Принцип работы стартера автомобиля

Обновлено: 28.01.2025

В отличие от других видов двигателей, двигатель внутреннего сгорания не может быть запущен мгновенно. Сперва нужно привести в движение его детали и механизмы, сформировать требуемое давление в цилиндрах, активировать работу электрооборудования и системы питания. Эти задачи выполняет электрический стартер – он вращает маховик, который, в свою очередь, приводит в движение коленчатый вал двигателя. В статье мы расскажем, на чём основан принцип работы стартера, и из чего состоит это устройство.

Устройство

Стартер выглядит как два соединённых цилиндра и, как правило, крепится к картеру двигателя двумя болтами. Отвинтив их и отсоединив клеммы проводов, можно легко снять деталь с автомобиля. В цилиндре меньшего размера расположены:

Контактный пятак, замыкающий электрическую цепь стартера;
Втягивающее реле, приводящее в движение шток вилки;
Верхняя часть вилки стартера, шарнирно соединённая со штоком реле.

В цилиндре большего размера находятся компоненты электродвигателя и механические детали, а именно:

Подшипник качения или втулка – необходимы для фиксации вала шестерни;
Шестерня бендикса, передающая крутящий момент от электродвигателя к зубчатому венцу маховика;
Собственно бендикс, роликово-пружинная муфта, необходимая для соединения и разъединения стартера с маховиком;
Обмотка статора, формирующая электромагнитное поле, в котором вращается якорь;
Якорь, играющий роль ротора электродвигателя;
Щёточный узел с щётками, передающими ток обмотке якоря.

Автомобильный стартер, по своей сути, является электродвигателем, поэтому основными его компонентами являются ротор и статор

Во внешнем строении стартера выделяют корпус электродвигателя с капюшоном шестерни и корпус втягивающего реле с контактными болтами.

Как работает стартер

Когда водитель поворачивает ключ в замке зажигания, электрический ток поступает на обмотку втягивающего реле, которое приводит в движение контактный пятак и вилку. Пятак замыкает основную цепь стартера, пуская ток в щёточные узлы и в обмотку статора, а вилка воздействует на бендикс, соединяя его шестерню с зубчатым венцом маховика. Якорь начинает вращаться, передавая через бендикс крутящий момент на КШМ двигателя внутреннего сгорания.

При повороте ключа в замке зажигания на контакт втягивающего реле подаётся напряжение

В момент пуска ДВС горючая смесь воспламеняется в цилиндрах, толкая их и вращая коленвал. Крутящий момент на маховике многократно возрастает, равно как и частота вращения шестерни бендикса – этому способствует большое передаточное число. Бендикс отключается, предохраняя стартер от перегрузки. На этом функция стартера выполнена, и водитель отпускает ключ, отключая втягивающее реле, а значит – и стартер.

Схема работы стартера: 1 — аккумулятор; 2 — генератор; 3 — стартер; 4 — замок зажигания

Видео: электродвигатель в автомобиле

Электрический стартер является одной из ключевых деталей автомобиля. До его изобретения машины запускали раскручивая коленвал вручную или просто толкая автомобиль со включённой передачей. Стоит ли говорить, насколько это было сложно и неудобно? Поэтому важно не забывать о стартере во время диагностики и обслуживания автомобиля – тогда устройство будет работать долго и эффективно.

Стартер – устройство, играющее важнейшую роль в системе запуска двигателя. Одной из его разновидностей является стартер с редуктором. Такой механизм признан наиболее эффективным и обеспечивающим максимально быстрый запуск ДВС. Однако наряду с многочисленными преимуществами он имеет и свои недостатки.

Что такое стартер с редуктором

Редукторный стартер – один из распространенных видов устройства, обеспечивающего запуск двигателя в автомобиле. Редуктор способен изменять частоту вращения и крутящий момент вала стартера, улучшая его работу. В зависимости от заданных условий, редуктор может и повышать, и понижать величину крутящего момента. Быстрый и легкий запуск двигателя обеспечивается благодаря эффективному взаимодействию бендикса и якоря, между которыми и расположен редуктор.

Механизм стартера с редуктором обеспечивает более легкий запуск двигателя даже в условиях низких температур. Поэтому в регионах с холодным климатом рекомендуется устанавливать на автомобили именно этот тип устройства.

Конструкция и схема работы редукторного стартера

Стартер с редуктором состоит из нескольких основных деталей, в число которых входят:

бендикс (обгонная муфта);
электродвигатель;
втягивающее реле;
редуктор (как правило, планетарный);
маска;
вилка.

Главную роль в работе элемента выполняет редуктор. Именно через него бендикс взаимодействует с двигателем, успешно запуская ДВС даже при низком заряде аккумуляторной батареи.

Работа стартера с редуктором происходит в несколько этапов:

на обмотки втягивающего реле подается ток;
происходит втягивание якоря электромотора, реле начинает свою работу;
в работу включается бендикс;
пятачковые контакты замыкаются, на них поступает электрическое напряжение;
в работу включается электродвигатель стартера;
начинается вращение якоря, крутящий момент передается на бендикс через редуктор.

После этого бендикс воздействует на маховик двигателя, запуская его вращение. Несмотря на то, что механизм работы практически не отличается от обычного стартера, передача крутящего момента через редуктор обеспечивает более высокую эффективность запуска двигателя.

Отличия от обычного стартера

Наличие редуктора является важным конструктивным отличием от обычного варианта.

Редукторный механизм отличается большей эффективностью работы. Например, стартер с редуктором способен запустить ДВС даже при низком уровне заряда аккумулятора. В автомобиле с обычным стартером двигатель в таком случае просто не заведется.
У стартера с редуктором нет шлицов, взаимодействующих с бендиксом в стандартном варианте.
Корпус редукторного механизма изготовлен из прочного пластика. Это значительно уменьшает стоимость конструкции.
Стартер с редуктором нуждается в меньшем количестве потребляемой энергии. Он способен функционировать даже при малом напряжении тока. Это обеспечивает эффективный запуск двигателя в сложных условиях.

Преимущества и недостатки конструкции

Редукторный стартер считается более совершенным и надежным вариантом устройства. Однако, если бы у механизма не было недостатков, использование такого типа стартера было бы распространено гораздо шире.

К важным преимуществам можно отнести:

наиболее быстрый запуск двигателя даже при низких температурах;
малая энергозатратность;
компактные габариты и небольшой вес.

Наряду с плюсами, у редукторного стартера есть свои недостатки:

сложность ремонта (часто механизм подлежит только замене);
слабость конструкции (для снижения веса используются пластиковые детали, выдерживающие нагрузку лишь до определенных пределов).

Распространенные неисправности

При неисправности стартера неизбежно возникнут проблемы с запуском двигателя. Если ДВС начинает свою работу с трудом, причин может быть несколько.

Стартер не срабатывает при повороте ключа в замке зажигания. Неисправность следует искать в пятачковых контактах втягивающего реле. Разобрав устройство, нужно проверить контакты, при обнаружении неисправности – заменить их.
Стартер исправен, но двигатель запускается плохо. Проблемы могут возникнуть в редукторе или бендиксе. Рекомендуется разобрать стартер и проверить указанные элементы. Если неисправность подтвердится, проблемные детали можно заменить или же приобрести новый стартер.
Втягивающее реле исправно, но проблемы с запуском ДВС все равно присутствуют. Вероятно, причина скрывается в обмотке электродвигателя.

Если обнаружены проблемы с работой редуктора, стартер рекомендуется заменить на новый.

Без наличия опыта отремонтировать стартер с редуктором крайне сложно. Разобрав устройство, можно лишь проверить целостность его деталей. Устранение проблем с обмоткой лучше доверить автоэлектрику.

Стартер с редуктором рекомендуется выбирать автомобилистам, постоянно эксплуатирующим автомобиль в условиях холодного климата. Устройство обеспечит более устойчивый запуск двигателя, когда обычный стартер может оказаться бессилен. Редукторный механизм обладает увеличенным эксплуатационным ресурсом. Главный минус конструкции в том, что она практически не подлежит ремонту.

Система запуска двигателя обеспечивает первоначальное проворачивание коленчатого вала ДВС, благодаря чему в цилиндрах происходит воспламенение топливовоздушной смеси и мотор начинает работать самостоятельно. В эту систему входят несколько ключевых элементов и узлов, работу которых мы рассмотрим далее в статье.

Что представляет собой

В современных автомобилях реализована электрическая система пуска двигателя. Также ее часто называют стартерной системой пуска. Одновременно с вращением коленвала в работу включается система ГРМ, зажигания и топливоподачи. Происходит сгорание топливовоздушной смеси в камерах сгорания и поршни проворачивают коленвал. После достижения определенных оборотов коленчатого вала двигатель начинает работать самостоятельно, по инерции.

Чтобы запустить двигатель, нужно достичь определенной частоты вращения коленчатого вала. Для разных типов двигателей это значение отличается. Для бензинового мотора минимально необходимо 40-70 об/мин, для дизельного – 100-200 об/мин.

На начальном этапе автомобилестроения активно использовалась механическая система пуска с помощью заводной рукоятки. Это было ненадежно и неудобно. Сейчас от таких решений отказались в пользу электрической системы запуска.

Устройство системы запуска двигателя

В систему пуска двигателя входят следующие ключевые элементы:

Ключевым элементом системы является стартер, который, в свою очередь, питается от аккумуляторной батареи. Это электродвигатель постоянного тока. Он создает крутящий момент, который передается маховику и коленчатому валу.

Как работает запуск двигателя

После замыкания силовых пятаков от аккумулятора подается пусковой ток по плюсовому проводу на статор, щетки и ротор (якорь) стартера. Вокруг обмоток возникает магнитное поле, которое приводит в движение якорь. Таким образом электрическая энергия от аккумулятора преобразуется в механическую энергию.

Как уже было сказано, вилка, во время движения втягивающего реле, выталкивает бендикс к венцу маховика. Так происходит зацепление. Якорь вращается и приводит в движение маховик, который передает это движение коленчатому валу. После запуска двигателя маховик раскручивается до больших оборотов. Чтобы не повредить стартер, срабатывает обгонная муфта бендикса. При определенной частоте бендикс вращается независимо от якоря.

Особенности работы аккумуляторной батареи

От состояния и мощности аккумулятора будет зависеть успешный запуск двигателя. Многие знают, что для АКБ важны такие показатели, как емкость и ток холодной прокрутки. Эти параметры указываются на маркировке, например, 60/450А. Емкость измеряется в Ампер-часах. Аккумулятор имеет малое внутренне сопротивление, поэтому он может кратковременно отдавать большие токи, в несколько раз превышающие его емкость. Указанный ток холодной прокрутки 450А, но при соблюдении определенных условий: +18С° в течение не более 10 секунд.

Однако, подаваемый ток на стартер все равно будет меньше указанных значений, так как не учитывается сопротивление самого стартера и силовых проводов. Этот ток и называется пусковым током.

Справка. Внутреннее сопротивление аккумулятора в среднем составляет 2-9 мОм. Сопротивление стартера бензинового мотора в среднем 20-30 мОм. Как видно, для правильной работы необходимо, чтобы сопротивление стартера и проводов в несколько раз превышало сопротивление аккумулятора, иначе внутреннее напряжение аккумулятора при пуске будет проседать ниже 7-9 вольт, а этого допускать нельзя. В момент подачи тока напряжение исправного АКБ проседает в среднем до 10,8В в течение нескольких секунд, а затем вновь восстанавливается до 12В или чуть выше.

Если после попытки запуска напряжение в бортовой сети резко падает или стартер прокручивается наполовину, то это свидетельствует о глубоком разряде АКБ. Если стартер выдает характерные щелчки, то аккумулятор окончательно сел. Среди других причин может быть поломка стартера.

Сила тока при старте

Среднее значение пускового тока для бензинового двигателя – 255А для успешной прокрутки коленвала, но это с учетом плюсовой температуры 18С° или выше. При минусовой температуре стартеру нужно крутить коленвал в загустевшем масле, что повышает сопротивление.

Особенности запуска двигателя в зимних условиях

В зимнее время бывает трудно запустить двигатель. Масло густеет, а значит провернуть его труднее. Также часто подводит аккумулятор.

При минусовой температуре внутреннее сопротивление аккумулятора повышается, батарея садится быстрее, также неохотно отдает нужный пусковой ток. Для успешного пуска двигателя зимой АКБ должна быть полностью заряжена и не должна быть замерзшей. Дополнительно нужно следить за контактами на клеммах.

Вот несколько советов, которые помогут запустить двигатель зимой:

Тысячи водителей ежедневно заводят свои моторы и едут по делам. Начало движения возможно благодаря слаженной работе системы запуска двигателя. Зная ее устройство, можно не только запускать двигатель в самых разных условиях, но и подобрать нужные компоненты в соответствии с требованиями именно к вашему автомобилю.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Принцип работы

Учитывая устройство стартера, рассмотрим его работу пошагово:

Водитель включает зажигание и на втягивающее реле подается управляющее напряжение. Катушка реле намагничивается и перемещает сердечник.
Сердечник подводит бендикс и шестерню к маховику при помощи вилки и в конце своего хода замыкает контактные пятаки на электродвигатель.
Пусковой ток подается на обмотку якоря, который начинает вращаться в магнитном поле статора. Стартер начал работать.
Двигатель запустился, водитель повернул ключ из положения пуска. Управляющий ток перестал подаваться на втягивающее реле, пятаки разомкнулись, а бендикс с шестерней вернулся в исходное положение под действием возвратной пружины. Стартер прекратил свою работу.

Устройство бендикса

Бендикс представляет собой довольно интересное устройство. Иногда его называют муфтой свободного хода или обгонной муфтой.

Для запуска двигателя нужно, чтобы маховик вращался не медленнее, чем 100 об/мин. Так как шестерня стартера намного меньше зубчатого венца маховика, ей нужно вращаться в 10 раз быстрее, чтобы придать маховику необходимое ускорение. Это 1000 об/мин.

Когда двигатель заводится, маховик начинает вращаться очень быстро. Он передает это быстрое вращение на шестерню. Нетрудно посчитать, что скорость вращения шестерни при этом будет уже 10 000 об/мин. Если на вал стартера передалось такое ускорение, то он бы не выдержал. Именно для этого и нужен бендикс. Он передает вращение от шестерни на маховик, но не передает его обратно от маховика на шестерню.

Сам бендикс состоит из двух частей: шестерни и корпуса. Внутренняя обойма шестерни входит в корпус с внешней обоймой. Внутри этой обоймы находятся четыре ролика с пружинками. Корпус бендикса вращается через вал стартера. При вращении внутренняя обойма шестерни как бы заклинивает в корпусе и вращается, а при вращении шестерни от маховика эти ролики расходятся и не передают вращение на вал. Сам вал стартера при этом вращается с прежней скоростью.

Виды стартеров

Как было описано выше в современных стартерах применяются не башмаки с обмоткой возбуждения, а магниты. Магниты в качестве статора позволяют значительно уменьшить габариты устройства. При этом частота вращения якоря повышается. Поэтому иногда применяется редуктор.

Исходя из этого, стартеры делятся на:

С устройством и работой простого стартера мы уже познакомились. Работа редукторного основана на тех же принципах, что и простого, но имеет немного другое устройство. Крутящий момент от якоря вначале поступает в планетарный редуктор, который его преобразует, и далее на вал бендикса. Вращение от якоря на шестерню передается через водило планетарного механизма.

Этот вид стартера имеет следующие преимущества:

более высокий КПД;
меньшее потребления тока;
небольшие размеры;
запуск двигателя даже при низком заряде аккумулятора.

Но такая конструкция сказывается на сложности ремонта.

Основные неисправности

Все возможные виды неисправностей стартера можно разделить на механические и электрические.

С механическими узлами может быть связано:

Залипание контактных пятаков.
Износ подшипников и удерживающих втулок.
Износ роликов бендикса.
Заклинивание вилки или сердечника втягивающего реле.

Проблемы с электрикой:

Выработка щеток и пластин коллектора.
Обрыв цепи в обмотке башмаков (статора) или втягивающего реле.
Замыкание и перегорание обмоток.

Щетки и втягивающее реле не ремонтируются. Эти детали меняются на новые. Ремонт обмотки лучше доверить квалифицированному автоэлектрику. Однако необходимо понимать, что зачастую выходит из строя не сам стартер, а сопутствующие элементы. В таком случае необходимо провести диагностику для более детального выявления причины неисправности. Проще всего это сделать персональным диагностическим сканером, к примеру, с помощью недорогого мультимарочного устройства Rokodil ScanX.

После диагностики сканер укажет на точную причину неисправности, будь то перегоревший предохранитель, неисправность выключателя зажигания или неисправность электрической цепи. Rokodil ScanX подойдет практически для любых автомобилей с ODB-II разъемом и поможет сэкономить деньги на ремонте.

