Пневматический стартер двигателя устройство
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 :)
Hatraco поставляет разработанные Tech Development Inc. воздушные и газовые стартеры для поршневых двигателей
Стартеры газовых турбин
Стационарные газотурбинные двигатели в ряде случаев оснащаются стартерами, разработанными для авиационных
двигателей. Турбинный стартер TurboStart специально создан для стационарных газотурбинных двигателей.
Эффективность производства стартеров для стационарных двигателей обусловливает меньшую закупочную цену.
Стартеры также обеспечивают низкие эксплуатационные затраты. Отсутствие необходимости впрыска масла в поток
подаваемого воздуха и простота конструкции одноступенчатой планетарной передачи исключает необходимость
технического обслуживания. Кроме воздушных систем запуска заказчикам предлагаются также гидравлические стартеры.
Hatraco поставляет стартеры для GE, Allison, DresserRand, Kongsberg, Kawasaki, Pratt & Whitney, Rolce-Royce, Solar и Volvo.
Поршневые стартеры
В 1979 году TDI впервые представила на рынок пневмостартеры для поршневых двигателей, обеспечив их надежный
запуск в самых жестких условиях. В настоящее время турбостартеры TurboTwin и TurboStart компании TDI широко
используются в нефтегазовой отрасли, в судовых двигателях и на морских платформах, в энергоблоках
и на горнодобывающих предприятиях по всему миру.
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.
Современные системы Start-Stop запускают бензиновые моторы, воспламеняя искрой сжатую топливно-воздушную смесь – стартер не нужен. Когда-то в автомобилях использовался стартер-генератор, прокручивающий коленвал ремнем навесного оборудования.
Мы подробно рассказали, как работает автомобильный стартер. Все об устройстве – в видео и статье:
Устройство стартера
В статоре стартера установлены постоянные магниты. Ток подается на обмотку через щеточный узел. Щетками выступают графитовые стержни.
Также стартер не обходится без редуктора, который облегчает стартер и дает возможность использовать менее мощный электромотор. Редуктор увеличивает крутящий момент, который развивает электромотор, при этом уменьшая скорость вращения.
В современных авто не используются безредукторные стартеры, причина – в высоком энергопотреблении безредукторных стартеров с установленными в них электромагнитами.
На валу, установленном на выходе из редуктора, есть бендикс – шестерня с обгонной муфтой. Шестерня выдвигается и цепляется с венцом маховика, и вращение стартера передается на коленвал. После запуска мотора маховик вращается в разы быстрее, чем вращался стартер. Стартер не выходит из строя благодаря обгонной муфте – вращение маховика не передается на вал редуктора и стартер.
Основные неисправности стартера
Выход стартера из строя приводит к тому, что двигатель не запускается. Причем стартер может прокручиваться, а коленвал – нет. В таком случае:
Редукторный стартер выйдет из строя за несколько минут, если будет вращаться от маховика заведенного мотора. В случае, если хорошо прогретый мотор запускается плохо, проверьте втулки и подшипники стартера: иногда они расширяются из-за нагрева и подклинивают вал якоря.
Используйте плюсовый провод и дотрагивайтесь по очереди до:
• контакта втягивающего реле – бендикс должен выдвигаться вперед;
• силового контакта стартера – начнут вращаться вал стартера и бендикс;
• одновременно – сперва контакта реле, после – верхнего силового контакта стартера. Бендикс выдвинется и начнет вращение (вместе с валом).
Читайте также: