Какой тип двигателя применен в стартере

Обновлено: 29.01.2025

Стартер автомобильный: запуск двигателя без рук

Чуть больше ста лет назад автомобили стали комплектоваться специальным устройством для запуска двигателя без применения мускульной силы — электрическим стартером. О том, что представляет собой современный автомобильный стартер, как он устроен и работает, а также об основных его неисправностях — читайте в этой статье.

История автомобильного стартера

У первых автомобилей был серьезный недостаток — сложность запуска двигателя. Долгое время машины заводились вручную, с помощью знаменитой кривой рукоятки, которая нанесла травмы и увечья очень и очень многим водителям. Уже в 1899 году была предложена идея электрического стартера, но в то время она не получила развития из-за недостаточного развития технологий.

Первый нормально работающий электрический стартер был установлен в 1912 году на серийном автомобиле Cadillac Model Thirty. Это был стартер, созданный еще в 1911 году американским изобретателем Чарльзом Кеттерингом (который за долгие годы своей деятельности создал немало изобретений, легших в основу современной автомобильной промышленности). В то время к электрическим стартерам относились с недоверием, и даже Генри Форд стал оснащать ими свои машины только с 1920 года!

Несмотря на распространение электрических стартеров, вплоть до 1980-х годов многие легковые (и практически все грузовые) автомобили предусматривали возможность запуска мотора с помощью рукоятки. Сейчас выпускаются очень надежные и качественные стартеры, поэтому запуск двигателя рукояткой — явление крайне редкое.

Устройство стартера

Большинство стартеров автомобилей — и легковых, и грузовых, и отечественного производства, и зарубежного — имеют примерно одинаковое устройство.

Основу стартера составляет электродвигатель постоянного тока, который, собственно, и проворачивает коленчатый вал двигателя при запуске. На валу электромотора находится шестерня и обгонная муфта (муфта свободного хода, или бендикс), причем шестерня может свободно перемещаться вдоль вала — это необходимо для соединения и разъединения шестерни с венцом маховика.

На корпусе стартера расположено тяговое реле, сердечник (якорь) которого посредством рычажного механизма соединен с шестерней электродвигателя. Тяговое реле необходимо для подключения и отключения стартера от маховика двигателя. На обратной стороне сердечника находится контактная пластина (тарельчатый контакт) реле стартера — с помощью этого реле на электродвигатель стартера подается напряжение от аккумуляторной батареи. Сердечник тягового реле при выключенном стартере пружиной выталкивается из соленоида и втягивается при пропускании тока через реле.

Конструктивно стартер состоит из трех блоков: цилиндрического корпуса электродвигателя, меньшего по диаметру цилиндрического корпуса тягового реле (с его обратной стороны расположены контакты реле стартера — обычно это два болта с гайками), и корпуса механизма привода — в нем расположен рычажный механизм и шестерня с обгонной муфтой.

Шестерня стартера и венец маховика образуют редуктор, передаточное число которого зависит от типа двигателя. Электродвигатель стартера различных автомобилей вращается с частотой 1500–5000 об/мин, однако для запуска бензиновых двигателей их коленвал необходимо два-три раза провернуть с частотой 40–50 об/мин, а дизельных — 80–250 об/мин. При запуске двигателя его коленвал вращается с частотой свыше 1000 об/мин, поэтому мотор стартера может получить избыточный крутящий момент (до 30 тысяч об/мин и более) и выйти из строя. Для предотвращения этого служит обгонная муфта (бендикс), которая отсоединяет шестерню от вала электродвигателя при ее слишком быстром вращении.

Работа стартера

В общем случае работа стартера сводится к следующему.

При запуске двигателя (ключом зажигания, кнопкой или по команде сигнализации) реле стартера (не путать это реле с тем, что установлено на стартере) замыкается и подает напряжение на тяговое реле. При втягивании сердечника тягового реле рычажный механизм толкает шестерню (и муфту) вперед по валу, приводя ее в зацеплении с венцом маховика. Интересно, что при этом шестерня не только движется вперед, но и немного прокручивается вдоль оси, что обеспечивает попадание ее зубьев между зубьями венца.

Одновременно с этим закрепленная на обратной стороне сердечника контактная пластина замыкает реле стартера — через него напряжение от аккумулятора подается на электромотор стартера, который несколько раз проворачивает коленчатый вал двигателя. Если все нормально, то не более чем через 2–5 секунд произойдет пуск двигателя.

При запуске двигателя стартер отключается (это производится или просто переводом ключа зажигания из крайнего положения в среднее, или автоматикой), пружина, установленная в тяговом реле, отводит шестерню от венца маховика. Также при запуске двигателя, пока шестерня не отошла от венца, обгонная муфта предотвращает передачу крутящего момента от маховика к стартеру.

При выключении стартера происходит включение реле блокировки — оно предотвращает возможность запуска стартера при работающем двигателе. Реле блокировки срабатывает при достижении определенного напряжения на выходных клеммах генератора.

Основные технические характеристики стартера

Стартер характеризуется несколькими основными параметрами:

- Напряжение питания (обычно соответствует напряжению бортовой сети автомобиля);
- Частота вращения;
- Потребляемый ток;
- Мощность.

Особо нужно отметить потребляемый ток стартера и его мощность. При запуске двигателя электромотор стартера испытывает колоссальные нагрузки, и за несколько секунд через него проходит ток от 500 до 1000 ампер в зависимости от типа двигателя. Мощность, отдаваемая стартером за это время, может варьироваться от 1 (легковые автомобили) до 9 (грузовики и спецтехника) кВт. А так как питается стартер от аккумуляторной батареи, то она должна обеспечивать необходимую силу тока — эту способность отображает такой параметр АКБ, как ток холодной прокрутки (или пусковой ток), и он должен быть не меньше рекомендуемого для данной модели автомобиля. В противном случае двигатель просто-напросто не заведется.

Основные неисправности стартера

Неисправности стартера сразу обращают на себя внимание — все они в итоге приводят или к затруднительному пуску двигателя, или вовсе к невозможности его завести. Есть несколько основных типов неисправностей, которые можно узнать по внешним проявлениям, в первую очередь, по скорости вращения стартера. Эти неисправности приведены в таблице:

Неисправности можно определить и по силе тока, протекающего в момент запуска по стартеру:

Другие статьи

На прицепах и полуприцепах иностранного производство широко применяются компоненты ходовой части от немецкого концерна BPW. Для монтажа колес на ходовой используется специализированный крепеж — шпильки BPW. Все об этом крепеже, его существующих типах, параметрах и применяемости читайте в материале.

Для монтажа автомобильных стекол в кузовные элементы используются специальные детали, обеспечивающие уплотнение, фиксацию и демпфирование — уплотнители. Все об уплотнителях стекол, их типах, конструктивных особенностях и характеристиках, а также о подборе и замене этих элементов — читайте в статье.

В практике авторемонта и при выполнении слесарно-монтажных работ возникает необходимость работы с резьбовым крепежом, имеющим неудобное положение или наклон. В этих ситуациях на помощь приходят карданные переходники для ключей — об этих приспособлениях, их конструкции и применении читайте в статье.

Южнокорейские автомобили SSANGYONG оснащаются тормозной системой с гидравлическим приводом, в которой применяются тормозные шланги. Все о тормозных шлангах SSANGYONG, их типах, особенностях конструкции и применяемости, а также о вопросах выбора и замены этих деталей — читайте в представленной статье.

ВРемонт.su — ремонт фото видео аппаратуры, бытовой техники, обзор и анализ рынка сферы услуг

Home

Ремонт бытовой техники

Статьи

Разновидности стартерных электродвигателей, различающиеся по способу возбуждения, и их механические характеристики

Разновидности стартерных электродвигателей, различающиеся по способу возбуждения, и их механические характеристики

Рис 1 а) с последовательным возбуждением.

В автомобильном электростартере нового поколения электродвигатель не имеет статорных обмоток возбуждения, которые заменены на постоянные магниты, а механический привод дооборудован понижающим планетарным редуктором, который установлен непосредственно в корпусе стартера. Это позволило сделать стартер высоко-оборотистым, легким, малых размеров и более эффективным в работе.

Стартерный электродвигатель

Классический электростартер автомобиля — это устройство, состоящее из электродвигателя (ЭДВ) постоянного тока с последовательной обмоткой возбуждения, который на время пуска двигателя внутреннего сгорания (ДВС) подключается к аккумуляторной батарее (АКБ) с помощью пускового тягового реле (ПТР). Это же реле посредством рычага с вилкой перемещает по оси стартера муфту свободного хода (МСХ) и тем самым механически сочленяет шестерню на валу стартерного электродвигателя непосредственно с венечной шестерней маховика ДВС.

Конструкция автомобильного стартера, при которой вал электродвигателя соединяется прямо с маховиком ДВС, имеет ряд недостатков. Так, передаточное число главного редуктора, состоящего из венечной шестерни маховика и шестерни МСХ, не может быть достаточно высоким. Ограничения накладываются расчетным размером диаметра маховика, а также числом, размером и прочностью зубцов шестерни МСХ. В такой редукторной паре — соотношение зубцов не может быть более 16—18.

От указанных недостатков свободны ЭДВ с независимым (от тока якоря) возбуждением.

Рис 1 б) С независимым возбуждением.

Независимое возбуждение магнитного поля на статоре ЭДВ можно получить тремя способами: обмоткой возбуждения, которая подключена к отдельному от якоря источнику электрической энергии (управляемое независимое возбуждение — рис. 1, б);

Рис 1 в) С параллельным возбуждением обмоткой возбуждения, подключенной параллельно якорю ЭДВ (параллельное возбуждение — рис. 1, в);

Рис 1 д) С возбуждением от постоянного магнита постоянными магнитами на статоре (возбуждение от постоянных магнитов относится к неуправляемому независимому возбуждению — рис. 1, д).

Электродвигатель с питанием обмотки возбуждения от независимого источника (рис. 1, б) в автомобильной системе электростартерного пуска не используется, так как на борту автомобиля один пусковой источник электрической энергии — аккумуляторная батарея.

Электродвигатели с чисто параллельным возбуждением (рис. 1, в) в автомобильных электростартерах неэффективны, так как напряжение АКБ при пуске ДВС в зимнее время (при температуре ниже — 20 °С) резко падает до 8—9 В. При этом намагничивающая сила параллельной обмотки возбуждения, а следовательно и крутящий момент стартера, значительно ослабевают, пуск ДВС становится невозможным. Кроме того, характеристика ЭДВ с параллельным возбуждением жесткая, что недопустимо при низком передаточном соотношении между оборотами стартерного ЭДВ и оборотами коленвала ДВС, так как это может привести к ударным перегрузкам и поломкам в зубцах механического привода.

Рис 1 г) Со смешанным возбуждением.

Однако жесткость характеристики ЭДВ обеспечивает плавность хода стартера, а также ограниченность оборотов холостого хода, и поэтому параллельное возбуждение иногда вводится в ЭДВ классического электростартера дополнительно к последовательному (рис. 1, г). Такое возбуждение обеспечивает ЭДВ усредненную (умеренно жесткую) механическую характеристику и называется смешанным. Используется, например, в стартерах для автомобилей ВАЗ.

Такие стартеры имеют следующие преимущества:

главное магнитное поле электродвигателя с постоянными магнитами на статоре не зависит ни от тока якоря, ни от падения напряжения АКБ при пуске ДВС.
система постоянных магнитов на статоре электродвигателя делается многополюсной (не менее шести полюсов), что позволяет заметно уменьшить габариты магнитной системы (постоянные магниты значительно меньше электромагнитов), а следовательно и всего стартера в целом. КПД и обороты стартерного электродвигателя с многополюсным статором также выше.
сами постоянные магниты выполняются не из сплавов дорогостоящих металлов, а из спекаемых ферритовых порошков с большой коэрцитивной силой, что делает магниты легкими, прочными, технологичными и, как следствие, дешевыми.
наличие дополнительного понижающего редуктора в электростар-терной системе пуска позволяет оптимально согласовать жесткую механическую характеристику электродвигателя независимого возбуждения с минимальной пусковой частотой вращения коленвала ДВС при максимальной механической нагрузке стартера.
И наконец, стартерный ЭДВ с независимым возбуждением от постоянных магнитов и с дополнительным редуктором может работать в режиме повышенных оборотов при пуске холодного двигателя, потребляя при этом от АКБ меньший ток по сравнению с классическим стартером. КПД стартерного режима АКБ и надежность пуска ДВС увеличиваются.

Как и любая новая техника, электростартеры с планетарным редуктором и с возбуждением от постоянных магнитов на начальном этапе внедрения обладали некоторыми недостатками: они были значительно дороже классических за счет высокой стоимости постоянных магнитов и планетарного редуктора; в них быстрее изнашивались щетки из-за более высоких оборотов; их работа сопровождалась повышенным шумом.

Современная технология изготовления стартеров нового поколения исключает эти недостатки. Так, постоянные магниты, как уже отмечалось, стали ферритовыми. Главная шестерня планетарного редуктора изготавливается литьем под давлением из термореактивной пластмассы. Пластмассу армируют бронзой, что делает планетарную шестерню прочной, износостойкой, технологичной и дешевой. Остальные детали дополнительного редуктора обычного исполнения. Планетарный редуктор с пластмассовой шестерней не шумит. Быстрый износ коллекторных щеток устранен применением в них более жесткого графита и удалением из него порошковой меди.

Последнее стало возможным за счет понижения величины якорного тока. Уменьшена сила прижатия щеток к коллектору.

Следует однако заметить, что стоимость стартера нового поколения пока еще несколько выше стоимости классического. Но если 25 лет назад разница в цене была около 150 %, то в последнее время она не превышает 50 %.

Электростартер. Виды и устройство. Работа и неисправности

Электростартер – это вспомогательный электрический прибор, предназначенный для запуска двигателя внутреннего сгорания. Он представляет собой двигатель постоянного тока, питающийся от аккумуляторной батареи подзаряжаемой генератором. При подаче питания стартер создает вращательное движение коленвала двигателя внутреннего сгорания, создав тем самым необходимые условия для розжига топлива и дальнейшей стабильной работы цилиндров.

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.

Более сложными в диагностировании и решении выступают проблемы электрической части. Электростартер может быть неисправен по причине:

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:

Делать перерывы между безуспешными пусками мотора не менее 30 сек.
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.

Автомобильный стартер (больший цилиндр). Меньший объект сверху - это соленоид стартера, который управляет мощностью стартера.

Стартера (также стартер , проворачивать двигатель , или двигатель стартера ) представляет собой устройство , используемое для вращения (кривошипа) двигатель внутреннего сгорания таким образом , чтобы инициировать работу двигателя в соответствии с его собственной силой. Стартеры могут быть электрическими , пневматическими или гидравлическими . В случае очень больших двигателей стартером может быть даже другой двигатель внутреннего сгорания.

Двигатели внутреннего сгорания - это системы обратной связи, которые после запуска полагаются на инерцию каждого цикла, чтобы инициировать следующий цикл. В четырехтактном двигателе третий такт высвобождает энергию из топлива, питая четвертый (выпускной) такт, а также первые два (впускной, компрессионный) такт следующего цикла, а также питая внешнюю нагрузку двигателя. Чтобы запустить первый цикл в начале любого конкретного сеанса, первые два хода должны приводиться в действие каким-либо другим способом, а не от самого двигателя. Для этой цели используется стартер, и он не требуется, когда двигатель запускается и его контур обратной связи становится самоподдерживающимся.

СОДЕРЖАНИЕ

Разработанный Норбертом Риделем двухтактный стартер в стиле APU для турбореактивного двигателя Jumo 004

До появления стартера двигатели запускались различными способами, включая заводные пружины, пороховые цилиндры и методы, приводимые в движение человеком, такие как съемная рукоятка кривошипа, которая зацеплялась за переднюю часть коленчатого вала, тянущий винт самолета или тянущий двигатель. шнур, намотанный на шкив с открытым лицом.

Обычно для запуска двигателей использовался метод ручного запуска, но это было неудобно, сложно и опасно. Поведение двигателя при запуске не всегда предсказуемо. Двигатель может дать откат, что приведет к внезапному обратному вращению. Многие ручные стартеры включают в себя однонаправленное проскальзывание или отпускание, так что после начала вращения двигателя стартер отсоединяется от двигателя. В случае отдачи обратное вращение двигателя может внезапно включить стартер, что приведет к неожиданному и сильному рывку рукоятки, что может привести к травме оператора. Для стартеров со шнуром отдача может подтолкнуть оператора к двигателю или машине или повернуть шнур и ручку стартера на высокой скорости вокруг шкива стартера. Несмотря на то, что у кривошипов был перебегмеханизма, при запуске двигателя кривошип может начать вращаться вместе с коленчатым валом и потенциально ударить человека, проворачивающего двигатель. Кроме того, необходимо было соблюдать осторожность, чтобы задержать искру , чтобы предотвратить обратное возгорание ; с расширенной настройкой искры двигатель может дать задний ход (работать задним ходом), потянув за рукоятку рукоятку, потому что механизм защиты от выбега работает только в одном направлении.

Несмотря на то, что пользователям советовали сжимать пальцы рук и большой палец под рукоятку и тянуть вверх, операторы чувствовали себя естественными, хватаясь за рукоятку пальцами с одной стороны, а большим - с другой. Даже простой ответный удар может привести к перелому большого пальца руки; можно было сломать запястье , вывихнуть плечо или что-то еще хуже. Более того, все более крупные двигатели с более высокой степенью сжатия делали ручной запуск более требовательным с физической точки зрения задачей.

Первый электрический стартер был установлен на Arnold , адаптированном варианте Benz Velo, построенном в 1896 году в Ист-Пекхэме , Англия , инженером-электриком Х.Дж. Доусингом. [1]

В 1903 году Клайд Дж. Коулман изобрел и запатентовал первый в Америке электрический стартер. Патент США 0,745,157 . [2]

В 1911 году Чарльз Ф. Кеттеринг вместе с Генри М. Леландом из Dayton Engineering Laboratories Company ( DELCO ) изобрели и подали патент США 1 150 523 на электрический стартер в Америке. (Кеттеринг заменил рукоятку руки на NCR «S кассовых аппаратов с электрическим двигателем пяти лет назад.)

Один аспект изобретения заключался в реализации того, что относительно небольшой двигатель, приводимый в действие более высоким напряжением и током, чем это было бы возможно для непрерывной работы, мог выдавать достаточно мощности, чтобы проворачивать двигатель для запуска. При требуемых уровнях напряжения и тока такой двигатель сгорит за несколько минут непрерывной работы, но не за несколько секунд, необходимых для запуска двигателя. Стартеры были впервые установлены Cadillac на серийные модели в 1912 году, и позже в том же году такая же система была принята на вооружение Lanchester . [3] Эти стартеры также работали как генераторы, когда двигатель работал, концепция, которая сейчас возрождается в гибридных транспортных средствах .

Хотя электрический стартер должен был занять доминирующее положение на автомобильном рынке, в 1912 году существовало несколько конкурирующих типов стартеров, [3] с автомобилями Adams, SCAT и Wolseley с прямым воздушным стартером, а Sunbeam представила воздушный стартер с аналогичными двигателями. подход к тому, который используется для электрических стартеров Delco и Scott-Crossley (то есть зацепление с зубчатым кольцом на маховике). У автомобилей Star и Adler были пружинные двигатели (иногда называемые часовыми двигателями), которые использовали энергию, запасенную в пружине, проходящей через редуктор. Если автомобиль не заводится, ручку стартера можно использовать, чтобы завести пружину для следующей попытки.

Форд Модель T полагался на ручных кривошипах до 1919 года; в течение 1920-х годов электрические стартеры стали почти универсальными для большинства новых автомобилей, облегчая управление автомобилем женщинам и пожилым людям. До 1960-х годов автомобили все еще поставлялись с ручками стартера, и это продолжалось намного позже для некоторых марок (например, Citroën 2CV до конца производства в 1990 году). Во многих случаях кривошипы использовались для установки времени, а не для запуска двигателя, поскольку увеличение рабочего объема и степени сжатия делали это непрактичным. Автомобили коммунистического блока, такие как Ladas, часто еще в 1980-х годах имели заводной двигатель.

Для первых примеров производства немецкого турбореактивных двигателей позже во время Второй мировой войны, Норберт Ридель разработал небольшой двухтактный, встречно-близнец бензинового двигатель , чтобы начать оба Junkers Jumo 004 и BMW 003 самолета газовых турбин в качестве формы дополнительного блока питания к заставить вращаться центральный шпиндель каждой конструкции двигателя - они обычно устанавливались в самой передней части турбореактивного двигателя и сами запускались с помощью троса, чтобы заставить их работать во время процедуры запуска реактивных двигателей, на которые они были установлены.

До изобретения Chrysler в 1949 году комбинированного переключателя зажигания и стартера с ключом [4] стартер часто приводился в действие водителем, нажимающим кнопку, установленную на полу или на приборной панели. У некоторых автомобилей была педаль в полу, которая вручную сцепляла ведущую шестерню стартера с зубчатым венцом маховика, а затем замыкала электрическую цепь на стартер, когда педаль достигала конца своего хода. Тракторы Ferguson 1940-х годов, в том числе Ferguson TE20 , имели дополнительное положение на рычаге переключения передач, которое включало выключатель стартера, обеспечивая безопасность, предотвращая запуск тракторов на передаче. [5]

Стартер – это устройство относительно маленьких размеров, которое, в силу своей конструкции, преобразовывает электрический поток энергии в механический. Из самого названия следует, что служит деталь для запуска двигателя.

Визуально, стартер – это небольшой мотор постоянного тока, который имеет механический привод. Он запускает первичное движение коленвала с частотой, необходимой для запуска ДВС и является обязательно составляющей электрического оборудования транспортного средства.

Если разбирать структуру стартера более детально, то можно понять, что он выглядит как четырехполюсный двигатель. Питает такой мотор аккумулятор автомобиля – сразу после поворота ключа зажигания, на клемму реле поступает ток. Мощность у элемента бывает разная, но производители предусматривают для большинства бензиновых ДВС стартеры на 3кВт. Напряжение от АКБ автомобиля значительно усиливает работу электромотора.

Поскольку, в идеале, стартер – единственный способ завести двигатель, автомобильные производители изобретают массу дополнительных функций и блокирующие механизмы для повышения безопасности при запуске двигателя и снижения риска угона.

Виды стартеров

Среди всего спектра автомобильных деталей выделяют только два типа стартеров двигателя:

Без редуктора. Не имея редуктора, такие детали обладают возможностью прямого воздействия на шестерню. Кроме того, после момента получения тока на контроллер, стартер обеспечивает более быстрое зажигание, за счет мгновенной цепкости шестерни и маховика. Такие устройства имеют большое преимущество в виде простой конструкции, легкой возможности ремонта и очень низкой вероятности поломки из-за влияния электричества. Однако среди недостатков автомобилисты выделяют иногда перебойную работу в условиях низкой температуры.
С редуктором. Казалось бы, после большого списка преимуществ безредукторного стартера, выбор можно остановить, но нет. Большинство специалистов настаивают на эксплуатации стартера с редуктором. За счет последнего эффективная работа возможна, даже если заряд АКБ на исходе. Сниженная потребность тока усиливается наличием постоянных магнитов. Подобный тандем снижает вероятность проблем с обмоткой практически к нулю. С другой стороны, продолжительная эксплуатация такого устройства чревата поломками основной шестерни. Хотя чаще к этому приводит производственный брак.

Конструкция стартера

Деталь представляет собой небольшой четырехполосный электромотор. Он обеспечивает начальное вращение коленвала, чтобы задать необходимые обороты двигателю. В большинстве случаев для работоспособности узла достаточно мощности в 3…4 кВт. Электродвигатель потребляет постоянное напряжение, питаясь от автомобильного аккумулятора. Подпитка происходит через несколько щеток.

Принято выделять две разновидности аппаратов:

Со встроенным редуктором. Большинство специалистов рекомендует применять именно этот вид, так как работает стартер такой со сниженной потребностью тока, при большей эффективности. Данная конструкция запускает вращение коленчатого вала даже при сниженном заряде аккумуляторной батареи. Присутствие магнитов постоянного действия позволяет свести возможные проблемы с обмоткой к минимуму. Однако, во время долгого прокручивания появляется риск выхода из строя ведущей шестеренки. Это случается в большинстве случаев по причине производственного брака.
Без редуктора. Отсутствие промежуточного узла в виде редуктора обеспечивает передачу вращения напрямую от стартера к коленвалу. Принцип работы стартера данной конструкции схож с предыдущим, но за счет простоты комплектации имеет повышенную ремонтопригодность. Необходимо отметить, что в такой конструкции во время подачи напряжения на узлы осуществляется мгновенное сцепление шестерен, что приводит к более быстрому зажиганию. Такие стартеры имеют большую выносливость, при этом выход из строя их происходит реже, чем редукторных аппаратов. Отрицательной старой является слабая работоспособность при низких температурах.

Одним из прогрессивных новшеств конструкции является наличие планетарного редуктора Джеймса. Он обеспечивает старт легковых бензиновых силовых установок до 4,5…5,0 л, дизельных моторов до 1,8…2,0 л, а также небольших современных грузовиков. При этом общая масса узла снижена в отдельных моделях до 40%.

Внутреннее устройство

ДВС генерирует энергию для работы при помощи оборотов коленвала. Другие электрические системы транспортного средства работают от этой же энергии. Чтобы запустить ТС с неподвижной точки необходимо правильное взаимодействие электродвигателя и внешнего источника – аккумулятора.

Общий тандем обеспечивается благодаря некоторым составляющим:

Якорь. Имеет запрессованный сердечник и несколько коллекторных пластин. Основа изготовляется из легированной стали.
Щетки и держатели. По ходу главного цикла, щетки способствую повышению мощности. В первую очередь, служат для подачи рабочего напряжения на набор пластин якоря.
Реле. Главное назначение втягивающего реле – подача питания от зажигания и выталкивание обгонной муфты. Производители предусмотрели в структуре несколько силовых контактов и специфичную перемычку.
Электромотор. Включает несколько сердечников и обмотки возбуждения; имеет форму цилиндра.
Бендикс и шестерня. Главный рабочий механизм стартера, который перенаправляет момент вращения на венец маховика ДВС через шестерню при помощи роликового механизма. После запуска система разрывает связь венца маховика и приводной шестерни, сохраняя работоспособность всего устройства.

Подобным образом устроено большинство автомобильных стартеров, хотя могут быть некоторые отличия. В целом, если разобрать элемент, можно насчитать порядка 50 различных составляющих компонентов.

Чаще всего отличия между разными устройствами заключаются в механизме рассоединения шестерен.

В автомобилях с АКПП стартер может иметь несколько дополнительных обмоток, чтобы предотвратить запуск мотора при ходовой позиции селектора.

Инерционный механизм стартера

1. Конец вала стартера имеет пологую резьбу, на которую навинчена пусковая шестерня. При включении стартера его вал начинает вращаться, а шестерня по инерции остается в покое, поэтому шестерня как бы свинчивается с вала и входит в зацепление с маховиком. Пока стартер вращает двигатель, шестерня находится в зацеплении. Когда двигатель заведется, его скорость становится выше скорости стартера и шестерня снова навинчивается на вал, выходя из зацепления (см. Рис. 4.16).

Рис. 4.16 Пример инерционной передачи

Скорость выхода шестерни из зацепления обычно очень велика, поскольку двигатель быстро набирает обороты, поэтому для смягчения удара на конец вала надета пружина.

2. В зависимости от назначения, в практике находят применение различные виды инерционных приводов. На Рис. 4.17 показан один из таких видов. Подвижная шестерня установлена на резьбовой втулке, имеющей шлицевое соединение с валом стартера. Втулка может перемещаться вдоль вала, упираясь в пружину, смягчающую удары.

Рис. 4.17. Привод типа “S”

Движение шестерни в одну сторону ограничено пружиной и жестким упором. Движение в другую сторону ограничено упором в основную пружину.

Ограничительная пружина шестерни, надетая на вал стартера, предназначена для предотвращения случайного входа шестерни в зацепление с маховиком из-за вибраций, возникающих при работе двигателя.

Стартер M45G фирмы Lucas (см. Рис. 4.18) имеет несколько иной тип инерционного привода, в котором шестерня для входа в зацепление движется по направлению к стартеру.

Диаметр: 114.3 мм

Применение: мощные бензиновые двигатели

Пусковой момент: 27 Нм при токе 460А

Число витков обмотки якоря: 37

Рис. 4.18 Стартер Lucas M45G

На Рис. 4.19 показан привод LucasEclipse, подобный американскому варианту Bendix.

Рис. 4.19 Привод Lucas Eclipse

Принцип работы

Автомобильный стартер относится к ряду электромеханических приспособлений ТС. В основе лежит преобразование природы одной энергии в другую, и чтобы в итоге завести двигатель, происходят следующие процессы:

Ток попадает на обмотку тягового реле после прохождения по реле стартера, исключительно после замыкания контакта замка зажигания.
Якорь взаимодействует с бендиксом. Через втягивающее реле внутри мотора бендикс заставляет венец маховика и шестерню сцепиться.
При достижении верхней точки, контакты взаимодействуют для передачи напряжения к обмотке стартера.
Движение вала провоцирует запуск ДВС. В момент, когда скорости маховика и вала отличаются в положительную сторону, зацепление прекращается и бендикс возвращается в стартовую позицию за счет пружины.
Подача энергии прекращается при повороте ключа.

ПРИНЦИП РАБОТЫ И СХЕМА ВКЛЮЧЕНИЯ СТАРТЕРА

Двигатель внутреннего сгорания начинает самостоятельно работать при условии, что его коленчатый вал вращается с определенной (пусковой) частотой, при которой обеспечивается нормальное протекание процессов смесеобразования, воспламенения и сгорания топлива. Пусковая частота вращения бензиновых двигателей составляет 40-50 об/мин. У дизелей необходимо вращать коленчатый вал с большей частотой (100-250 об/мин), так как при медленном вращении сжимаемый воздух не нагревается до не- обходимой температуры и топливо, впрыснутое в камеру сгорания, не вос- пламеняется.Эти частоты вращения взяты для примера при плюсовой температуре окружающего воздуха. При минусовых температурах скорость вращения необходима большая. Стартер — устройство, обеспечивающее вращение коленчатого вала с пусковой частотой. При прокручивании двигателя стартер должен преодо- леть момент сопротивления, создаваемый силами трения и компрессией, а при включении — и момент инерции вращающихся частей двигателя. Со- ставляющие, которые определяют развиваемый стартером крутящий мо- мент, зависят от объема и конструкций двигателя, числа цилиндров, сте- пени сжатия, вязкости масла и частоты вращения. Стартер состоит из электродвигателя постоянного тока, механизма привода и механизма управления. Конструкция электродвигателей почти одинакова у всех стартеров. Статоры стартеров изготовляются либо из постоянных магнитов четырех- или шестиполюсными(нового образца) либо последовательного возбуждения четырехполюсными обмотками. Для уменьшения частоты вращения якоря в режиме холостого хода применяют электродвигатели смешанного возбуждения. Передача крутящего момента от стартера к коленчатому валу осущест- вляется через шестерню, находящуюся в зацеплении с зубчатым венцом маховика. Для увеличения крутящего момента на коленчатом валу приме- няется понижающая передача с передаточным числом 10-15. Шестерня стартера должна находиться в зацеплении с зубчатым вен- цом только во время пуска двигателя. Для этого шестерня и вал электро- двигателя снабжены шлицами, которые допускают осевое перемещение шестерни по валу для сцепления и расцепления ее с зубчатым венцом махо- вика. Перемещение шестерни в современных стартерах осуществляется электромагнитным реле, подвижной сердечник которого через рычаг пере- дает на шестерню осевое усилие. Работой электромагнитного реле управ- ляет водитель через замок зажигания и разгрузочное реле. После пуска частота вращения коленчатого вала достигает 1000 об/мин. Если при этом вращение будет передаваться на якорь стартера, его частота вращения повысится до 10000-15000 об/мин. Даже при кратковременном увеличении частоты вращения якоря до такой величины (пока водитель не отключит стартер) возможен разнос якоря. Для предохранения якоря стар- тера от разноса усилие от вала якоря к шестерне привода у большинства стартеров передается через муфту свободного хода (бендикс). Муфта обеспечивает передачу крутящего момента только в одном направлении — от вала якоря к маховику. На автомобилях применяют стартеры с электромагнитным включением и дистанционным управлением. Принцип работы стартера заключается в следующем: При замыкании контактов замка зажигания по втягивающей обмотке электромагнита протекает ток, плунжер электромагнита втягивается и включается удерживающая обмотка электромагнита. плунжер электромагнита и соединенный с ним рычаг (вилка) перемещает шестерню бендикса. Одновременно плунжер давит на пластину, которая в момент ввода шестерни в зацепление с венцом маховика замыкает контакты. Ток через замкнутые контакты поступает в обмотку электродвигателя, и якорь начинает вращаться.

Схема включения стартера

После пуска двигателя водитель с помощью замка зажигания разрывает цепь 50 обмотки электромагнита. Под действием пружины размыкаются контакты электромагнита, и шестерня бендикса возвращается в исходное положение.

Читайте также: