Какие элементы входят в цепь стартера

Виды, устройство и принцип работы стартера автомобиля

Для успешного запуска двигателя внутреннего сгорания необходимо устройство, которое придаст кривошипно-шатунному механизму начальный импульс, то есть провернет маховик до нужных оборотов. Таким устройством является стартер и именно он отвечает за пуск двигателя. В статье подробно рассмотрим устройство и принцип работы стартера автомобиля, а также его возможные неисправности.

Устройство стартера

Стартер автомобиля представляет собой электродвигатель. Он преобразует электрическую энергию от аккумулятора в механическую работу, которая приводит в движение маховик и коленчатый вал, для начала процесса движения поршней. Стартером оборудованы все двигатели.

Принцип работы устройства основан на законах физики, которые известны со школьной скамьи. Если между двумя полюсами магнита поместить проволочную рамку с двумя концами, а потом пустить через нее ток, то она начнет вращаться. Это и есть самый простой электродвигатель.

Простой автомобильный стартер представляет собой металлический корпус, в котором находятся четыре магнитных сердечника (башмаки). Эти магниты в корпусе и представляют собой статор электродвигателя. Раньше на башмаках наматывалась обмотка возбуждения, на которую подавался электрический ток от аккумулятора. То есть это был классический электромагнит. На современных же устройствах применяются обычные магниты.

Другой важной деталью устройства является якорь. Он представляет собой вал с напрессованным сердечником из электротехнической стали. В пазах сердечника находятся те самые рамки, которые будут вращаться вокруг полюсов магнита. Концы рамок соединены с коллектором, к которому подходят четыре щетки – две положительные от АКБ и две отрицательные, которые будут идти к массе.

В закрывающей задней крышке находятся щеткодержатели с пружинками, которые постоянно поддавливают щетки к коллектору для обеспечения контакта. Также в задней крышке установлена опорная втулка якоря или подшипник.

На металлическом корпусе находится входной контакт. К этому контакту подключается плюсовая клемма аккумулятора (+). Ток проходит по рамкам якоря и выходит на отрицательные щетки массы. Масса соединяется с отрицательной клеммой аккумулятора. Таким образом, создается магнитное поле вокруг рамок якоря и он вращается.

Плюсовой провод АКБ, который подходит к стартеру, значительно толще остальных. По этому проводу подается пусковой ток, равный примерно 400А.

Ток от аккумулятора на стартер не может подаваться постоянно. Он нужен только в момент запуска двигателя. Поэтому между плюсовым проводом аккумулятора и контактом стартера есть так называемый медный пятак, который замыкает контакты.

На валу якоря также выполнено шлицевое соединение, на котором находится направляющая втулка и бендикс с шестерней с возможностью осевого перемещения. Это движение обеспечивает контакт шестерни непосредственно с зубчатым венцом маховика. Простыми словами можно сказать, что бендикс подходит к маховику, проворачивает его, сколько это необходимо, а потом отходит обратно.

Но бендикс не перемещается по валу самостоятельно. Это делает другой электромагнит меньшего размера – втягивающее реле. От реле к шестерне подходит вилка, которая и толкает бендикс. К катушке втягивающего подается управляющий ток от аккумулятора через замок зажигания. При включении зажигания катушка намагничивается и втягивает сердечник. Этот сердечник, с одной стороны, связан с вилкой бендикса, с другой – с пятаками, замыкающими контакты электродвигателя. Когда напряжение с катушки втягивающего реле снимается, то вилка вновь втягивается обратно на место, а электродвигатель прекращает свою работу.

Якорь начинает вращение только тогда, когда шестерня уже вошла в зацепление с маховиком.

Основные компоненты

Таким образом, основными составляющими стартера можно назвать:

• магнитный статор;
• вал с якорем;
• втягивающее реле с компонентами (электромагнит, сердечник, контакты);
• щеткодержатель с щетками;
• бендикс с шестерней;
• вилка;
• элементы корпуса.

Принцип работы

Учитывая устройство стартера, рассмотрим его работу пошагово:

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

Устройство бендикса

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

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

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

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

Виды стартеров

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

Исходя из этого, стартеры делятся на:

• редукторные;
• простые (безредукторные).

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

Этот вид стартера имеет следующие преимущества:

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

Но такая конструкция сказывается на сложности ремонта.

Основные неисправности

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

С механическими узлами может быть связано:

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

Проблемы с электрикой:

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

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

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

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

Автомобильный стартер: устройство и принцип действия

Автомобильные стартеры можно классифицировать по множеству признаков, но основным является наличие встроенного редуктора.

В конструкциях стартеров с редуктором между якорем электродвигателя и шестерней, сидящей на выходном валу стартера, встраивается редуктор, понижающий частоту вращения в 3. 4 раза. При этом частота вращения вала электродвигателя может быть повышена до 15000 . 20 000 мин-1 в режиме холостого хода. Блок электродвигателя представляет собой механизм с малыми размерами, высокой частотой вращения и низким моментом. Конструктивно редукторы могут быть выполнены простыми рядными с внешним или внутренним зацеплением, а также планетарными. Наиболее перспективным является так называемый планетарный редуктор Джемса, применяемый для передачи движения с небольшими замедлениями (5. 7). Его достоинствами является симметричность передаваемых усилий, компактность и высокий КПД, превосходящий КПД соответствующих простых редукторов. Стартер применяется не только на легковых автомобилях с бензиновыми двигателями с объемом до 5 литров или дизельными с объемом до 2 литров, но и на современных грузовиках. Стартер имеет меньшие размеры и на 40% меньшую массу чем традиционные стартеры, спроектированные для тех же целей и обеспечивает эквивалентную или большую мощность.

Стартер состоит из:

3 — корпуса с полюсами и катушками обмотки возбуждения 22 ,

23 – якоря с коллектором 1 ,

электромагнитного втягивающего реле 4 ,

муфты свободного хода (бендикса) 15 с шестерней 11 ,

крышек 6 , 17 (со стороны привода; часто выполнены, как единая целая отливка) и 2 (со стороны коллектора),

щеточного узла 24 со щеткодержателями 25 ,

сердечника втягивающего реле 5 , вилки 7 , демпфера 8 и 9 , втулок 21 , 16 и 12 , редуктора.

Редуктор , в свою очередь, состоит из шестерней 10 , планетрного кольца (планетарки) 18 , вала 14 , набора стопоров 13 , корпуса 19 .

Корпус стартера является частью магнитной системы электродвигателя, служит несущей конструкцией для крышек, воспринимает вращающий момент и передает его элементам крепления стартера на двигателе. Корпус выполняют из цельнотянутой трубы или стальной полосы с последующей сваркой стыка. К корпусу винтами или заклепками прикреплены полюсы. Полюсы могут быть выполнены в виде статорной обмотки (медной или алюминиевой) или постоянных магнитов.

Якорь стартера имеет шихтованный сердечник в виде пакета стальных пластин толщиной 1,0. 1,2 мм, что уменьшает потери на вихревые токи. Крайние пластины пакета из электроизоляционного картона предохраняют от повреждения изоляцию лобовых частей обмотки якоря. Лобовые части обмотки якоря укрепляют бандажами из нескольких витков проволоки, хлопчатобумажного шнура или стекловолокнистого материала, пропитанного синтетическими смолами. Лобовые части секций изолируют одну от другой электроизоляционным картоном или полимерными трубами. Концы секций обмотки якоря укладывают в прорези петушков коллекторных ламелей, чеканят и соединяют с коллекторными ламелями пайкой.

Втягивающее реле стартера имеет две обмотки: втягивающую и намотанную на нее удерживающую, которые расположены на латунной втулке. В ней свободно перемещается стальной сердечник. Удерживающая обмотка рассчитана только на удержание якоря в притянутом состоянии. Она наматывается проводом меньшего сечения и имеет самостоятельный вывод на массу. Удерживающая обмотка работает длительное время и больше нагревается. Втягивающая обмотка подключена параллельно силовым контактам реле. При включении реле она совместно с удерживающей обмоткой создает необходимую силу притяжения.

Для предотвращения разноса якоря после пуска ДВС на валу стартера устанавливают муфту свободного хода (бендикс), которая передает усилие от якоря к шестерне и проскальзывает, когда шестерня вращается маховиком двигателя. В двух словах: при включении стартера крутящий момент от наружной ведущей обоймы передается роликами на внутреннюю обойму при заклинивании роликов. Как только двигатель будет запущен наружная обойма станет ведомой (ведущим будет зубчатый венец маховика), ролики расклиниваются и муфта начинает пробуксовывать.

Общее взаимодействие элементов конструкции стартера при запуске двигателя следующее: сердечник втягивающего реле, втягиваясь магнитным полем обмоток, перемещает вилку и связанную с ним муфту привода (бендикс). При этом шестерня бендикса входит в зацепление с венцом маховика двигателя. Подвижной контакт втягивающего реле замыкает цепь батарея -стартер, и якорь последнего начинает вращаться. Если шестерня не вошла в зацепление с венцом маховика (так называемое «утыкание» шестерни стартера в зубцы венца маховика), то вилка будет продолжать перемещаться, сжимая пружину бендикса. Как только якорь начнет вращаться, шестерня повернется и под действием пружины ее зубья войдут во впадины между зубьями венца маховика. Двигатель запуститься.

Наша компания предлагает качественный и быстрый ремонт и замену генераторов, стартеров для различных легковых автомобилей иномарок:

Устройство и принцип работы стартера

Большинство водителей очень быстро переходят от желания просто ездить к желанию проводить самостоятельно некоторые ремонтные работы своего авто. Для того чтобы совершенствовать свой автомобиль нужно знать принцип его работы и внутренне устройство. А приступить к изучению лучше с самого начала, то есть со стартера автомобиля – то, без чего движение ТС изначально невозможно.

Стартер, его назначение

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.

К примеру, некоторые модели автомобиля предусматривают запуск двигателя только при выжатом сцеплении. При АКПП включение стартера происходит, только если селектор находится в положении «parking».

Виды стартеров

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

1. 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.
2. 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.

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.

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:

1. Ток попадает на обмотку тягового реле после прохождения по реле стартера, исключительно после замыкания контакта замка зажигания.
2. Якорь взаимодействует с бендиксом. Через втягивающее реле внутри мотора бендикс заставляет венец маховика и шестерню сцепиться.
3. При достижении верхней точки, контакты взаимодействуют для передачи напряжения к обмотке стартера.
4. 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.
5. Подача энергии прекращается при повороте ключа.

Автомобильный стартер: устройство и принцип действия

Для того, чтобы запустить двигатель автомобиля, необходимо создать все условия, для возгорания топливной смеси. Значимым условием является минимальное вращение коленчатого вала. Для этого задействуется сторонний источник, в виде специального узла электромотора, именуемого «стартер». Управление стартером с точки зрения механики, осуществляется при помощи втягивающего реле. Таким образом, реле выполняет две основные функции: замыкает цепь для подачи электрического тока на обмотки электродвигателя и осуществляет зацепление шестерней узла с маховиком. Конструкция втягивающего реле выполнена из двух основных элементов: якоря и обмотки. Якорь имеет непосредственное соединение с механизмом запуска. Механизм исполнения, применяемый в стартерах автомобиля – носит название бендикс. Его основа представляет собой шестерню привода, которая передает вращающее усилие от электродвигателя к маховику. Классический вариант ее расположения на валу, соединение подвижное шлицевое. Обратная передача усилий блокируется при помощи обгонной муфты. После того, как двигатель запущен – вращение коленчатого вала в значительной степени превосходят те, что передает стартер. Если водитель не реагирует вовремя, чтобы отключить стартер, обратное усилие может вывести стартер из строя. Чтобы избежать подобных неприятностей, используется обгонная муфта. Если обороты вала превышают обороты ротора, то связь между ротором и бендиксом разрывается. Подключение стартера к бортовой сети автомобиля выполняется двумя цепями. Одна непосредственно от аккумуляторной батареи с помощью медного провода с широким сечением. Это необходимо из-за большой мощности стартера. Включение этой цепи осуществляется втягивающим реле, в результате самопроизвольная подача электрического тока на двигатель статора исключена. Вторая электрическая цепь питает втягивающее реле. Потребление электроэнергии в ней минимальное, поэтому достаточно обычных проводов. Разрыв цепи осуществляется в контактной группе замка зажигания. Каждая из цепей взаимосвязаны, при срабатывании первой, замыкается вторая цепь при помощи реле.

Принцип работы стартера

Поворачивая ключ в замке зажигания, напряжение подается на втягивающее реле, в нем возникает магнитное поле, которое воздействует на якорь. Он втягивается внутрь и двигает за собой бендикс по валу ротора. Шестеренка соединяется с зубчиками маховика. В функции втягивающего реле входит и размыкание первой цепи на электродвигатель. На внешней стороне двигателя располагаются два контакта для силовых кабелей. Когда напряжение подается на реле, якорь замыкает на пятаках и ток идет на двигатель. После того, как двигатель запущен, обгонная муфта разъединяет бендикс и вал. Вышеописанная схема работы стартера подразумевает непосредственную связь вала ротора и бендикса. Этот механизм считается устаревшим, так как электродвигатель должен быть значительных размеров, чтобы обеспечить достаточное усилие и передать его на вал двигателя. Современной считается схема, в которой присутствует редуктор. Он обеспечивает передаточное соотношение. За счет высокой скорости вращение удается достичь высокого тягового усилия. Отпадает необходимость в больших электродвигателях с низкими оборотами.

Планетарный редуктор стартера

Наибольшее распространение в современных автомобилях получили редукторы планетарного типа. Конструкция такого устройства отличается компактностью и высоким ресурсом долговечности. Отличие от обычного редуктора заключается в наличие дополнительного вала, на нем устанавливается бендикс. Прямая связь между валом двигателя и ротором стартера отсутствует – она выполнена с помощью промежуточного звена – редуктора. Традиционный вариант редуктора планетарного типа выполнен из солнечной (ведущей) шестерни и венца с зубчиками, а также водила с сателлитами. Все элементы соединены в едином корпусе. Все вышеперечисленные компоненты ведомые. Ведущая шестерня установлена на основном валу ротора. Венец не двигается и жестко фиксирован в корпусе. Вращение редуктора осуществляется с водилом, где установлен вал бендикса. Существуют и стартеры редукторного типа, в которых задействована цилиндрическая передача, но их конструкция более сложная и они получили не такое большое распространение, как механизм с планетарной передачей.

Самые частые виды неисправностей стартера

Все существующие поломки стартера автомобиля можно подразделить на два типа. Это механические неисправности и электрические. К первому типу относятся: Выгорание пятоков, износ и повреждение зубчиков на ведущей шестерне и износ подшипников, неисправности при движении якоря – его подклинивание, поломка обгонной муфты и клин бендикса. Устранение вышеуказанных проблем осуществляется с помощью полной заменой изношенных элементов или их восстановлением, если это возможно. Электрические неисправности в работе стартера считаются более серьезными, к ним относятся: износ контактных пластин коллектора и щеток; обрыв цепи в обмотке втягивающего реле или стартера; короткое замыкание в цепях обмотки. Замена щеток новыми не представляет серьезных сложностей, в то время как неисправности в коллекторе – достаточно тяжелая поломка. Требуется полная замена пластин и их припаивание. Если возникает обрыв или замыкание в катушках обмоток, то с такой неисправностью под силу справиться только опытному мастеру. Чаще всего в таком случае быстрее и дешевле осуществить полную замену стартера новым. При возникновении неисправностей электрического типа в реле – ремонт не производится, устанавливается новое реле. Говоря о стартерах автомобиля редукторного типа, то слабым местом этого узла считается зубчатый венец. Все дело в том, что многие автопроизводители изготавливают его из пластика. Это влечет за собой снижение ресурса и последующей поломки. Ремонт стартера осуществляется путем полной замены венца, в ряде случаев, можно продлить срок службы этого узла, установив аналогичные запчасти из металла.