Для успішного запуску двигуна внутрішнього згоряння необхідний пристрій, який надасть кривошипно-шатунному механізму початковий імпульс, тобто проверне маховик до потрібних обертів. Таким пристроєм є стартер і саме він відповідає за запуск двигуна. У статті докладно розглянемо пристрій та принцип роботи стартера автомобіля, а також його можливі несправності.
Пристрій стартера
Стартер автомобіля є електродвигуном. Він перетворює електричну енергію від акумулятора в механічну роботу, яка надає руху маховик і колінчастий вал, для початку процесу руху поршнів. Стартером обладнано всі двигуни.
Стартер автомобіля
Принцип роботи пристрою ґрунтується на законах фізики, які відомі зі шкільної лави. Якщо між двома полюсами магніту помістити дротяну рамку з двома кінцями, а потім пустити через неї струм, вона почне обертатися. Це і є найпростіший електродвигун.
Простий автомобільний стартер являє собою металевий корпус, в якому знаходяться чотири магнітні сердечники (черевики). Ці магніти в корпусі і є статор електродвигуна. Раніше на черевиках намотувалась обмотка збудження, на яку подавався електричний струм від акумулятора. Тобто, це був класичний електромагніт. На сучасних пристроях застосовуються звичайні магніти.
Іншою важливою деталлю пристрою є якір. Він є валом з напресованим сердечником з електротехнічної сталі. У пазах сердечника знаходяться ті самі рамки, які обертатимуться навколо полюсів магніту. Кінці рамок з'єднані з колектором, до якого підходять чотири щітки – дві позитивні від АКБ та дві негативні, які йдуть до маси.
У задній кришці, що закриває, знаходяться щіткотримачііз пружинками, які постійно піддавлюють щітки до колектора для забезпечення контакту. Також у задній кришці встановлено опорну втулку якоря або підшипник.
Влаштування звичайного стартера На металевому корпусі знаходиться вхідний контакт. До цього контакту підключається плюсова клема акумулятора (+). Струм проходить по рамках якоря і виходить на негативні щітки маси. Маса з'єднується з негативною клемою акумулятора. Таким чином, створюється магнітне поле навколо рамок якоря, і він обертається.
Плюсовий провід АКБ, який підходить до стартера, значно товщі за інші. По цьому дроту подається пусковий струм, що дорівнює приблизно 400А.
Струм від акумулятора на стартер не може подаватися постійно. Він потрібний тільки в момент запуску двигуна. Тому між плюсовим проводом акумулятора та контактом стартера є так званий мідний п'ятак, який замикає контакти.
На валу якоря також виконано шліцеве з'єднання, на якому знаходиться напрямна втулка і Бендіксз шестернею з можливістю осьового переміщення. Цей рух забезпечує контакт шестерні безпосередньо із зубчастим вінцем маховика. Простими словами можна сказати, що Бендікс підходить до маховика, провертає його, скільки це необхідно, а потім відходить назад.
Стартер у розрізі Але Бендікс не переміщається по валу самостійно. Це робить інший електромагніт меншого розміру. реле, що втягує. Від реле до шестірні підходить вилка, яка й штовхає бендікс. До котушки втягує подається керуючий струм від акумулятора через замок запалювання. При включенні запалення котушка намагнічується і втягує сердечник. Цей осердя, з одного боку, пов'язаний з вилкою бендикса, з іншого - з п'ятаками, що замикають контакти електродвигуна. Коли напруга з котушки реле, що втягує, знімається, то вилка знову втягується назад на місце, а електродвигун припиняє свою роботу.
Якір починає обертання лише тоді, коли шестерня вже увійшла до зачеплення з маховиком.
Основні компоненти
Таким чином, основними складовими стартера можна назвати:
- магнітний статор;
- вал із якорем;
- реле, що втягує, з компонентами (електромагніт, сердечник, контакти);
- щіткотримач із щітками;
- бендікс із шестернею;
- веделка;
- елементи корпусу.
Принцип роботи
Враховуючи пристрій стартера, розглянемо його роботу покроково:
- Водій включає запалювання і на реле, що втягує, подається керуюча напруга. Котушка реле намагнічується і переміщає сердечник.
- Сердечник підводить бендикс і шестерню до маховика за допомогою вилки і наприкінці свого ходу замикає контактні п'ятаки на електродвигун.
- Пусковий струм подається на обмотку якоря, який починає обертатись у магнітному полі статора. Стартер почав працювати.
- Двигун запустився, водій повернув ключ із положення пуску. Керуючий струм перестав подаватися на реле, що втягує, п'ятаки розімкнулися, а бендикс з шестернею повернувся у вихідне положення під дією зворотної пружини. Стартер припинив свою роботу.
Пристрій Бендикс
Бендікс є досить цікавим пристроєм. Іноді його називають муфтою вільного ходу чи .
Бендікс Для запуску двигуна потрібно, щоб маховик обертався не повільніше, ніж 100 об/хв. Так як шестерня стартера набагато менша за зубчастий вінець маховика, їй потрібно обертатися в 10 разів швидше, щоб надати маховику необхідне прискорення. Це 1000 об/хв.
Коли двигун заводиться, маховик починає обертатись дуже швидко. Він передає це швидке обертання на шестірню. Неважко порахувати, що швидкість обертання шестерні буде вже 10 000 об/хв. Якби на вал стартера передалося таке прискорення, то він би не витримав. Саме для цього і потрібний бендікс. Він передає обертання від шестерні на маховик, але не передає його від маховика на шестерню.
Бендікс у розборі Сам бендікс складається з двох частин: шестірні та корпусу. Внутрішня обойма шестерні входить у корпус із зовнішньою обоймою. Усередині цієї обойми знаходяться чотири ролики із пружинками. Корпус бендіксу обертається через вал стартера. При обертанні внутрішня обойма шестерні як би заклинює в корпусі і обертається, а при обертанні шестерні від маховика ці ролики розходяться і не передають обертання на вал. Сам вал стартера при цьому обертається з колишньою швидкістю.
Види стартерів
Як було описано вище, в сучасних стартерах застосовуються не черевики з обмоткою збудження, а магніти. Магніти як статор дозволяють значно зменшити габарити пристрою. У цьому частота обертання якоря підвищується. Тому іноді застосовується редуктор.
Виходячи з цього, стартери поділяються на:
- редукторні;
- прості (безредукторні).
З пристроєм та роботою простого стартера ми вже познайомилися. Робота редукторного ґрунтується на тих же принципах, що й простого, але має трохи інший пристрій. Крутний момент від якоря спочатку надходить у планетарний редуктор, який його перетворює, і далі на вал бендікса. Обертання від якоря на шестірню передається через водило планетарного механізму.
Цей вид стартера має такі переваги:
- вищий ККД;
- менше споживання струму;
- невеликі розміри;
- запуск двигуна навіть за низького заряду акумулятора.
Але така конструкція позначається на складності ремонту.
Основні несправності
Усі можливі види несправностей стартера можна поділити на механічні та електричні.
З механічними вузлами може бути пов'язано:
- Залипання контактних п'ятак.
- Зношування підшипників і утримуючих втулок.
- Зношування роликів бендикса.
- Заклинювання вилки або сердечника реле, що втягує.
Проблеми з електрикою:
- Вироблення щіток та пластин колектора.
- Обрив ланцюга в обмотці черевиків (статора) або реле, що втягує.
- Замикання та перегорання обмоток.
Щітки та реле, що втягує, не ремонтуються. Ці деталі змінюються на нові. Ремонт обмотки краще довірити кваліфікованому автоелектрику.
Стартер – це досить складний механізм, який потребує уваги водія. Будь-які шуми та скрегіт краще оперативно усувати. Але незважаючи на загальну складність пристрою, принцип його роботи дуже простий. Зрозумівши його, можна самостійно усунути багато несправностей.
На відміну від інших видів двигунів двигун внутрішнього згоряння не може бути запущений миттєво. Спочатку потрібно привести в рух його деталі та механізми, сформувати необхідний тиск у циліндрах, активувати роботу електрообладнання та системи живлення. Ці завдання виконує електричний стартер – він обертає маховик, який, у свою чергу, надає руху колінчастому валу двигуна. У статті розповімо, на чому заснований принцип роботи стартера, і з чого складається цей пристрій.
Пристрій
Стартер виглядає як два з'єднані циліндри і, як правило, кріпиться до картера двигуна двома болтами. Відгвинтивши їх і від'єднавши клеми проводів, можна легко зняти деталь з автомобіля. У циліндрі меншого розміру розташовані:
- Контактний п'ятак, що замикає електричний ланцюг стартера;
- Реле, що втягує, що приводить в рух шток вилки;
- Верхня частина вилки стартера шарнірно з'єднана зі штоком реле.
У циліндрі більшого розміру знаходяться компоненти електродвигуна та механічні деталі, а саме:
- Підшипник кочення або втулка – необхідні фіксації валу шестерні;
- Шестерня бендикса, що передає момент, що крутить, від електродвигуна до зубчастого вінця маховика;
- Власне Бендикс, роликово-пружинна муфта, необхідна для з'єднання та роз'єднання стартера з маховиком;
- Обмотка статора, що формує електромагнітне поле, в якому обертається якір;
- Якір, що відіграє роль ротора електродвигуна;
- Щітковий вузол із щітками, що передають струм обмотці якоря.
Автомобільний стартер, по суті, є електродвигуном, тому основними його компонентами є ротор і статор
У зовнішній будові стартера виділяють корпус електродвигуна з капюшоном шестерні і корпус реле, що втягує, з контактними болтами.
Як працює стартер
Коли водій повертає ключ у замку запалювання, електричний струм надходить на обмотку реле, що втягує, яке приводить в рух контактний п'ятак і вилку. П'ятак замикає основний ланцюг стартера, пускаючи струм у щіткові вузли та в обмотку статора, а вилка впливає на бендикс, з'єднуючи його шестерню із зубчастим вінцем маховика. Якір починає обертатися, передаючи через Бендикс крутний момент на КШМ двигуна внутрішнього згоряння.
При повороті ключа в замку запалення на контакт реле, що втягує, подається напруга
У момент пуску ДВЗ горюча суміш займається в циліндрах, штовхаючи їх і обертаючи колінвал. Крутний момент на маховику багаторазово зростає, так само як і частота обертання шестірні бендикса – цьому сприяє велике передатне число. Бендікс вимикається, оберігаючи стартер від навантаження. На цьому функція стартера виконана, і водій відпускає ключ, відключаючи реле, що втягує, а значить - і стартер.
Схема роботи стартера: 1 – акумулятор; 2 – генератор; 3 – стартер; 4 – замок запалювання
Відео: електродвигун в автомобілі
Електричний стартер є одним із ключових деталей автомобіля. До його винаходу машини запускали розкручуючи колінвал вручну або просто штовхаючи автомобіль із включеною передачею. Чи варто говорити, наскільки це було складно та незручно? Тому важливо не забувати про стартера під час діагностики та обслуговування автомобіля – тоді пристрій працюватиме довго та ефективно.
Знайома багатьом автолюбителям ситуація, коли при спробі завести мотор з-під капота чути лише тріск тягового реле стартера, або взагалі нічого не відбувається, що говорить про те, що в пусковій системі з'явилися несправності.
Так як на будь-якому автомобілі стартер служить для запуску двигуна, то при його відмові запустити мотор стає проблематичним, або зовсім не можливим. У такому разі завести силовий агрегат можна за допомогою буксирування, проте цей варіант підходить далеко не для всіх машин, оскільки є можливість вивести електроніку автомобіля з ладу. Крім електроніки можливий і перескок ременя ГРМ, і як наслідок - зустріч клапанів з днищами поршнів, і складний дорогий ремонт двигуна, або його заміна.
Тому при виявленні несправності стартера рекомендується одразу знайти та усунути неполадки самостійно, або звернутися до професіоналів найближчого автосервісу.
Щоб краще зрозуміти, які несправності можуть статися в роботі стартера, коротко розглянемо його пристрій. Це буде не зайвим для будь-якого автовласника, тому що стартер є одним із найуразливіших елементів системи пуску двигуна.
Нагадаємо
Стартер є 4-х полюсним електродвигуном постійного струму, що працює від акумулятора автомобіля.
Пристрій автомобільного стартера
Як будь-який двигун постійного струму стартер складається зі статора, якоря та щіткового вузла. Для обертання маховика до його складу входить обгінна муфта (бендікс). Увімкнення обертання та подачу бендикса із зачепленням маховика виконує.
Корпус. Виконаний у вигляді сталевої циліндричної деталі, в якій знаходиться статорна обмотка;
Якір. Зроблений у вигляді осі, на якій розташовані сердечник та пластини колектора. Якір обертається за допомогою двох втулок із металокераміки;
Реле, що втягує. Служить передачі живлення на електродвигун стартера при включенні замку запалювання у положенні «пуск». Крім цього, воно виводить обгінну муфту для з'єднання з маховиком двигуна;
Обгінна муфта (бендікс) та шестерня приводу. Встановлені на передній кришці корпусу і служать передачі на зуби маховика через наявну шестерню зачеплення;
Щітки. Розташовані на задній кришці корпусу і необхідні передачі живлення на колекторні пластини якоря і запуску електродвигуна стартера.
Типи стартерів
Конструктивно вони можуть бути виконані:
без редуктора;
З редуктором.
Стартер з редуктором відрізняється тим, що статор має електромагнітні котушки, а постійні магніти. З постійними магнітами, на відміну від електромагнітів, стартер споживає меншу величину струму, але при цьому розвиває меншу потужність. Тому для збільшення моменту, що крутить, йому необхідно мати в своєму складі редуктор.
Виріб із редуктором має як плюси, так і мінуси. Так плюсом його є те, що він споживає малий струм при запуску двигуна, має менші розміри і продовжує працювати при розрідженні батареї.
Мінусом служить більш складна конструкція, ніж його аналог без редуктора. Шестерні редуктора в більшості моделей виготовлені з полімерів і нерідко тріскаються (особливо зовнішня шестерня) або зуби зношуються. Однак, це в основному відбувається через тривалу роботу стартера при спробі запустити несправний двигун. При справному моторі на частку стартера приходить буквально 2-3 секунди і його знос мінімальний.
Вироби без редуктора відрізняються високою ремонтопридатністю та стійкістю до підвищених навантажень.
Залежно від модифікації та об'єму двигуна на різних моделях можуть бути встановлені вироби різної потужності. Схема з'єднань стартерів з редуктором або без аналогічні і якщо вироби випускаються для однієї і тієї ж моделі, вони взаємозамінні.
Несправності стартера:
Не відповідає на замок запалювання при повороті ключа у положення "пуск";
Часті клацання (стрекот) реле, що втягує, електродвигун не відповідає;
Одиночне клацання реле, стартер не обертається;
Малі пускові обороти якоря;
Великий шум під час роботи;
Сильний нагрів корпусу статора;
Запах горілого бакеліту від обмоток.
Причини відмов
Електродвигун не відповідає на замок запалювання:
* немає маси двигуна;
* несправний замок запалювання;
* зношені або забруднені силові контакти реле, що втягує;
* Злетіла фішка керуючого харчування на реле.
Часті клацання реле:
Чи несправний акумулятор, чи ослабла одна з клем батареї, чи проблеми з «масою» мотора.
Поодиноке клацання реле та малі пускові обороти:
Зношені щітки якоря;
Виткове замикання в обмотках;
Сильний знос втулок якоря.
Великий шум при роботі:
Зношені втулки якоря;
Виткове замикання обмоток;
Сильний нагрівання статора та запах бакеліту;
Замикання однієї з обмоток.
На закінчення
Для того, щоб не стати на трасі далеко від населених пунктів через відмову стартера, рекомендуємо періодично перевіряти його стан. А саме:
Надійність кріплення клем акумулятора та його заряджання;
З'єднання на клемах тягового реле;
Кріплення стартера до кожуха зчеплення
Ревізію щодо стану щіток і втулок якоря.
Для того, щоб двигун внутрішнього згоряння почав працювати, потрібно змусити його колінвал обертатися. Залежно від виду енергії використовуваної для пуску ДВЗ, пристрій стартера сильно відрізнятиметься. Запустити мотор можна кількома способами:
- Сила м'язів людини.
- Електродвигуном.
- Пневматичним пусковим агрегатом.
Так як для пуску двигуна автомобіля найчастіше використовує електричну енергію, інші види пускових пристроїв ми не розглядатимемо. Розглянемо лише принцип роботи стартера, що використовує енергію акумулятора.
Види стартерів та їх складові
Редуктор
Усі стартери можна розділити на дві групи:
- Без редуктора.
- З редуктором.
Пристрій і робота стартера належить до першої та другої групи, як відомо з назви, відрізняється лише наявністю чи відсутністю редуктора.
Отже, із чого складається електричний стартер автомобіля. Як і будь-який двигун постійного струму він складається з ротора, статора і колекторно-щіткового вузла. Крім цього, для передачі обертання якоря маховику до його складу входить обгінна муфта з шестірнею (бендікс), а для включення обертання і введення бендикса в зачеплення з вінцем маховика реле, що втягують. Виделка в стартері передає зусилля від реле, що втягує, до бендикса.
Безредукторний
Влаштування стартера автомобіля з редуктором, як правило, відрізняється тим, що на статор встановлюються замість котушок електромагнітів постійні магніти. Стартер з постійними магнітами у статорі відрізняється від укомплектованих електромагнітами тим, що споживає менший струм та розвиває меншу потужність. Редуктор такому стартеру обов'язково потрібен для збільшення моменту, що крутить. Такий пристрій має свої переваги, так і недоліки. Перевага полягає в малому струмі, необхідному для запуску двигуна. Нестача більш складної, ніж у пускача без редуктора, конструкції.
Електрична схема будь-якого автомобільного стартера аналогічна схемі електродвигуна постійного струму з додаванням схеми реле, що втягує.
Схема включення стартера з постійними магнітами в статорі така сама, як для пускового агрегату з електромагнітами. Тому виготовлені для однієї моделі автомобіля вони взаємозамінні.
Принцип роботи стартера автомобіля: при включенні замку запалювання в положення start реле стартера подає керуючу напругу на реле, що втягує шестерню бендикса в зачеплення з вінцем маховика і включає обертання стартера, подаючи на нього живлення. При повороті ключа запалювання з положення start в будь-яке інше реле стартера відключає живлення від втягуючого. Поворотна пружина осердя викидає його з корпусу котушок. А він виводить бендикс із зачеплення з вінцем маховика та відключає живлення.
Втягуючі
Реле, що втягують, для зменшення споживаного струму, як правило, має дві котушки. Одна котушка, з товстішого дроту споживає більший струм, спрацьовує тільки в момент включення стартера для того, щоб впевнено втягнути сердечник. Друга з тоншого дроту споживає менший струм. Вона призначена для утримання сердечника, в той час, поки ключ запалення знаходиться в положенні start. Схема їх включення така:
- один висновок кожної котушки приєднується до керуючої клеми реле;
- другий висновок утримуючої котушки приєднується до маси.
Так як другий висновок, що утримує котушки, підключений до маси, струм через неї йде завжди, коли ключ запалення знаходиться в положенні start. Другий висновок котушки, що втягує, підключений до плюсового виведення стартера, тобто в момент подачі живлення на реле, що втягує, він через котушки статора і ротора теж підключений до маси. Після того, як втягуючі спрацює, воно подасть на стартер харчування. І на обох висновках котушки, що втягує, буде позитивний потенціал, а значить, струм через втягуючу котушку припиниться. Далі працюватиме тільки котушка, що утримує. Застосуванням двох котушок досягається значне зусилля втягування осердя при невеликому струмі його утримання.
Підшипники
Вісь ротора обертається у двох меднографітових втулках, що є підшипниками ковзання. Від їхнього стану залежить як звук, який видавати вузол під час роботи. При їх надмірному зносі пластини осердя ротора при роботі стосуватимуться магнітів статора. Коли між пластинами ротора і магнітами статора немає повітряного зазору, кажуть, що стартер «черевить». Втрати енергії при цьому настільки великі, що його ротор важко обертається і не в змозі провернути колінчастий вал двигуна.
Втрати складаються із втрат механічної енергії, що виникають за рахунок сильного загальмовування ротора статором, і втрат на колекторно-щітковому вузлі, що зростають через поперечні коливання якоря і погіршення контакту щіток з ламелями колектора. Ще сильніше описаних зростають втрати в сталі ротора, вони стають більшими за рахунок замикання якірних пластин, через що сильно збільшуються вихрові струми в пластинах сердечника ротора. Ці процеси призводять до того, що струм, що проходить через обмотки, переважно нагріває їх, не перетворюючись на механічну енергію.
Усувають цю несправність заміною втулок. З видаленням зношених втулок труднощів зазвичай немає. Ставити замість них краще нерозгорнуті втулки. Забивати їх слід через дерево, оскільки вони дуже крихкі. Після встановлення їх внутрішню поверхню слід обробити розгорткою відповідного діаметра. Діаметр більшості валів роторів стартерів легкових авто буває близько 12 мм. Точніше дізнаєтесь, поміривши вал після розбирання штангенциркулем. Після розгортки змастіть трохи втулки зсередини літолом і можете збирати агрегат. Перед установкою вузла не забудьте почистити клеми на реле, що втягує, і поміняти гайку і шайбу кріплення дроту живлення, так як в процесі роботи вони сильно гріються і окислюються.