Стартер – это довольно сложный механизм, который требует внимания от водителя. Любые шумы и скрежет лучше оперативно устранять. Но несмотря на общую сложностью устройства, принцип его работы очень простой. Поняв его, можно самостоятельно устранить многие неисправности.

Устройство втягивающего реле стартера – электрического магнита, который предназначен для подведения к венцу маховика шестерню бендикса, относительно простое. Поэтому ремонт данного механизма, часто называемого тяговым, любой более-менее опытный автолюбитель может осуществить самостоятельно.

Тяговое реле стартера – какие функции оно выполняет?

Втягивающий механизм был изобретен Чарльзом Кеттерингом. Именно благодаря ему уже в 1912 году было выпущено первое авто с таким устройством и системой электрического зажигания, что позволило отказаться от запуска мотора при помощи специальной ручки, помещаемой в шкив коленчатого вала. Описываемое нами приспособление предназначено для выполнения ряда важных функций, в частности таких:

синхронизация при запуске двигателя автомобиля функционирования цепей стартера;
перераспределение электрической энергии между мотором стартера и электромагнитным реле;
подведение шестерни бендикса к маховику, а после пуска – возвращение ее в начальное положение.

Интересующий нас механизм не стоит путать с реле включения стартера, которое располагается в моторном отделении.

Реле включения также имеет большое значение для функционирования стартера автомобиля, но оно выполняет совершенно иные задачи.

Принцип работы и устройство втягивающего реле стартера

Данный механизм состоит из следующих элементов:

электромагнит с удерживающей и втягивающей обмоткой;
корпус;
контакты;
якорь;
возвратная пружина (она находится в сердечнике устройства).

При подаче напряжения на обмотки втягивающего механизма (оно возникает при повороте ключа зажигания) создается магнитное поле, которое передвигает якорь стартера. Этот якорь в свою очередь давит на возвратную пружину и сжимает ее. Конец вилки, размещенный на противоположном от корпуса устройства конце, начинает перемещаться к маховику, что приводит к зацеплению шестерни с его венцом.

Втягивающее реле стартера – ремонт устройства

Чаще всего ремонт реле требуется из-за:

При каждом цикле работы рассматриваемое нами устройство воспринимает критические нагрузки, что и становится причиной относительно быстрого выхода из строя его составных частей. Причем поломка вилки, контактов, обмоток приводит к тому, что мотор завести не удастся никаким способом.

Чтобы не снимать и не разбирать тяговое реле стартера безосновательно, рекомендуется сначала провести его проверку на работоспособность. Тем более сделать это сможет даже новичок. Если стартер молчит и не подает признаков жизни, первое, что нужного проверить это втягивающее, и начать стоит с проводки путём прозвона, с помощью мультиметра нужно убедиться в целостности.
Если проводка исправна, далее следует убедиться, что реле работает. Для этого может потребоваться помощник, который повернет ключ зажигания, в этот момент должен послышаться щелчок, сигнализирующий о работе механизма. Если щелчка нет, реле следует заменить. Бывает и такое, что щелчок есть, но стартер молчит, в таком случае срабатывание реле не происходит преимущественно из-за подгоревших контактов (медные пятаки). Чтобы это проверить, нужно скинуть клемму, которая идёт от аккумулятора, вооружиться отвёрткой и замкнуть верхний и нижний контакт на реле. Если стартер заработал, значит, проблема во втягивающем реле.
Также можно проверить напряжение, поступающее на стартер при помощи мультиметра, однако этот метод позволяет определить источник проблемы (стартер или проводка с аккумулятором). Красный щуп подсоединяется к плюсовой клемме АКБ, чёрный к массе. После этого помощник должен повернуть ключ в замке зажигания в положение запуска, мультиметр в этот момент должен показать напряжение не ниже 12 В. Если показатели оказались меньше, значит, АКБ разряжена и попросту нет достаточной энергии для запуска мотора, однако напряжения достаточно для срабатывания механизма реле.

Вопрос того, как разобрать втягивающее реле стартера, не является проблемой, если речь идет о разборном устройстве. Оно соединено со стартером и располагается непосредственно над ним. Чтобы провести диагностику и ремонт механизма, следует обязательно демонтировать стартер, а потом произвести разборку реле.

Читайте также: