Виды, устройство и принцип работы стартера автомобиля

Виды, устройство и принцип работы стартера автомобиля

Для успешного запуска двигателя внутреннего сгорания необходимо устройство, которое придаст кривошипно-шатунному механизму начальный импульс, то есть провернет маховик до нужных оборотов. Таким устройством является стартер и именно он отвечает за пуск двигателя. В статье подробно рассмотрим устройство и принцип работы стартера автомобиля, а также его возможные неисправности.

  1. Устройство стартера
  2. Основные компоненты
  3. Принцип работы
  4. Устройство бендикса
  5. Виды стартеров
  6. Основные неисправности

Электродвигатель с смешанным возбуждением

Двигатель с параллельным возбуждением значительно хуже справится с началом вращения, но зато, он не боится разноса.
Компромиссное решение состоит в том, что для стартерного электродвигателя применяют смешанную схему возбуждения – основная обмотка последовательная и вспомогательная параллельная. Параллельная обмотка тоже помогает крутить электродвигатель, он она еще и не дает стартеру уйти в разнос.

В этой схеме ток от аккумулятора разветвляется, часть тока идет через левую обмотку возбуждения и последовательно идет через щетки в якорь. Другая часть тока идет через правую, параллельную обмотку возбуждения, сразу на минус.

Большая часть поздних схем стартеров с электромагнитным возбуждением сделаны именно по такой схеме.

Принцип работы водородного генератора

Водородный генераторный узел представляет собой механизм, в котором осуществляется реакция водорода с кислородом. А это, в свою очередь, способствует появлению электрического тока, использующегося для питания электрооборудования.

Что касается непосредственно принципа работы, то он заключается в следующем:

  • с одной стороны установки расположен анод, на него поступает водород;
  • сам по себе анод является платиновым катализатором, поэтому он используется для расщепления атомов водорода;
  • после расщепления в системе образуются положительно заряженные ионы, а также протоны с отрицательным зарядом;
  • на другом конце установки расположен катод, а между ним и анодом имеется полимерная мембрана, через которую проходят исключительно ионы водорода;
  • оставшиеся электроны с отрицательным зарядом передаются на катод, таким образом, способствуя появлению электрического тока;
  • в результате попадания элементов водорода на катод, происходит реакция первых с кислородом, что способствует появлению воды, которая должна выводиться наружу (автор видео — канал Soln504).

Сама генераторная установка состоит из нескольких ячеек, каждая из которых должна вырабатывать около 1.12 вольт, но не более 1.16 В. Разумеется, для запуска двигателя автомобиля этого недостаточно, поэтому данный узел обладает устройством из большого числа ячеек. Сама мощность установки в данном случае зависит от числа этих ячеек и размеров полимерной мембраны.

Как работает электростартер

Для запуска двигателя внутреннего сгорания требуется создание оптимальных условий для розжига топливной смеси. Для этого важно раскрутить коленчатый вал до минимально необходимых оборотов, требуемых для воспламенения топлива в цилиндрах. Чтобы раскрутить коленчатый вал применяется сторонний источник механической энергии, в качестве которого и выступает стартер.

По сути он является электрическим двигателем постоянного тока с коллекторно-щеточным узлом. Стартер воздействует на двигатель только в период его запуска. После стабилизации работы он отключается. Специально для этого в устройстве предусматривается механизм управления.

За механическое управление электрического стартера отвечает втягивающее реле. Оно выполняет две функции. В первую очередь реле замыкает электрическую цепь, которая обеспечивает питание электродвигателя. Также оно вводит в зацепление шестерни, передающие вращательное движение на коленвал. Фактически оно выполняет такую же функцию, как коробка передач между колесами и двигателем.

Принцип работы электрического стартера в автотранспорте

При повороте ключа зажигания водителем, выполняется замыкание цепи втягивающего реле. Напряжение от аккумулятора поступает на обмотку реле, в результате чего образовывается сильное магнитное поле. Оно воздействует на якорь, тот сдвигается и реле соответственно втягивается. Зацепленная вилка смещает бендикс (обгонная муфта) по роторному валу. Как следствие шестеренка состыковывается с зубьями маховика.

После срабатывания втягивающее реле прекращает питание цепи. С обратной стороны на нем установлено 2 провода. Один идет для подключения питающего кабеля, а второй передает напряжение на электрический мотор.

Как только происходит срабатывание реле, то якорь втягивается и замыкает пятаки, являющиеся разрывными элементами цепи питания мотора. В результате на двигатель подается напряжение, и якорь двигателя начинает вращаться. В тоже время шестерня бендикса находится в зацеплении, поэтому передаточное усилие заставляет коленчатый вал вращается, двигая тем самым поршня в цилиндрах.

После запуска мотора, коленвал начинает обгонять по скорости вращение стартера. Тогда в устройстве срабатывает обгонная муфта, которая и прекращает контакт с валом. Это позволяет предотвратить механические повреждения обеих систем. В противном случае при продолжении подачи питания два механизма просто противодействовали бы друг другу.

Как только двигатель автомобиля переходит в штатный режим работы и водитель отпускает ключ замка зажигания, то пропадает питание стартера. От этого втягивающее реле срабатывает обратно. Отсутствие магнитного поля приводит к тому, что пружина возвращает якорь в штатное положение, пятаки размыкаются и бендикс спускается на место.

Электростартер, работающий по данной схеме, сейчас считается устаревшей конструкцией, главным недостатком которой выступает значительный вес и размер. Для реализации такой конструкции требовалось использование мощного электродвигателя, способного выдавать высокие тяговые усилия. При этом электромотор должен вращаться медленно. Такие стартеры плохо подходят для современных автомобилей, спецтехники, генераторов и прочих устройств, где требуется их установка.

Электростартер с редуктором

Более современные стартеры оснащаются редуктором. Благодаря этому возможно использование высокооборотистого, но мелкого мотора. Редуктор понижает обороты, переводя их количество в качество. Он увеличивает силу стартера, позволяя создать достаточный крутящий момент для раскручивания коленчатого вала. Такая система не просто компактная, но и экономичная. Она позволяет завести ДВС большее количество раз на одном заряде аккумулятора.

Современные стартеры могут оснащаться различными типами редукторов, но в подавляющем большинстве случаев применяются устройства с так называемой планетарной передачей. Ее достоинством является компактность и надежность. Характерной чертой планетарного редуктора выступает наличие дополнительного вала для установки бендикса. Это исключает прямую связь якоря с бендиксом. Они способны взаимодействовать между собой только через редуктор.

Классическая схема планетарного редуктора:

Основные неисправности электростартеров

Электростартер выступает ремонтопригодным механизмом, в случае неисправности который можно восстановить практически до первоначального рабочего состояния. Поскольку он состоит из вращающихся деталей, для него выпускаются ремкомплекты, в состав которых входят мелкие детали, нуждающиеся в периодической замене. Большинство остальных комплектующих, склонных к поломкам, можно найти в свободной продаже. Однако такие части электростартера как корпус в продаже в новом виде не встречаются. Их можно приобрести для ремонта в б/у состоянии. Отсутствие данных комплектующих обусловлено исключением их износа. Если они и нуждаются в замене, то только по причине нештатной ситуации, к примеру, механического повреждения сильным ударом, что бывает при аварии.

Чаще всего электростартера выходят из строя по причине:
  • Износ подшипников.
  • Подгорание пятаков.
  • Стирание зубьев шестерни.
  • Заклинивание якоря.
  • Износ и/или заклинивание обгонной муфты.

Перечисленные неисправности относятся к механической части стартера. Большинство из них решаются заменой поврежденной детали. Исключением являются только заклинивание частей механизмов. В таком случае требуется их очистка и смазка. Также простым обслуживанием решается проблема подгорания пятака. Она устраняется механической чисткой.

Читайте также  Пресс для макулатуры своими руками чертежи
Более сложными в диагностировании и решении выступают проблемы электрической части. Электростартер может быть неисправен по причине:
  • Замыкания обмотки.
  • Обрыва обмотки.

Кроме этого неисправность может вызвать износ щеток контактных пластин коллектора. Это определяется по их размеру. По мере износа они стираются и становятся меньше, поэтому со временем перестают доставать до контактных пластин. Конструкция большинства стартеров предусматривает простой механизм их замены, поскольку данная проблема является самой частой.

Неисправности обмотки стартера могут устраняться только специалистом. С помощью специального оборудования возможна перемотка якоря, что обходится дешевле, чем его замена на новый агрегат.

Оптимальный режим работы стартера и диагностирование поломки

Чтобы минимизировать частоту поломок стартера и увеличить его ресурс, требуется придерживаться некоторых правил. В первую очередь при запуске двигателя нельзя передерживать электростартер включенным. В противном случае тот может сгореть от перегрева. Именно это и выступает основной причиной выхода якоря из строя. Обычно на стартерах имеется табличка, на которой указывается рекомендуемая максимальная длина работы и частота перезапусков.

В большинстве случаев если двигатель не запускается больше 5 сек с момента начала работы стартера, то это говорит об неисправности последнего. Исключением может быть только сильный мороз, при котором топливо в двигателе плохо воспламеняется. Если дело именно в этом, то не стоит крутить стартер подолгу, чтобы он не сгорел. В таком случае у дизельных моторов нужно лучше прогреть свечи, а в бензиновых применить специализированную стартовую аэрозольную жидкость для пуска холодных двигателей.

Плохой запуск ДВС может быть связан не только с плохой работой стартера, но и множеством других причин:
  • Недостаточный заряд аккумулятора.
  • Поломка двигателя.
  • Отсутствие подачи топлива.
  • Засорение системы выхлопа.
Однако по определенным признакам можно без диагностики определить, что неисправен именно стартер. Говорить о его поломки могут:
  • Задержка в работе после поворота ключа зажигания.
  • Характерный треск.
  • Слышен звук запуска электродвигателя, не сопровождаемый вращением коленвала ДВС.
  • Полное отсутствие реакции на поворот ключа зажигания.
  • Стартер не отключается после запуска ДВС.
В целом уход за электростартером подразумевает соблюдение 2-х основных правил:
  1. Делать перерывы между безуспешными пусками мотора не менее 30 сек.
  2. Не применять электростартер для движения авто.

Запуск стартера при включенной передаче автомобиля приводит к его движению. Этим часто пользуются при неисправности мотора или отсутствии топлива, чтобы продвигаться вперед. Такой способ движения быстро истощает аккумуляторную батарею, а кроме этого перегревает стартер. Таким способом можно вполне безопасно проехать несколько метров, но не более.

Хотя рекомендуемая пауза между поворотами ключа в замке зажигания составляет 30 сек, но в жару этот период лучше увеличивать. Короткая пауза не проблема если стартер запустил мотор со второй попытки, но при множественных повторениях подряд это повлечет сгорание якоря.

Проверка статора.

При ремонте статора стартера проверяется целостность изоляции, пробой её на корпус статора. Это можно проверить, замерив сопротивление обмотки мегомметром или на специальном стенде для проверки стартеров. При отсутствии этого оборудования можно проверить целостность изоляции подключив последовательно обмотке статора лампу 100Ват 220В. Одним проводом соединяется катушка с источником питания другой провод соединяется с корпусом статора через лампу. При включении в сеть лампа не должна гореть, а в статоре не допускается искрение, появление дыма. При проведении такой проверки обратите особое внимание по соблюдению техники безопасности при работе с опасным напряжением.

При проверке надо учитывать схему соединения обмоток статора. В некоторых стартерах параллельная обмотка статора крепится непосредственно к корпусу. В этом случае перед выполнением проверки её надо отсоединить от корпуса.

Проверка и ремонт

Как сказано выше, сломаться механизм может по разным причинам. Поэтому ремонт стартера автомобиля должен производиться в соответствии с итогами диагностики. Перед тем, как отремонтировать стартер, необходимо запастись всеми нужными инструментами и комплектом для ремонта. Ремкомплект стартера можно приобрести в любом автомобильном магазине. Если вы не знаете, как разобрать стартер, попробуйте воспользоваться сервисным мануалом к авто, но обычно в этом нет ничего сложного.

В первую очередь, ремонт стартера автомобиля включает в себя диагностику реле. При подаче напряжения на плюсовой вывод обмотки должен раздаться щелчок — тот звук будет свидетельством работоспособности реле, при этом бендикс узла должен переместиться. На подключенном экране омметра при этом будет показано замыкание контактов. Если этого не произошло, то ремонт стартера автомобиля сводится к откручиванию болтов и замене реле.

Новое втягивающее реле для авто

Щетки

Ремонт грузовых стартеров или для легковых машин может свестись к замене щеток. Замена щеток стартера осуществляется путем демонтажа задней крышки, при этом, даже если щеточный узел не износился, специалисты все равно советуют его менять. Разборка стартера покажет, что щетки расположены в задней части моторчика, при этом если одна из них ломается, это приведет к неработоспособности узла в целом. Для демонтажа необходимо выкрутить клеммы и извлечь пружинки.

Статор

Переборка стартера включает в себя проверку статора, при помощи омметра необходимо произвести его диагностику на пробой, при этом полученные показатели должны составлять не меньше 10 кОм. Если полученные показания другие, то ремонт стартеров иномарок или отечественных авто заключается в замене статора. В некоторых случаях, если на авто используется редукторный механизм, может потребоваться замена стартера в сборе, поскольку конструктивные особенности такого устройства не позволяют выполнить его ремонт. Подробнее о диагностике и ремонте узла узнайте из видео (автор видео — канал Эксин Плюс).

Ротор

Починить стартер можно путем замены ротора, чтобы добраться до него, потребуется открутить шпильки, фиксирующие две части электромотора. Сделав это, можно произвести демонтаж узла полностью, заранее демонтировав стопорное кольцо с шайбой. Прежде чем заменить ротор, нужно уделить время проверку обмоток, при наличии следов копоти на них нужно осуществить замена якоря. Также проверьте коллектор — на нем может быть небольшой налет, но иногда его большой слой является причиной невозможности запуска механизма. Ремонт стартера своими руками в данном случае будет заключаться в очистке коллектора с использованием наждачки.

Далее, производится проверка механической составляющей. Если вы пропустите какую-то поломке, впоследствии это может стать причиной более серьезной проблемы, так что если вы не уверены в своих силах, то единственное, что вам может помочь, это замена стартера. В некоторых случаях локализовать неисправность поможет замена втулок стартера. Такая необходимость возникает редко, но иногда замена втулки стартера действительно помогает решить проблему.

Устройство стартера

Стартер автомобиля представляет собой электродвигатель. Он преобразует электрическую энергию от аккумулятора в механическую работу, которая приводит в движение маховик и коленчатый вал, для начала процесса движения поршней. Стартером оборудованы все двигатели.

Стартер автомобиля

Принцип работы устройства основан на законах физики, которые известны со школьной скамьи. Если между двумя полюсами магнита поместить проволочную рамку с двумя концами, а потом пустить через нее ток, то она начнет вращаться. Это и есть самый простой электродвигатель.

Читайте также  Самодельные станки видео

Простой автомобильный стартер представляет собой металлический корпус, в котором находятся четыре магнитных сердечника (башмаки). Эти магниты в корпусе и представляют собой статор электродвигателя. Раньше на башмаках наматывалась обмотка возбуждения, на которую подавался электрический ток от аккумулятора. То есть это был классический электромагнит. На современных же устройствах применяются обычные магниты.

Другой важной деталью устройства является якорь. Он представляет собой вал с напрессованным сердечником из электротехнической стали. В пазах сердечника находятся те самые рамки, которые будут вращаться вокруг полюсов магнита. Концы рамок соединены с коллектором, к которому подходят четыре щетки – две положительные от АКБ и две отрицательные, которые будут идти к массе.

В закрывающей задней крышке находятся щеткодержатели с пружинками, которые постоянно поддавливают щетки к коллектору для обеспечения контакта. Также в задней крышке установлена опорная втулка якоря или подшипник.

Устройство обычного стартера

На металлическом корпусе находится входной контакт. К этому контакту подключается плюсовая клемма аккумулятора (+). Ток проходит по рамкам якоря и выходит на отрицательные щетки массы. Масса соединяется с отрицательной клеммой аккумулятора. Таким образом, создается магнитное поле вокруг рамок якоря и он вращается.

Плюсовой провод АКБ, который подходит к стартеру, значительно толще остальных. По этому проводу подается пусковой ток, равный примерно 400А.

Ток от аккумулятора на стартер не может подаваться постоянно. Он нужен только в момент запуска двигателя. Поэтому между плюсовым проводом аккумулятора и контактом стартера есть так называемый медный пятак, который замыкает контакты.

На валу якоря также выполнено шлицевое соединение, на котором находится направляющая втулка и бендикс с шестерней с возможностью осевого перемещения. Это движение обеспечивает контакт шестерни непосредственно с зубчатым венцом маховика. Простыми словами можно сказать, что бендикс подходит к маховику, проворачивает его, сколько это необходимо, а потом отходит обратно.

Стартер в разрезе

Но бендикс не перемещается по валу самостоятельно. Это делает другой электромагнит меньшего размера – втягивающее реле. От реле к шестерне подходит вилка, которая и толкает бендикс. К катушке втягивающего подается управляющий ток от аккумулятора через замок зажигания. При включении зажигания катушка намагничивается и втягивает сердечник. Этот сердечник, с одной стороны, связан с вилкой бендикса, с другой – с пятаками, замыкающими контакты электродвигателя. Когда напряжение с катушки втягивающего реле снимается, то вилка вновь втягивается обратно на место, а электродвигатель прекращает свою работу.

Якорь начинает вращение только тогда, когда шестерня уже вошла в зацепление с маховиком.

Основные компоненты

Таким образом, основными составляющими стартера можно назвать:

  • магнитный статор;
  • вал с якорем;
  • втягивающее реле с компонентами (электромагнит, сердечник, контакты);
  • щеткодержатель с щетками;
  • бендикс с шестерней;
  • вилка;
  • элементы корпуса.

Переоборудование без раскатки и замены маховика

Хорошей новостью для всех кто решил осуществить переоборудование является появление на рынке новых вариантов комплектов для переоборудования. Но сначала немного истории. Дело в том, что многие трактористы с целью упростить по трудоёмкости и снизить по стоимости переоборудование на стартер решили не заморачиваться с заменой маховика требующей процесса раскатки трактора. Для этого пошли по пути переоборудования бендикса стартера, заменяя на нём шестерню на больший подходящий размер с диаметром по вершинам зубьев 40 мм, пытаясь достигнуть корректного зацепления. В общем переделка давала положительный результат. Однако недостатком являлось быстрый выход из строя посадочных шлицов шестерни и вала бендикса в результате люфта соединения, а также биения в некорректном зацеплении пары «венец маховика — шестерня стартера» .

В связи с, популяризацией такого метода переделки в сети появилась масса предложений по продаже сменной шестерни для бендикса стартера, и успех работы привода после переделки зависел от добросовестности продавца, что в частном порядке гарантировать невозможно.

Производитель стартеров марки «SLOVAK» отреагировал на эту тенденцию и выпустил отдельно бендикс с шестернёй под венец для привода от пускача. Таким образом, фирма взяла на себя ответственность гарантии успешного переоборудования и освободила владельцев МТЗ от покупки маховика и трудоёмкой раскатки трактора.

Для справки: модернизированный бендикс под пускачёвский венец маховика имеет диаметр шестерни по вершинам зубьев 40 мм, стандартный бендикс под стартёрный венец – 36 мм.

Основные неисправности

Несмотря на то что устройство стартера достаточно простое, периодически возникают проблемы, о которых лучше знать заранее. Часто случается так, что от корпуса отстают и падают магниты. Данная неисправность легко устраняется, достаточно приклеить их обратно, что можно сделать даже самостоятельно.

Со временем изнашиваются опорные втулки, на них упирается якорь, который начинает вибрировать и биться, ухудшая контакт щеток и коллектора. Это приводит к нестабильной работе стартера, искрению, выгоранию щеток. Нужно проточить коллектор, заменить щетки и втулки.

Еще одна часто встречающаяся проблема – износ роликов бендикса. В этом случае вал якоря просто не проворачивает шестерню, а она не крутит маховик. Чтобы решить проблему, требуется заменить бендикс.

Но чаще всего выходит из строя втягивающее реле. Например, когда залипает пятак, который под воздействием высокого тока приваривается к контактам. Тогда при выключении зажигания, якорь стартера продолжает вращаться, поскольку основной контакт не разомкнут. Чтобы устранить проблему, нужно просто снять минусовую клемму аккумулятора, затем достаточно просто почистить пятак, но иногда нужно менять все втягивающее реле.