С чем при пуске двигателя соединяется шестерня стартера
Стартер, так же как и генератор, состоит из якоря 1 с коллектором 2, крышки 3, стального корпуса 4 с полюсными башмаками 6 и обмотками возбуждения 5 и щеток с щеткодержателями. В отличие от генератора у стартера обмотки возбуждения соединены с обмоткой якоря не параллельно, а последовательно и полюсных башмаков у него не два, а четыре. Обмотки возбуждения и обмотка якоря у стартера большей толщины, чем у генератора, и способны пропускать ток большой величины.
Рис. Стартер: 1 — якорь; 2 — коллектор; 3 — крышка; 4 — корпус; 5 — обмотка возбуждения; 6 — полюсный башмак; 7 — картер сцепления двигателя
Принцип действия стартера основан на обратимости электрических машин, т. е. на свойстве генератора при подведении к его щеткам тока от аккумуляторной батареи превращаться в электродвигатель. Вращается якорь в результате взаимодействия двух магнитных полей, одно из которых создается током в обмотке якоря, а другое — током в обмотках возбуждения.
Во время запуска двигателя вал якоря стартера через шестеренчатую передачу вращает маховик до тех пор, пока двигатель Не начнет работать; после этого шестерня стартера автоматически разъединяется с зубчатым венцом маховика двигателя.
Шестерня стартера соединяется и разъединяется с зубчатым венцом маховика при помощи приводного механизма стартера. У большинства автомобилей приводной механизм состоит из вилки 1 включения, шлицевой втулки 2 и муфты 3 свободного хода с шестерней 4.
Рис. Схема приводного механизма стартера: 1 — вилка включения: 2 — шлицевая втулка; 3 — муфта свободного хода; 4 — шестерня; 5 — кольцо; 6 — пружина; 7 — винт; 3 — стержень включателя стартера; 9 — клемма положительного провода батареи; 10— клемма соединения со стартером; 11 — шина; 12 и 15 — клеммы соединения с вариатором; 13 и 14 — пластины; 16 — корпус включателя
При нажатии на педаль стартера вилка 1 включения перемещает кольцо 5 в сторону маховика. Это движение передается шестерне 4 через буферную пружину 6 и муфту 3 свободного хода, заставляя ее входить в зацепление с венцом маховика. При дальнейшем ходе педали вилка включения винтом 7 нажимает на стержень 8 включателя стартера, который и замыкает электрическую цепь. Стартер начинает вращать коленчатый вал двигателя.
Если при включении стартера зубья шестерни оказываются против зубьев венца маховика и шестерня не может войти в зацепление с венцом, то кольцо 5 сжимает буферную пружину 6 и позволяет винту 7 нажать на стержень 8. При первом же движении якоря шестерня стартера силой буферной пружины вводится в зацепление с венцом маховика и начинает вращать его. Чтобы облегчить вход шестерни стартера в зацепление, зубья венца маховика слегка закруглены и скошены с торцов.
В корпусе 16 включателя укреплены четыре клеммы, изолированные от массы текстолитовыми втулками и шайбами. К клемме 9 присоединен провод от положительной клеммы аккумуляторной батареи, клеща 10 соединена медной шиной 41 с клеммой стартера. К клеммам 12 и 15 присоединены провода добавочного сопротивления (вариатора) катушки зажигания (клеммы ВК и В К-В). Перемещаясь, стержень при помощи пластин 14 и 13, изолированных от него текстолитовыми втулками и шайбами, сначала замыкая клеммы 12 и 15, замыкает накоротко добавочное сопротивление катушки зажигания, а затем, замыкая клеммы 9 и 10, включает цепь стартера.
Если двигатель начал работать, а водитель продолжает нажимать на педаль, то зубчатый венец маховика вращает шестерню 4 стартера с большим числом оборотов. Однако вследствие действия муфты свободного хода, которая передает усилие только в одну сторону, вал якоря стартера разобщается с шестерней и стартер будет предохранен от разноса.
Рис. Устройство и схема работы муфты свободного хода: а — устройство муфты; б — схема работы муфты; 1 — внешняя обойма; 2 — крестовина; 3 — ролики; 4 — штифт; 5 — внутренняя (шлицевая) обойма
Муфта свободного хода состоит из двух обойм — внешней 1 и внутренней 5. Внешняя обойма выполнена заодно, с шестерней привода и насажена на гладкий конец вала якоря стартера. Внутренняя обойма представляет собой шлицованную изнутри втулку, насаженную на шлицованную часть вала якоря стартера. На наружной поверхности втулки имеется крестовина 2 со скошенными пазами. В пазах помещены четыре ролика 3, прижимающиеся к стенкам штифтами 4 с пружинами.
Наружная обойма надевается на внутреннюю. При запуске двигателя, когда электрическая цепь стартера замкнута, усилие якоря передается через шлицы на внутреннюю обойму, крестовину, ролики и через внешнюю обойму на шестерню привода, которая вводится в зацепление с зубчатым венцом маховика и вращает маховик двигателя.
Как только двигатель начинает работать, наружная обойма вследствие разности угловых скоростей шестерни стартера и венца маховика меняет положение относительно внутренней так, что ролики крестовины преодолевают сопротивление пружин и выкатываются из заклинивающей части скосов. Наружная обойма начинает вращаться на втулке свободно, не передавая усилия валу стартера.
После освобождения педали стартера рычаг включения под действием возвратной пружины возвращается в исходное положение, выводит шестерню из зацепления и выключает стартер.
На дизельных большегрузных автомобилях (КрАЗ-214, КрАЗ-219 и др.) применяются стартеры большой мощности с номинальным напряжением 24 в.
У таких стартеров шестерня вводится в зацепление с венцом маховика двигателя при помощи реле включения с электромагнитным приводным механизмом, смонтированным на корпусе стартера.
Так как для работы стартера необходимо напряжение 24 в, включатель стартера при нажатии иа его кнопку сначала переключает две 12-вольтовые группы аккумуляторных батарей с параллельного соединения на последовательное, а затем включает реле электромагнитного приводного механизма.
По окончании запуска двигателя, когда кнопка включателя отпущена, стартер автоматически выключается и группы аккумуляторных батарей переключаются с последовательного соединения на параллельное.
Пусковой переключатель, при помощи которого осуществляется это переключение, устанавливается на переднем щитке кабины. К основным частям переключателя относятся обмотка 1 электромагнита, якорь 2 со штоком 3 и контактными пластинами 4 и 14.
Переключатель включается кнопкой 19. Когда кнопка нажата, ток идет через обмотку электромагнита. При этом магнитное поле катушки втягивает якорь 2 и шток 3. Укрепленная на штоке текстолитовая шайба размыкает серебряные контакты 6 и 7, 8 и 9, 10 и 11, 12 и 43, через которые аккумуляторные батареи были соединены параллельно одна другой. При дальнейшем движении штока 3 контактная пластина 14 замыкает контакты 15 и 17, включая обмотки реле 16 стартера.
В конце хода якоря пластина 4 замыкает главные контакты 5 и 18, соединяя аккумуляторные батареи последовательно, т. е. подавая в обмотку якоря стартера ток напряжением 24 в.
Работу реле стартера рассмотрим на рисунке.
Ток от положительной клеммы аккумуляторной батареи через обмотки якоря и возбуждения стартера поступает во втягивающую 2 и удерживающую 1 обмотки реле стартера и, пройдя переключатель, возвращается к отрицательной клемме батареи.
Магнитный поток обмоток реле втягивает якорь реле, который своей контактной пластиной 3 замыкает контакты 4 и 5. К этому моменту якорь при помощи рычага 6 вводит шестерню стартера в зацепление с зубчатым венцом маховика. Таким образом, втягивающая обмотка оказывается замкнутой накоротко пластиной 3, и стартер развивает полную мощность, необходимую для вращения коленчатого вала двигателя.
Шестерня стартера входит в зацепление с венцом маховика следующим образом. При втягивании якоря реле 4 включения рычаг 5 передает усилие через ролик 2 стакану 14 и перемещает его по валу 3 якоря в сторону маховика. При движении стакана шайба 7 упирается в тело шестерни 40, пружина 6 сжимается и стакан нажимает на гайку 5. Гайка выходит из углубления в шлицах вала якоря и через пружину 9 давит на шестерню стартера, перемещая ее по спиральным шлицам. 11 до упорного кольца 12 и вводя в зацепление с зубцами венца 13 маховика.
Рис. Схема привода включения шестерни стартера: 1 — спиральный вырез; 2 — ролик; 3 — вал якоря; 4 — реле включения; 5 — рычаг; 6 — пружина; 7 — шайба; 8 — гайка; 9 — пружина; 10 — шестерня; 11 — спиральные шлицы; 12 — упорное кольцо; 13 — венец маховика; 14 — стакан
Если двигатель начал работать, а водитель еще держит руку на кнопке включателя, разъединение шестерни стартера с венцом маховика происходит так: как только венец маховика начинает передавать усилие шестерне, она, вращаясь быстрее относительно вала якоря; перемещается в исходное положение. Одновременно и стакан 14 перемещается назад, пропуская ролик 2 по спиральному вырезу 1. Гайка 8 входит в углубление в шлицах, и шестерня надежно фиксируется на валу якоря.
При выключении тока в обмотках реле рычаг под действием пружины в занимает исходное положение, а ролик 2 переходит по спиральному вырезу 1 в уступ.
Для обеспечения возможности преодоления глубоких бродов стартеры ряда армейских автомобилей (Урал-375 и др.) изготавливаются герметизированными. Это позволяет использовать стартер для пуска двигателя в воде, заглохшего при прохождении водной преграды.
Герметизация стартера достигается тем, что смотровые окна для доступа к щеткам закрыты специальным колпаком, уплотненным резиновыми кольцами. Стык корпуса с крышкой, стык стартера с картером маховика (по посадочному пояску крышки), выводные болты и другие места соединений уплотнены посредством специальных резиновых шайб и колец.
Герметизированные стартеры, как правило, выполняются с дистанционным включением при помощи реле и электромагнитного приводного механизма, устроенных и работающих так же, как аналогичные механизмы стартеров автомобилей КрАЗ-214 и КрАЗ-219.
Краткие сведения о стартерах помещены в таблице.
* На автомобилях ЗИЛ-151 и ЗИЛ-150 первых выпусков устанавливался стартер СТ-15 с дистанционным включением при помощи электромагнитного реле.
Система запуска двигателя предназначена для создания первичного крутящего момента коленвала двигателя с оборотами, необходимыми для образования нужной степени сжатия, для воспламенения горючей смеси. Управление системой запуска может быть ручным, автоматическим и дистанционным.
Система пуска двигателя состоит из основных функциональных устройств:
🔹 Аккумуляторная батарея
🔹 Стартер
🔹 Механизмы управления запуска (замок зажигания, блок управления автоматическим пуском, система дистанционного управления)
🔹 Соединительные провода большого сечения (многопроволочные медные).
Предъявляемые требования к системе запуска:
🔹 надежность работы стартера (отсутствие поломок в 45-50 тыс. км. пробега)
🔹 возможность уверенного запуска в условиях пониженных температур
🔹 способность системы к многоразовым пускам в течение короткого времени.
Устройство стартера автомобиля
Основным узлом системы запуска двигателя является стартер. Представляет собой электродвигатель постоянного тока напряжением 12 вольт и, развивающий на холостом ходу примерно 5000 об\мин.
Стартер состоит из пяти основных элементов:
⃣ Корпус стартера выполнен из стали, имеет форму цилиндра. На внутреннюю стенку корпуса крепятся обмотки возбуждения (обычно четыре) совместно с сердечниками (полюсами). Крепеж происходит винтовым соединением. Винт закручивается в сердечник, который прижимает обмотку к стенке. Корпус имеет резьбовые технологические отверстия для крепления передней части, в которой происходит движение обгонной муфты.
⃣ Якорь стартера представляет собой ось из легированной стали, на которую запрессован сердечник якоря и коллекторные пластины. Сердечник имеет пазы для укладки обмоток якоря. Концы обмоток надежно крепятся к коллекторным пластинам. Коллекторные пластины расположены по кругу и жестко установлены на диэлектрической основе. Диаметр сердечника напрямую связан с внутренним диаметром корпуса (совместно с обмотками). Якорь крепится в передней крышке стартера и в задней крышке при помощи втулок, изготовленных из латуни, реже из меди. Втулки одновременно являются и подшипниками.
⃣ Втягивающее реле или тяговое реле устанавливается на корпус стартера. В корпусе тягового реле, в задней части находятся силовые контакты – «пятаки», и подвижный контакт-перемычка, выполненные из мягких металлов. «Пятаки» представляют собой обыкновенные болты, запрессованные в эбонитовую крышку тягового реле. При помощи гаек к ним крепятся силовые провода от аккумулятора и от плюсовых щеток стартера. Сердечник тягового реле соединяется, через подвижное «коромысло» с обгонной муфтой, в простонародье именуемой бендиксом.
⃣ Обгонная муфта (бендикс) крепится подвижно на вал якоря и представляет собой роликовый механизм, который связан с шестерней зацепления с венцом маховика. Конструкция собрана так, что при подаче крутящего момента на бендикс в одну сторону, ролики, находящиеся в сепараторе выходят из пазов сепаратора и жестко фиксируют шестерню к наружной обойме. При вращении в противоположную сторону ролики западают в сепаратор, и шестерня вращается независимо от наружной обоймы.
⃣ Щеткодержатель элемент стартера, через который подается рабочее напряжение на медно-графитные щетки, а затем передается на коллекторные пластины якоря. Выполнен щеткодержатель в виде диэлектрической обоймы с металлическими вставками, внутри которых находятся щетки. Контакты щеток (мягкий многожильный провод) при помощи точечной сварки привариваются к полюсным пластинам. Полюсными пластинами обычно являются «хвосты» обмоток возбуждения.
Принцип работы пусковой системы и стартера
Этапы работы стартера следующие: стыковка с зубчатым венцом маховика, пуск стартера, расстыковка стартера.
На деле это выглядит следующим образом: при включении замка зажигания и повороте ключа в положение «запуск», по цепи «+» АКБ — замок зажигания — обмотка тягового реле — «+» выхода стартера — плюсовая щетка — обмотка якоря — минусовая щетка, срабатывает тяговое реле. Под действием сердечника реле подвижный контакт замыкает силовые пятаки, через которые подается ток от АКБ на плюсовой провод стартера. Плюс стартера соединен с плюсовой полюсной пластиной и плюсовыми щётками. Минус по умолчанию подключен постоянно.
После подачи тока вокруг обмоток якоря и обмоток возбуждения возникают магнитные потоки, которые направлены в одну сторону а, как известно, одинаковые полюса магнита отталкиваются друг от друга, так возникает круговое движение якоря.
В момент срабатывания втягивающего реле, «коромысло» приходит в движение вместе сердечником реле и выталкивает бендикс на шлицах якоря, в сторону венца маховика. Якорь в этот момент начинает вращается и приводит в действие маховик. Если двигатель автомобиля завелся, а ключ зажигания еще не отпущен, наступает момент, когда обороты двигателя превышают обороты стартера, в этом случае срабатывает обгонный механизм бендикса.
Для дизельных двигателей или двигателей большой мощности, применяется другой механизм подачи вращения на бендикс. Применяется редуктор, встроенный в корпус стартера. Редуктор представляет собой механизм привода трансмиссии, т.е. по внутренней зубчатой обойме вращаются три сателлита, которые и приводят в действие вал, на котором подвижно находится бендикс. Достоинство таких стартеров в малых габаритах и большой мощности.
Как оказалось, все мои проблемы упирались в стартёр :). Это стало ясно после постукиваний по этому агрегату. Будь он проклят, как говорится!
Уверен, что такая выжимка с простыми объяснениями теории работы будет для вас очень полезна . Заодно рассмотрим поломки, которые случаются со стартёром.
Ну а прежде, чем говорить про поломки, нужно разобраться в конструкции стартёра.
Что такое стартёр наверное долго объяснять не нужно :).
Это элемент силового агрегата автомобиля или мотоцикла (или другого мототранспорта), который служит для запуска двигателя.
Что есть запуск двигателя?
Это вывод ДВС в рабочее состояние, в котором подключаются все такты работы ДВС. Соответственно, стартёр выполняет функцию придания начального движения коленвалу двигателя для того, чтобы запустился рабочий процесс .
Стартёр представляет собой электромотор. Но электромоторчик не совсем простой. ) Конструкция немного мудреная и отличается, скажем, от электрического блендера. Хотя и там, и там у нас есть самый обычный электродвигатель.
Стартёр состоит из следующих частей :
1. Сам электродвигатель стандартного типа , включающий якорь, щетки и постоянные магниты на стенках. При включении электродвигателя в цепь, ток поступает на щетки. Щетки на пружинках упираются в якорь и ток поступает на обмотку якоря. На якоре образуется магнитное поле, которое толкает якорь относительно постоянных магнитов на стенках двигателя. Ну а дальше якорь начинает вращаться. И казалось бы тут всё. Но.
2. Есть ещё втягивающее реле . Эта штука для людей, малознакомых с конструкцией стартера, обычно неясна. Она выполняет функцию соединения электрической цепи автомобиля с двигателем стартёра, а заодно выполняет механическую функцию, вводя в зацепление вал двигателя стартёр и маховик ДВС автомобиля.
Почему же нельзя всё это упростить?
При запуске нужны огромные токи и простое соединение или кнопка будут постоянно подгорать . Кроме того, нужно как-то осуществить отвод механического привода от маховика после запуска двигателя.
Поэтому поступают следующим образом .
Ставится втягивающее реле, которое умеет двигать по валу якоря стартёра так называемый бендикс и вводить его в механическое зацепление с маховиком ДВС автомобиля, а заодно замыкать силовые контакты питания двигателя стартёра. Бендикс бегает по шлицевому зацеплению, а от того может двигаться вперед и назад, но не прокручивается.
Дальше схема такая:
Мы повернули ключ, питание подается сначала на управляющий контакт втягивающего реле. Во втягивающем реле тоже есть электромагниты. Или, если точнее, втягивающая и удерживающая обмотки . Они начинают работать и перемещают вал-толкатель, который перемещает бендикс в положения зацепления с маховиком. Ну а заодно обратная сторона замыкает силовые пятаки. После этого крутится уже двигатель стартёра.
3. Ну и мы много раз сказали про бендикс . Это самая обычная шестерня на шлицевом соединении, которая бегает по якорю стартёра.
Эта шестерня крутит маховик двигателя. А маховик крутит коленвал. Вот, собственно, и вся схема.
Принципиальная схема была прекрасно описана в одном из старых журналов. Выглядит она примерно так.
Здесь наглядно отражено всё, что мы обсудили чуть выше. Вот так и выглядит стартёр изнутри.
А вот теперь поговорим о поломках :)
Как ломается стартёр
Поломок, как обычно, может быть огромное множество . Выделим характерные.
Часто знакомство с проблемами стартёра начинается с того, что мы пришли в автомобиль, повернули ключ иии. и ничего не происходит. Иногда этому предшествуют различные события, а иногда и не предшествуют. До этой ситуации стартёр может начать крутиться ни с первого раза и ни с первого поворота ключа или как-то странно себя ведет. Остаётся только молотить по стартёру молотком или воротком, чтобы восстановить контакт.
Теперь ближе к конкретике :
1. У стартёра могут стереться щетки .
Когда они стираются, якорь или не может вращаться с прежней силой и не запускает двигатель, или вовсе теряется электрический контакт . При потере контакта стартёр выглядит мёртвым. Кроме того, "-" контакт втягивающего реле тоже завязан на щетки, а значит об истертых щетках может говорить и полное отсутствие признаков жизни механизма.
2. Если стартёр издает звуки щёлк-щёлк, но ничего не происходит , скорее всего проблема во втягивающем реле. Это значит, что цепь замкнута, пятаки пытаются подвестись к силовым контактам, бендикс заходит в зацепление, но ток на двигатель стартёра не подается. Обычно это связан ос тем, что пятаки подгорели ли вышли из строя. Просто нет контакта.
3. Стартёр может крутиться, но коленвал двигателя крутиться не будет или будет крякать . Такое может произойти, если во втягивающем реле сломалась втягивающая или удерживающая обмотка. По названию понятно что и какая делает :). Втягивающая вводит в зацепление бендикс и соединяет силовые контакты, а удерживающая держит бендикс и и силовые контакты в установленном положении, пока мы держим повернутым ключ. Я думаю, логика позволит вам понять, что именно случилось.
4. Ещё иногда попадает грязь на вал, по которому перемещается бендикс. В этом случае мы опять-таки будем наблюдать, что стартёр не проявляет никаких признаков жизни или слышим, что где-то делает пыш пыш втягивающее реле. Но мощности втягивающего реле недостаточно, чтобы протолкнуть бендикс по грязи. А значит и цепь двигателя стартёра не замыкается. Вот ничего и не происходит.
5. Ну и самая веселая и частая проблема - это целостность цепи стартёра . Может просто сгореть предохранитель или отвалиться провод. Бывает, что провод массы теряет контакт. От того мы опять имеем мёртвый агрегат, который никак не реагирует на повороты ключа. И да..Ключ - тоже контакт ! От того, при повороте ключа тоже может не быть замыкания цепи. Об этом подскажет отсутствие просадки бортовой сети.
6. Бывают и проблемы с бендиксом . Ломается механическое зацепление. Закусывает зубья. Такую проблему выявить проще. Стартер будет живым и реагировать на ключ, но при этом будет слышно, что проскакивает одно из механических зацеплений (громкие щелчки или удары).
Кажется перечислены все основные пункты . Хотя, поломка может оказаться абсолютно любой. Могу посоветовать вам всегда иметь с собой запасные предохранители, мультиметр ну и..новый стартёр :)) Последнее шутка.
Ещё помните, что если вы повернули ключи и ничего не случилось, первым делом нужно постучать по стартёру . Стучать нужно аккуратно, но сильно. При этом часто полезно, чтобы кто-то крутил ключ в салоне, а кто-то стучал по стартеру. Так может "раскачаться" весь механизм и произойдет запуск.
Помните, что в такой аварийной ситуации, каждый запуск стартёра может оказаться последним. Поэтому, не глушите машину лишний раз, пока не прибудете в пункт назначения .
Всем удачи! Если понравилась статья, то поддержите проект лайком и подпиской :)
Система пуска двигателя, предназначена для запуска двигателя автомобиля. Она обеспечивает вращение двигателя со скоростью, при которой происходит его запуск. На современных автомобилях наибольшее распространение получила стартерная система пуска двигателя. Вот о том, из каких компонентов состоит система пуска двигателя автомобиля, мы и поговорим в этой статье.
Стартер автомобиля
Автомобильным двигателям внутреннего сгорания требуется помощь в запуске. Системы пуска двигателей состоят из следующих компонентов:
- Электродвигатель постоянного тока (стартер);
- Коммутационная аппаратура и блоки управления;
- Аккумуляторная батарея;
- Проводка.
Сам стартер должен удовлетворять следующим техническим требованиям:
- Готовность к работе в любое время;
- Достаточная пусковая мощность при разных температурах;
- Длительный срок службы;
- Надежность конструкции;
- Малая масса и компактные размеры;
- Отсутствие необходимости в обслуживании.
Конструктивные особенности стартера
Для создания необходимой топливно-воздушной смеси для двигателей с искровым зажиганием и температуры автоматическое воспламенения для дизельных двигателей стартер должен вращать коленвал ДВС с определенной минимальной скоростью. Частота вращения коленчатого вала двигателя сильно зависит от типа двигателя, его рабочего объема, числа цилиндров, степени сжатия, потерь на трение, дополнительных нагрузок, создаваемых при работе двигателя, системы управления подачей топлива, сорта используемого масла и окружающей температуры.
Вообще, пусковой момент и пусковая частота вращения при снижении температуры требуют постепенного увеличения пусковой мощности. Однако создаваемая пусковой аккумуляторной батареей мощность падает с понижением температуры, так как увеличивается ее внутреннее сопротивление. Эта противоречащая взаимосвязь требований к электрической нагрузке и доступной мощности означает, что наихудшим режимом работы для системы пуска ДВС является холодный пуск.
Из-за большого потребляемого стартером тока падение напряжения на питающих проводах значительно влияет на характеристики стартера.
Классификация систем пуска двигателя
Автоматические система пуска двигателя имеет номинальную мощность до 2,5 кВт при номинальном напряжении 12 В. Она может запускать двигатели с искровым зажиганием рабочим объемом до 7 л и дизельные двигатели рабочим объемом до 3 л.
Стартеры можно классифицировать по следующим критериям, согласно их техническим типам:
- Тип передачи мощности: стартер без редуктора или стартер с редуктором;
- Тип создания магнитного поля в электродвигателе: с постоянным магнитом или с электрическим возбуждением;
- Тип зацепления: скользящая шестерня, инерционный привод стартера (бендикс) или предварительное зацепление.
В современных автомобилях главным образом используются постоянно возбуждаемые стартеры с предварительным зацеплением с редуктором. Большая пусковая мощность сочетается в них с компактными размерами.
Конструкция и работа стартера
При запуске шестерня стартера входит в зацепление с маховиком посредством тягового реле. Стартер соединяется с шестерней привода либо напрямую, либо через редуктор, уменьшающий частоту вращения электродвигателя. Шестерня вращает коленчатый вал ДВС через зубчатый венец маховика до тех пор, пока ДВС не начнет устойчиво работать. После запуска двигателя он может быстро разогнаться до больших оборотов. После всего нескольких зажиганий двигатель ускоряется так мощно, что стартер уже не способен соответствовать его оборотам. ДВС «обгоняет» стартер и в результате может разогнать якорь до крайне высоких оборотов, если муфта свободного хода между шестерней и якорем не отменит нежелательную блокировку. Как только водитель отпустит ключ зажигания, тяговое реле обесточивается и буферная пружина выводит шестерню привода из зацепления с зубчатым венцом маховика с помощью спиральной канавки.
Электродвигатель стартера
Электродвигатель стартера представляет собой обычный электродвигатель постоянного тока. Преобладают электродвигатели с 6-ю полюсами. Доступные сегодня магнитные материалы позволили разработать стартеры, стойкие к демагнетизации и имеющие высокоэффективный магнитный поток, обеспечивающий большую пусковую мощность. Поскольку магнитное поле создается постоянным магнитом, а обратный эффект магнитного поля якоря очень мал, то возбуждение оказывается практически постоянным во всем диапазоне работы.
Редуктор стартера
Виды стартерных приводов
Привод стартера обеспечивает зацепление шестерни стартера с зубчатым венцом маховика ДВС. Привод состоит из шестерни, муфты свободного хода, буферной пружины и тягового реле.
Тяговое реле стартера
- Выдвигает приводную шестерню над вильчатым рычагом для зацепления с зубчатым венцом маховика;
- Переключает электрическую цепь стартера путем подключения и отключения тока.
Когда на контакт 50 тягового реле подается напряжение (зажигание включено), якорь втягивается в корпус магнитной силой, создаваемой втягивающей и удерживающей обмотками. Это движение толкает шестерню посредством рычага привода вперед, к маховику. Лишь когда якорь реле почти полностью втянется внутрь, закроется контактный мост и включится основной ток стартера. Это предотвращает вращение стартера до зацепления шестерни стартера с зубчатым венцом маховика. Поскольку теперь два конца втягивающей обмотки подключены к плюсу, ток течет только к удерживающей обмотке. Меньшей магнитной силы удерживающей обмотки достаточно для надежного удержания якоря реле до размыкания выключателя зажигания.
Стартер с приводом предварительного зацепления
Стартер с приводом предварительного зацепления стал мировым стандартом для легковых автомобилей, так как гарантирует надежную работу во всем рабочем диапазоне. У стартеров с приводом предварительного зацепления ход зацепления составляется из фазы рычажного хода и фазы спирального хода. Якорь тягового реле толкает шестерню стартера к маховику посредством рычага привода (рычажный ход). Поскольку ток стартера еще не включен, шестерня стартера еще не вращается. Если зуб шестерни попадает прямо во впадину между зубьями на маховике (положение «зуб-впадина») при сцеплении шестерни с маховиком, это сцепление происходит настолько быстро, насколько позволяет ход реле.
Из положения «зуб-зуб» электродвигатель поворачивает шестерню перед маховиком, пока зуб шестерни не найдет впадину на зубчатом венце маховика. Затем предварительно сжатая сцепляющая пружина толкает вперед шестерню и муфту свободного хода. Вращающийся электродвигатель полностью вдвигает шестерню в зубчатый венец маховика через спиральную канавку.
Буферная пружина значительно уменьшает износ зубьев, ограничивая осевое усилие и, таким образом, продлевает срок службы и повышает надежность системы.
Стартеры со скользящей шестерней
Стартеры с инерционным приводом
Инерционный привод — это простейший принцип зацепления, используемый прежде всего для двигателей небольшой мощности (например, у газонокосилок).
При включении стартера ненагруженный якорь начинает свободно вращаться. При этом шестерня стартера и муфта свободного хода еще не вращаются из-за своей инерции и выталкиваются вперед по спиральной канавке. Когда шестерня стартера входит в зацепление с зубчатым венцом маховика, крутящий момент от якоря электродвигателя стартера начинает передаваться на двигатель через муфту свободного хода, шестерню стартера и зубчатый венец маховика. Затем стартер начинает вращать коленчатый вал ДВС.
Когда обороты ДВС обгоняют обороты стартера, муфта свободного хода разъединяет нежелательное соединение. Крутящий момент, вызванный трением муфты свободного хода, создает продольную силу вместе со спиральной канавкой, которая выводит шестерню стартера из зацепления с зубчатым венцом маховика. Выполнению этой операции помогает пружина.
Муфта свободного хода
Когда приводится вал якоря, цилиндрические ролики зажимаются в сужающейся секции канавки и создают неположительное соединение между внутренним валом и приводным механизмом.
Когда обороты ДВС обгоняют обороты стартера, под воздействием пружин сжатия ролики освобождаются и перемещаются в расширяющуюся секцию канавки. Зажимающая неположительная сила исчезает практически полностью. Подпружиненные ролики создают фрикционный момент.
Включение стартера
При традиционном запуске водитель подключает напряжение аккумуляторной батареи (ключ зажигания в положении запуска) к реле стартера. Ток реле (около 30 А у легковых автомобилей, около 70 А у грузовых) создает в реле определенную мощность. Она толкает шестерню стартера к зубчатому венцу маховика и активирует первичный ток стартера (200-1000 А у легковых автомобилей, около 2000 А у грузовых).
Стартер выключается при размыкании выключателя зажигания, прерывающем подачу напряжения на реле стартера.
Автоматическая система пуска двигателя
Водителю больше не нужно непосредственно контролировать ток реле стартера; ключ зажигания используется для отправки сигнала на блок управления, который затем выполняет серию проверок перед началом запуска. Проверки могут быть разными, например:
После успешного выполнения проверки блок управления инициирует запуск. При запуске система сравнивает обороты ДВС с оборотами устойчивой работы ДВС (которые могут также зависеть от температуры ДВС). Как только двигатель набирает устойчивые обороты, ЭБУ выключает стартер. Это всегда позволяет максимально сократить время запуска, уменьшить уровень шума и износ стартера.
В то же время ДВС также необходимо оптимизировать для получения быстрой пусковой реакции. Нужен стартер с характеристиками, продлевающими срок службы, гарантирующий более быстрый и менее шумный запуск. Для уменьшения износа и уровня шума необходимо оптимизировать конструкцию шестерни и геометрию зубчатого венца маховика.
Для функции «пуск-стоп» необходима система управления более высокого уровня, система управления электроэнергией с определением заряда аккумуляторной батареи. Могут также потребоваться меры по стабилизации электрической системы автомобиля в фазе запуска для предотвращения неприемлемого падения напряжения. Поэтому система управления и система запуска должны быть согласованы. Уровень и длительность падения напряжения должны быть ограничены, а система управления должна оставаться работоспособной даже при значительном падении напряжения питания.
Стартер представляет собой электромеханическое устройство. Это говорит о том, что принцип работы стартера заключается в использовании электрической энергии аккумулятора и преобразовании её в механическую.
Внутреннее устройство агрегата:
Стартер делится на 5 основных элементов:
Для того, чтобы двигатель автомобиля имел возможность завестись, в его недрах происходят такие процессы:
- после замыкания контактов в замке зажигания, ток направляется через реле стартера на втягивающую обмотку тягового реле;
- якорь втягивающего реле, передвигаясь внутрь корпуса, выдвигает бендикс из корпуса и вводит в зацепление его шестерню с венцом маховика;
- когда якорь втягивающего реле достигает конечной точки, происходит замыкание контактов и ток поступает на удерживающую обмотку реле и обмотку электромотора стартера;
- вращение вала стартера приводит к запуску мотора машины. После того, как скорость вращения маховика превышает скорость вращения вала стартера, бендикс выходит из зацепления с венцом и с помощью возвратной пружины устанавливается в исходное положение;
- когда ключ в замке зажигания с пуском мотора возвращается в первое положение, подача электроэнергии на стартер прекращается.
Среди неисправностей стартера следует отметить следующее:
- включение стартера не развивает нужную частоту вращения коленвала двигателя (он проворачивается медленно);
- включение стартера провоцирует скрежет шестерни стартера, не входящей в зацепление;
- стартер не приводится в действие;
- якорь стартера вращается, однако узел не проворачивает коленвал;
- стартер после запуска двигателя не выключается.
Причины этих неполадок такие:
- плохое крепление стартера или слабое крепление полюса стартера;
- не соответствующее масло в картере двигателя;
- неисправность или разряд аккумуляторной батареи;
- плохой контакт щеток или слабая затяжка наконечников проводов;
- короткое замыкание в обмотках стартера;
- привод тяжело ходит по нарезке вала;
- зубья венца маховика пришли в непригодность;
- ход шестерни привода и момента замыкания контактов включателя не отрегулирован должным образом;
- отсутствует контакт при включении зажигания или замок зажигания пришел в непригодность;
- ослаблена буферная пружина привода стартера;
- блокировка привода на валу якоря;
- подгорание контактов реле или его непригодность к эксплуатации;
- износ подшипников;
- шестерня привода «опаздывает» выйти из зацепления с зубчатым венцом.
Только своевременные диагностические мероприятия, а также качественное, профессиональное обслуживание предотвратит подобные казусы, а если это уже произошло – воспользуйтесь услугами специалистов нашего Сервисного центра «СтартеР».
Признаки и причины нарушения работы стартера:
Вопрос: почему стартер не включается?
Ответ: могут быть нарушенными контактные соединения, что-то оборвалось в цепях стартера либо причина в коротком замыкании. Кроме того, может внутри тягового реле возникла неполадка.
Вопрос: откуда возникает звук щелчка в процессе запуска стартера?
Ответ: причиной может стать разряженный аккумулятор, ослабление контактов в стартерной цепи либо неисправность обмотки тягового реле.
Вопрос: почему при включении стартера якорь не вращается, а если вращается, то медленно?
Ответ: такое происходит в основном из-за разряженного аккумулятора. Кроме того, причинами могут быть сгоревшие контакты тягового реле, нарушения контактных соединений, грязный коллектор, старые щетки, также может в обмотках произошло замыкание.
Вопрос: какова причина заедания замка зажигания в положении Старт?
Ответ: скорее всего, бендикс не вышел из сцепления, которое было с маховиком. Мотор раскрутил стартерный якорь, в результате чего сгорел стартер.
Вопрос: почему в зажигании постоянно случается залипание?
Ответ: причиной является работа стартера после заведения двигателя. В ремонте нет смысла, ведь стартер все равно будет ломаться.
Вопрос: в чем секрет быстрого износа стартера?
Ответ: когда двигатель запускается, якорь стартера совершает обороты с частотой полторы тысячи в минуту, из-за пары лишних секунд количество оборотов увеличивается примерно на 5 тысяч. Поэтому ресурс втулок, щеток, бендикса, вилки и коллектора исчерпывается быстрее.
Вопрос: почему после запуска двигателя стартер не выключился?
Ответ: причиной могут стать неполадки муфты свободного хода в стартере либо внутри тягового реле спеклись контакты.
Вопрос: что случилось, если якорь стартера при включении вращается, а маховик остается неподвижным?
Ответ: все из-за повреждений зубьев маховика либо шестерни привода, неполадок в рычаге, ослаблений креплений к стартеру картера сцепления, пробуксовки муфты хода прибора либо неполадок в поводковом кольце.
Вопрос: какова причина потери мощности стартера в прогретом автомобиле?
Ответ: такая потеря прячется:
- в крепежных болтах;
- в посадочных местах крепления;
- среди прогнивших силовых проводов под оплеткой;
- в окисленных местах спрессовки проводов и контактных клемм;
- на ржавых крепежных болтах и гайках.
Инструкции по использованию:
Нужно помнить, что стартер — это мощный электродвигатель, но исключительно кратковременного действия. Не забывайте об этом, старайтесь следовать важным инструкциям:
Включайте стартер не более чем на 10 сек. Если двигатель автомобиля не запустился, на 30 секунд оставьте в покое стартер, так как он охлаждается крайне медленно. После 2-3 безуспешных пусков двигателя сделайте 4-минутную паузу.
Следите за контактами в клеммах аккумуляторной батареи. Частенько бывает, что клеммы окисляются, и стартер не принимает нужный ему ток, вследствие чего не развивает достаточный крутящий момент. Двигатель не запускается, и мы вместо очищения клемм несем узел в ремонт. Конечно, мастера объяснят причину, но время потрачено зря.
После пуска двигателя выключайте стартер. Если этого не сделать, то 2-3 секунды просто уничтожат узел. Ведь при пуске двигателя якорь стартера имеет частоту вращения 1500 оборотов/минуту, а после пуска якорь начнет вращаться с большей во много раз скоростью (если бендикс зацеплен с маховиком двигателя). Увеличение оборотов повлечет увеличение износа всех деталей стартера, что повлечет полное разрушение узла. Следите за этим моментом, не допускайте такого бессмысленного вращения. Этот же эффект присущ при неисправностях замка зажигания.
Не двигайтесь автомобилем с помощью стартера. Стоит учесть, что чем меньше обороты, тем больше тока поступает на обмотки стартера. Если вы поставите машину на ручной тормоз, включите передачу, а потом включите стартер, то через 30 секунд такого безумия обмотки узла просто сгорят, да и еще аккумулятор придет в непригодность.
Читайте также: