотора;

Стартер підключається до плюсової клеми акумулятора (через товстий кабель) і до блоку запалювання (через тонкий дріт). Заземлення відбувається через контакт з двигуном і від нього – з «масою».

Електрична схема підключення стартера

При повороті ключа запалювання в крайнє праве положення струм від акумулятора починає надходити на обмотку втягувального реле.

В крайньому висунутому положенні бендикс входить в зачеплення з маховиком, після чого замикається контакт на електромотор.

Мотор починає рухатися, обертає бендикс, а він в свою чергу обертає колінчастий вал через зчеплення з маховиком.

Тільки-но двигун запускається і колінчастий вал починає обертатися швидше, ніж мотор стартера, бендикс від’єднується від маховика і повертається у висхідне положення завдяки поворотній пружині. Після цього можна повернути ключ запалювання вліво, і струм не буде подаватися на стартер.

Види стартерів

Стартери для легкових автомобілів розрізняються за типом конструкції.

• Безредукторний (простий) стартер має більш просту конструкцію з бендиксом, встановленим безпосередньо на валу якоря.

Такі стартери застосовуються на малопотужних бензинових двигунах. Завдяки більш простій конструкції вони легше ремонтуються, швидше спрацьовують (зчеплення бендикса і маховика відбувається майже миттєво), легші за вагою і дешевші. Мінусом цієї конструкції є порівняно невелика потужність, через яку їх не застосовують для запуску потужних двигунів. Ще один недолік – чутливість до низьких температур.

• Редукторний стартер – конструкція, в якій вал якоря з’єднується з бендиксом через планетарний редуктор.

Використання редуктора дозволило посилити потужність і пусковий момент без збільшення розмірів самого агрегату (редукторні стартери майже в 2 рази легші, ніж безредукторні), забезпечує нормальний пуск навіть при втомленому акумуляторі. Така конструкція дозволяє запускати потужні бензинові і дизельні двигуни, в тому числі на вантажівках і спецтехніці. Основний недолік – наявність додаткового вузла, в якому можуть виникати несправності.

Технічні характеристики

Як і будь-яке електроустаткування автомобіля, стартер повинен відповідати іншим компонентам, з якими він безпосередньо пов’язаний. Цю відповідність можна визначити за технічними характеристиками, які вказує виробник.

Напруга живлення (V) має відповідати номінальній напрузі акумулятора. Для легкових автомобілів це 12V.

Потужність (кВт) – показник максимального зусилля, яке розвиває стартер для прокручування колінчастого валу. Може становити від 0,7 до 9 кВт.

Струм навантаження (A) – це енерговитрати стартера. Визначається в режимах максимальної потужності, в загальмованому стані і на холостому ходу. Безпосередньо залежить від показника струму холодної прокрутки акумулятора.

Пускова частота обертання (об/хв) залежить від характеристик двигуна. Запустити бензиновий мотор на порядок легше, ніж дизельний. Частота обертання може становити від 40-60 до 100-250 об/хв (для потужних дизелів).

Момент опору провертанню (Нм) – це скоріше характеристика двигуна, ніж стартера. Позначає зусилля, необхідне для прокручування колінчастого вала. Виходячи з цього показника, розраховується потужність і струм стартера.

Напрямок обертання (вліво або вправо) враховується при виборі стартера з асиметричним кріпленням.

Кількість зубців шестерні бендикса (зазвичай від 8 до 13, частіше 9 або 10).

Передаточне відношення – залежність між оборотами електромотора і бендикса. У безредукторних стартерах становить 1: 1, в редукторних – більше, до 1: 4.

Лінійні розміри, тип і кількість отворів під кріплення, типи використовуваних клем і роз’ємів і т.д.

Несправності і їх причини

Проблеми стартера виникають з різних причин: це і механічне знощення деталей, від якого не застрахована жодна техніка, і людський фактор, і несправності пов’язаних зі стартером елементів. При цьому проблеми в стартері наростають лавиноподібно: навіть маленька несправність швидко призводить до більш серйозних. Але є і хороша новина: в деяких випадках стартер можна відремонтувати, якщо замінити частину, що вийшла з ладу, або ремкомплект.

Деталі стартера, які найчастіше виходять з ладу

Крім стартера, проблеми з запуском може давати акумулятор, проводка, маховик коленвала, замок запалювання і заземлення двигуна. Іноді замість дорогого ремонту досить просто очистити клеми від шару окислів, щоб повністю усунути проблему.

До механічного зношування схильні в першу чергу втулки вала (в деяких моделях замість них встановлюються підшипники). При цьому починається биття вала під час обертання, через що швидко виходить з ладу колектор якоря, шестерня бендикса, редуктор і навіть зубці маховика.

Інші проблеми зі стартером і їх причини:

• Стартер ніяк не реагує на поворот ключа запалювання. Причиною може бути замикання обмотки тягового реле або заїдання якоря втягувального реле. В цьому випадку тягове реле ремонтується або замінюється. Інші причини – відсутність струму від АКБ: розряджений акумулятор, проблеми з клемами і проводкою, проблеми з замком запалювання.
• Стартер працює, але колінчастий вал НЕ провертається. Причина, швидше за все, в зносі шестерень бендикса, редуктора або маховика коленвала. Інша причина – несправність обгонів муфти, яка відповідає за від’єднання Бендикс від маховика після старту двигуна.

• Стартер працює повільно і колінвал провертає теж повільно. Причини: знос щіток і, як наслідок, поганий контакт з колектором, підгоряння або замикання в колекторі, замикання в обмотках якоря або статора, обриви обмотки. Інші причини – недостатня потужність струму через недозаряженного акумулятора або сильно окислених клем.

Результат зносу токоз’ємного колектора

• Сторонні звуки при роботі стартера (скрип, скрегіт) – знос шестерень.
• Стартер не відключається після запуску двигуна. Причина може бути в поломці пружини віддачі або заїдання тягового реле. Інша причина – несправність в замку запалювання.

Іноді досить складно виявити причину несправності: на перших порах проблема може з’являтися не постійно, а час від часу, і тільки в майстерні вдається знайти її джерело. Проте, навіть при одноразовому збої роботи стартера краще звертатися на СТО відразу: чим менше «мучити» проблемний агрегат, тим більше шансів обійтися тільки ремонтом, а не заміною.

Чому згорає стартер?

Взимку попит на стартери помітно підвищується: на холоді запустити двигун набагато складніше, і у водіїв (та й досвідчених теж) стартери буквально згоряють від надмірного навантаження. Чому так відбувається і як цього уникнути?

Зима – не найсприятливіший час для автомобіля: акумулятор розряджається швидше, моторне масло загусає, провернути двигун стає набагато важче, мотор, особливо дизельний, не починається за секунду, як це було влітку. І все навантаження падає на стартер і акумулятор, які в парі змушені боротися з труднощами. При запуску на стартер подається досить потужний струм, який в лічені секунди перегріває електричні обмотки і контакти. Якщо струм буде подаватися досить довго, від перегріву агрегат в буквальному сенсі згорає і ремонту вже не підлягає.

Друга причина дострокової смерті стартера – присадки в дизпаливо, які, знову-таки, використовуються взимку. У деяких випадках домішки в паливі викликають під час запуску детонацію в циліндрах, чому маховик коленвала робить різкий ривок, що виводить з ладу стартер.

Щоб уникнути цих неприємностей, потрібно пам’ятати, що безперервна робота стартера не повинна перевищувати 10, максимум 15 секунд, після чого буде потрібно час на його охолодження (близько 0,5-1 хвилини). При несправному акумуляторі, окислених контактах або проблемної проводці шанси спалити стартер зростають у декілька разів. Зима – це щось чарівне час, коли стежити за станом всієї автоелектрики потрібно особливо ретельно.

Детальніше про те, як вибирати стартер і на що звертати увагу, читайте наш “Гід покупця”.

Види, пристрій і принцип роботи стартера автомобіля

У перших автомобілях, щоб завести мотор, водій в машині повинен був мати спеціальну рукоятку. З її допомогою він здійснював колінчастий вал. Згодом інженери розробили спеціальний пристрій, який полегшує цей процес. Це автомобільний стартер. Його призначення в тому, щоб для запуску мотора водієві достатньо було повернути ключ у замку запалювання, а в багатьох сучасних моделях – просто натиснути на кнопку Старт (детально про безключового доступу розповідається в іншій статті).

Розглянемо пристрій, різновиди та поширені поломки автостартера. Ця інформація не допоможе підготувати дипломний матеріал, але в більшій мірі дозволить визначитися, чи варто намагатися самостійно ремонтувати цей механізм в разі його поломки.

Що таке стартер автомобіля

Зовні автостартер це невеликий електричний мотор, оснащений механічним приводом. Його дія забезпечується 12-вольта джерелом харчування. Хоча для різних моделей авто створюються свої модифікації пристроїв, в основному вони мають однаковий принцип підключення в бортовій системі.

На фото нижче показана поширена схема підключення пристрою:

1) стартер; 2) монтажний блок; 3) контактна група замка запалювання; 4) акумулятор; А) на головне реле (висновок 30); В) на контакт 50 електронного блоку управління; С) на основний блок запобіжників (F3); КЗ – реле стартера.

Принцип роботи стартера в автомобілі

Незалежно від того, легковий автомобіль або вантажний, стартер буде працювати за ідентичним принципом:

• Після активації бортової системи машини в замку запалювання провертається ключ, а потім він повертається до упору. У втягуючому реле утворюється магнітний вихор, за рахунок якого котушка починає втягувати сердечник.
• На осерді закріплений Бендикс. Цей механічний привід приєднується до вінця маховика (про його будову та принцип роботи розповідається в іншому огляді) І зачіпається за допомогою шестеренчатого з’єднання. З іншого боку на осерді встановлений п’ятак, який замикає контакти електричного двигуна.
• Далі електрика надходить на якір. Відповідно до законів фізики, дротова рамка, розміщена між полюсами магніту і підключена до електрики, буде обертатися. За рахунок магнітного поля, яке генерує статор (в старих моделях використовувалася обмотка збудження, а в сучасних агрегатах встановлюються магнітні черевики), якір починає обертання.
• За рахунок обертання шестерні Бендикс провертається маховик, який закріплений на колінчастому валу. Кривошипно-шатунний механізм ДВС починає переміщати поршні в циліндрах. В цей же момент активується система запалювання и Паливна система.
• Коли всі ці механізми і системи починають працювати самостійно, в роботі стартера більше немає необхідності.
• Деактивує механізм, коли водій перестає утримувати ключ в замку. Пружина контактної групи повертає його на одну позицію назад, що обезструмлює електричний контур стартера.
• Як тільки електрику перестає надходити на стартер, в його реле пропадає магнітне поле. Через це підпружинений сердечник повертається на своє місце, при цьому розмикаючи контакти якоря і відсуваючи Бендикс від вінця маховика.

пристрій стартера

Автомобільний стартер забезпечує перетворення електричної енергії в механічну, без якої неможливо провернути маховик. Цим електричним пристроєм оснащується будь-який двигун внутрішнього згоряння.

Нижче на фото показаний розріз автомобільного стартера.

Конструкція електродвигуна наступна:

1. Статор. На внутрішній частині корпусу будуть знаходитися магнітні черевики. Як вже було сказано, це звичайні магніти, а раніше використовувалася модифікація електричного магніту з обмоткою збудження.
2. Якір. Це вал, на який напрессован сердечник. Для виготовлення цього елемента використовується електротехнічна сталь. У ньому зроблені пази, куди встановлено рамки, які при подачі електрики починають обертатися. На кінці цих рамок знаходяться колектори. До них приєднуються щітки. Зазвичай їх чотири – по дві на кожен полюс джерела живлення.
3. Тримачі щіток. Кожна щітка закріплюється в спеціальних корпусах. У них також встановлено пружини, які забезпечують постійний контакт щіток з колектором.
4. Підшипники. Кожна обертається деталь повинна встановлюватися за допомогою підшипника. Цей елемент усуває силу тертя і запобігає нагрів вала під час роботи електромотора.
5. Бендікс. На валу електродвигуна встановлена ​​шестерня, яка зачіпається з маховиком. Ця деталь здатна переміщатися в осьовому напрямку. Сам Бендикс складається з шестерні, вміщеній в корпус (він складається з зовнішньої і внутрішньої обойми, в яких є підпружинені ролики, що запобігають передачу крутного моменту від маховика на вал стартера). Однак для того, щоб він перемістився до вінця маховика, потрібен ще один механізм.
6. Втягує реле. Це ще один електричний магніт, який переміщує осердя, який замикає / розмикає контакт якоря. Також завдяки руху цього елемента за допомогою вилки (принцип роботи важеля) Бендикс переміщається в осьовому напрямку, а повертається за рахунок пружини.

Зверху на корпус стартера приєднується плюсовій контакт, що йде від акумулятора. Електрика проходить через рамки, встановлені на якорі, і йде на негативний контакт щіток. Щоб запустити двигун, стартеру потрібен великий пусковий струм. Залежно від моделі пристрою цей параметр може становити близько 400 ампер. З цієї причини, вибираючи новий акумулятор, потрібно враховувати силу пускового струму (детальніше про те, як вибрати нове джерело живлення, який повинна мати конкретна машина, розповідається окремо).

Основні компоненти

Отже, стартер для запуску двигуна буде складатися з:

• Статора з магнітами;
• Вала з рамками, на які подається електрика;
• Втягує реле (він буде влаштований з електричного магніту, сердечника і контактів);
• Власника зі щітками;
• Бендікса;
• Вилки Бендикс;
• Корпуси.

види стартерів

Залежно від типу двигуна потрібна окрема модифікація стартера, яка здатна провернути колінчастий вал. Наприклад, крутний момент механізму для бензинового агрегату і дизельного потрібно різний, так як робота дизеля пов’язана зі збільшеною компресією.

Якщо умовно розділити всі модифікації, то вони бувають:

З редуктором

Редукторний вид оснащений невеликим планетарним шестерним механізмом. Він збільшує швидкість обертання стартера при меншій витраті енергії. Така модель дозволяє жваво запустити мотор, навіть якщо акумулятор старий і швидко розряджається.

У таких стартерах внутрішність буде складатися з постійних магнітів, завдяки чому обмотка статора не страждає, так як вона взагалі відсутня. Також пристрій не розходяться заряд акумулятора для активації обмотки збудження. За рахунок відсутності обмотки статора механізм має менші розміри в порівнянні з класичним аналогом.

Єдиний мінус таких типів пристроїв – шестерня може швидко зноситися. Але якщо заводська деталь виконана якісно, ​​ця несправність трапляється не частіше, ніж в звичайних стартерах.

без редуктора

Безредукторний тип це звичайний стартер, в якому шестерня Бендикс має безпосереднє зачеплення з вінцем маховика. Перевага таких модифікацій в їх вартості і простоті в ремонті. За рахунок меншої кількості деталей даний пристрій має більший робочий ресурс.

З недоліків даного типу механізмів – вони вимагають більшої енергії для роботи. Якщо в машині стоїть старий підсів акумулятор, то пускового струму може бути недостатньо, щоб пристрій змогло розкрутити маховик.

Основні несправності і причини

Автомобільний стартер рідко коли виходить з ладу раптово. Зазвичай його поломка пов’язана з сукупністю факторів, які негативно впливають на його роботу. В основному поломки пристрою несуть накопичувальний характер. Умовно всі несправності можна розділити на два типи. Це механічна несправність або електрична.

В опис механічних поломок входить:

• Залипання контактної пластини втягує реле;
• Природний знос підшипників, а також фіксують втулок;
• Вироблення в посадочних місцях обойми Бендикс (провокує цей дефект навантаження на ролики при старті ДВС);
• Клин вилки Бендикс або штока реле втягування.

Що стосується електричних несправностей, то найчастіше вони пов’язані з виробленням на щітках або пластинах колектора. Також нерідко трапляється обрив обмотки в результаті перегорання або короткого замикання. Якщо стався розрив обмотки, то легше замінити механізм, ніж намагатися знайти місце поломки. У разі зносу щіток проводиться їх заміна, так як для електромоторів це витратні матеріали.

Механічні поломки супроводжуються сторонніми звуками, кожен з яких буде відповідати конкретної поломки. Наприклад, через збільшені люфтів (вироблення в підшипниках) під час запуску двигуна стартер стукає.

Докладний розбір стартера і його ремонт обговорюється в наступному відео: