Стартер устройство и принцип работы: Устройство и принцип работы стартера

📝 Устройство и принцип работы автомобильного электростартера

Автомобильный электростартер — это коллекторный электродвигатель со вспомогательными элементами, предназначенный для запуска двигателя внутреннего сгорания. Электрическая система запуска изобретена более 100 лет назад, и с тех пор кардинально не изменилась. Стартерами оснащается практически вся техника с ДВС — автомобили, тракторы, мотоблоки, грузовики, мотоциклы, садовые газонокосилки, мобильные генераторы. Этот материал посвящён конструктивным и эксплуатационным особенностям электростартера.

История изобретения электрического стартера

---

Первые автомобили с двигателем внутреннего сгорания не оснащались электростартерами. Для их запуска предусматривался рычаг, который надо было вставлять в коленчатый вал, с силой проворачивать, а после запуска мотора своевременно вытащить. Такая «система» была крайне неудобной, для многих непосильной, и травмоопасной. В 1910 году «кривой стартер» убил близкого друга Генри Мартина Лиланда — основателя автомобильного бренда Cadillac.

Смерть друга мотивировала талантливого инженера, и он задался целью сделать запуск автомобильного двигателя удобнее, легче и, самое главное, безопасным. Но у него практически ничего не получилось. Совместно со своими инженерами он создал нечто похожее на стартер. Но это было очень громоздкое устройство, которое не годилось для практического применения.

Тогда он обратился к Чарльзу Кеттерингу, который был изобретателем, инженером, предпринимателем и обладателем 186 патентов. Уже в 1912 году первые стартеры появились на автомобилях Cadillac. Позже изобретение перекочевало на многие другие автомобили и является незаменимым до сих пор.

Типовая конструкция стартера

---

Электрическая система запуска ДВС — это комплект оборудования, которое позволяет запускать двигатель с места водителя, используя энергию, накопленную в аккумуляторной батарее. Существует в разных конфигурациях, различающихся конструктивными особенностями отдельных узлов и механизмов. В рамках данного материала рассмотрена наиболее распространённая система запуска ДВС — редукторный стартер с обгонной муфтой и тяговым реле.

Система состоит из следующих компонентов:

1. Редукторный электродвигатель с муфтой свободного хода.
2. Тяговое реле.
3. Сигнальная цепь.
4. АКБ.
5. Силовые провода.

Сигнальная цепь — служит для удобного управления системой запуска ДВС с места водителя. Состоит из одного сигнального провода, второстепенного реле и замыкающего устройства. В роли последнего может выступать замок зажигания или кнопка. Во время активации системы через сигнальный провод подаётся напряжение с АКБ на тяговое реле. Второстепенное реле нужно для того, чтобы не подгорали контакты в замке зажигания.

АКБ — аккумуляторная кислотная батарея стартерного типа (чем отличается от тяговых АКБ). Основным параметром является пусковой ток. Это основной критерий выбора аккумулятора для автомобиля. Вопреки расхожему заблуждению, ёмкость АКБ — не главная характеристика стартерной батареи. Хотя эти два параметра зависят от размеров и типа АКБ в равной степени.

Силовые провода — служат для подачи пускового тока на стартер. Поскольку его величина достигает сотен ампер, эти провода имеют серьёзное поперечное сечение. Минус силового питания подаётся на стартер через общую «массу». Обычно это толстый провод, подсоединённый к двигателю или кузову автомобиля. Плюс силового питания подаётся по отдельному проводу, который подсоединён к соответствующему выводу на тяговом реле.

Основные компоненты электрической системы запуска ДВС — электродвигатель и тяговое реле. Их устройство и принцип работы рассмотрим более детально.

Устройство редукторного электродвигателя с муфтой свободного хода

---

 

Устройство автомобильно электростартера

Эта часть стартера состоит из следующих элементов:

1. Якорь (36) с обмотками и коллектором (32).
2. Щёточный узел (31) с четырьмя щётками, которые постоянно прижимаются к коллектору пружинами.
3. Постоянные магниты (34). В некоторых стартерах используется статор — обмотки, которые создают магнитное поле при протекании электрического тока.
4. Силовой провод питания электродвигателя (заходит в корпус от контакта 23).
5. Редуктор (на данном изображении отсутствует) — служит для уменьшения скорости вращения вала стартера и значительного увеличения крутящего момента.
6. Бендикс (7) — служит для передачи крутящего момента от якоря стартера на маховик ДВС. Вводится в зацепление с венцом маховика посредством шестерни (4). После запуска позволяет ДВС и электродвигателю вращаться независимо друг от друга.
7. Корпус (30) — герметичный, крепится к двигателю через фланец двумя или тремя болтами.

Якорь и ведомый вал электродвигателя вращаются на бронзовых втулках (2, 26). Благодаря подшипникам скольжения стартер крутит бодро (если крутит туго, вяло — читайте этот материал). Бендикс может перемещаться на валу за счёт червячной передачи (на рисунке не обозначена, но есть — шестерня со спиральными зубьями). Перемещение бендикса вперёд ограничено стопорным кольцом (3).

Устройство тягового реле

---

Втягивающее реле (как его проверить) состоит из следующих основных элементов:

1. Якорь (14) с пружиной (13).
2. Шток (17).
3. Втягивающая обмотка (17).
4. Удерживающая обмотка (16).
5. Контактная пластина (21).
6. Силовые контакты (23).
7. Сигнальный контакт. На рисунке не показан, но находится обычно рядом с силовыми болтами на тыльной стороне тягового реле.

Два положения тягового реле

В большинстве конструкций тяговое реле крепится к корпусу стартера и составляет с ним один узел. Якорь втягивающего воздействует на бендикс посредством рычага (11).

Принцип работы стартера

---

Электростартер работает по следующему принципу:

1. В исходном состоянии плюс от АКБ постоянно подаётся на разомкнутый контакт замка зажигания и один из силовых контактов втягивающего реле.
2. Когда водитель переводит ключ зажигания в положение «старт» (или нажимает на кнопку запуска ДВС), плюс питания поступает с АКБ через замок зажигания и второстепенное реле на втягивающую обмотку.
3. Втягивающая обмотка вырабатывает мощное электромагнитное поле, которое воздействует на якорь тягового реле. В результате якорь перемещается внутрь устройства, преодолевая усилие пружин.
4. Перемещаясь, якорь давит на шток с контактной пластиной, благодаря чему она замыкает между собой силовые контакты. Плюс с АКБ проходит через эту пластину и поступает на щётки электродвигателя. Последний начинает вращаться.
5. В это же время активируется удерживающая обмотка, а втягивающая деактивируется. Это реализовано за счёт хитрой схемы подключения обмоток. Когда замыкается контактная пластина, электрический ток идёт на удерживающую обмотку в обход втягивающей.
6. Одновременно с этим якорь посредством рычага перемещает вперёд бендикс. Его шестерня вводится в зацепление с венцом маховика.
7. Крутящий момент, вырабатываемый электродвигателем, передаётся коленчатому валу ДВС.
8. После нескольких вращений двигатель запускается и начинает вращаться быстрее вала стартера.
9. Срабатывает обгонная муфта. Ролики внутри неё смещаются под воздействием центробежной силы и начинают проскальзывать. Теперь маховик двигателя и стартер вращаются независимо друг от друга.
10. Услышав звук запущенного двигателя, водитель отпускает ключ зажигания или кнопку.
11. Удерживающая обмотка тягового реле обесточивается (когда она не совсем исправна, стартер отключается самопроизвольно раньше времени).
12. Не удерживаемый более магнитным полем якорь тягового реле возвращается в исходное положение под воздействием пружины.
13. Контактная пластина тоже возвращается в исходное положение пружиной (иногда она приваривается к силовым контактам, из-за чего стартер не отключается после запуска двигателя). Силовые контакты размыкаются, электродвигатель стартера обесточивается и останавливается.
14. Одновременно с этим якорь тягового реле толкает рычаг привода бендикса. Последний выводится из зацепления с маховиком и возвращается в исходное положение.
15. Все элементы системы запуска возвращаются в исходное положение и остаются в нём до следующего запуска двигателя.

Если у вас остались вопросы по устройству и принципу работы автомобильного электростартера, задавайте их в комментарии ниже. Я с удовольствием на них отвечу лично.

Реле втягивающее: управление работой стартера

22.11.2017 #Реле втягивающее # Стартер

Реле втягивающее: управление работой стартера

Электрический автомобильный стартер управляется с помощью специального устройства, расположенного на его корпусе — втягивающего (или тягового) реле. Все о втягивающих реле, их конструкции, типах и принципе работы, а также о верном подборе и замене реле в случае его поломки — читайте в данной статье.

Что такое втягивающее реле стартера?

Втягивающее реле стартера (тяговое реле) — узел автомобильного электрического стартера; совмещенный с контактной группой соленоид, обеспечивающий подключение электродвигателя стартера к аккумуляторной батарее и механическое соединение стартера с венцом маховика при запуске двигателя.

Втягивающее реле входит в механическую и электрическую части стартера, управляя их совместной работой. На данный узел возлагается несколько функций:

• Подвод привода стартера (бендикса) к зубчатому венцу маховика при запуске двигателя и его удерживание вплоть до момента отпуска ключа зажигания;
• Подключение электродвигателя стартера к аккумуляторной батарее;
• Отвод привода и отключение стартера при отпуске ключа зажигания.

Тяговое реле хотя и работает в составе стартера, но является отдельным узлом, который играет важную роль в работе системы пуска двигателя.

Любая неисправность этого узла значительно затрудняет запуск двигателя или делает его невозможным, поэтому как можно скорее необходимо выполнить ремонт или замену. Но прежде, чем покупать новое реле, следует разобраться в его типах, особенностях и принципе работы.

Конструкция, типы и особенности втягивающих реле

Устройство втягивающего реле стартера

В настоящее время на электростартерах используются одинаковые по конструкции и принципу работы втягивающие реле. Этот узел содержит два взаимосвязанных устройства — силовое реле и включающий его (а заодно и подводящий бендикс к маховику) соленоид с подвижным якорем.

Основу конструкции составляет цилиндрический соленоид с двумя обмотками — большой втягивающей и намотанной поверх нее удерживающей. На задней части соленоида располагается корпус реле, выполненный из прочного диэлектрического материала. На торцевой стенке реле располагаются контактные болты — это клеммы высокого сечения, через которые выполняется подключение стартера к аккумуляторной батарее.

Болты могут быть стальными, медными или латунными, применение таких контактов обусловлено высокими токами в цепи стартера при пуске двигателя — они достигают 400-800 А и более, и простые клеммы при таком токе просто расплавились бы.

Внутри соленоида располагается подвижный шток, который со стороны реле несет контактный диск — круг из латуни или другого сплава. Шток пружиной отведен от контактных болтов, поэтому в нерабочем положении цепь разомкнута. Также внутри соленоида расположен массивный якорь, однако эта деталь не имеет жесткой фиксации и при необходимости легко вынимается. Якорь представляет собой металлический (стальной) стержень круглого сечения, он подпружинен и в нерабочем положении выступает из соленоида. На тыльном торце якоря предусмотрено углубление для упора в шток реле. На наружной части якоря выполнена проточка, отверстие, кронштейны или иное приспособления для соединения с вилкой привода стартера.

Вся эта конструкция помещена в металлический корпус (разборный или неразборный), на диэлектрическом корпусе реле располагаются клеммы для подключения узла к соответствующим электрическим цепям — силовой цепи, цепи замка зажигания и, если это предусмотрено, к цепи катушки зажигания. Реле жестко монтируется на корпусе стартера.

Тяговые реле, имея принципиально одинаковую конструкцию, делятся на два типа по функционалу (и количеству контактов со стороны реле):

• Только с функцией замыкания силовой цепи — подача напряжения от аккумуляторной батареи на электродвигатель стартера;
• С функцией замыкания силовой цепи и цепи катушки замыкания либо иного оборудования.

Реле первого типа имеет описанную выше конструкцию, а в реле второго типа предусмотрена дополнительная клемма с пружинящим контактом, который замыкается контактным диском. В реле первого типа есть только четыре клеммы — две силовых и две слаботочных (для подключения втягивающей и удерживающей обмоток), а в реле второго типа клемм уже пять — две силовых, две слаботочных и одна дополнительная.

Принцип работы тягового реле

Схема подключения втягивающего реле с дополнительным контактом и дополнительным реле стартера

Втягивающие реле всех типов имеют одинаковый принцип работы. В этом узле параллельно происходит три процесса.

При переводе ключа зажигания в положение включения стартера ток от аккумуляторной батареи подается на обе катушки соленоида — втягивающую и удерживающую. В соленоиде возникает магнитное поле, втягивающее якорь — он преодолевает сопротивление пружины и входит внутрь соленоида до упора. Двигаясь, якорь тянет вилку, которая, выступая в качестве рычага, подводит привод стартера с закрепленной на нем приводной шестерней к зубчатому венцу маховика — стартер механически соединяется с двигателем.

Также во время движения якорь своей тыльной стороной толкает шток. Закрепленный на штоке контактный диск упирается в контактные болты и замыкает цепь питания стартера — якорь стартера приходит во вращение, крутящий момент от него через бендикс поступает на маховик и коленчатый вал, двигатель запускается. Если в реле предусмотрен дополнительный контакт, то при его замыкании ток подается на катушку зажигания или какое-либо вспомогательное оборудование, необходимое для запуска двигателя.

При замыкании контактных болтов втягивающая обмотка оказывается закороченной (ее выводы замыкаются друг на друга), поэтому она перестает работать. Однако удерживающая обмотка все еще подключена к аккумуляторной батарее, и создаваемого ею магнитного поля достаточно для надежного удерживания якоря внутри соленоида.

После успешного запуска двигателя ключ зажигания возвращается в первоначальное положение, вследствие чего цепь удерживающей обмотки разрывается — в этот магнитное поле вокруг соленоида исчезает и якорь под действием пружины выталкивается из соленоида, а шток отводится от контактных болтов. Привод стартера отводится от венца маховика, а стартер отключается. Тяговое реле и весь стартер переводятся в положение готовности к новому запуску двигателя.

Вопросы выбора, ремонта и замены втягивающего реле

Общее устройство электростартера и место в нем втягивающего реле

Тяговое реле подвергается значительным электрическим и механическим нагрузкам, поэтому высока вероятность его выхода из строя даже при бережной эксплуатации. О неисправности данного узла свидетельствуют различные признаки — отсутствие характерного стука подвода привода стартера при включении зажигания, слабое вращение стартера при заряженной аккумуляторной батарее, «молчание» стартера при работающем подводе привода и другие. Также неисправности выявляются при прозвонке реле — обычно происходят обрывы обмоток, повышение сопротивления в силовой цепи вследствие обгорания и загрязнения контактов, и т.д. Определить неисправность помогают алгоритмы диагностики, обычно приведенные в инструкции к автомобилю. Зачастую выявленные проблемы устранить сложно или вовсе невозможно (как, например, обрыв втягивающей или удерживающей обмоток, поломка контактного болта и некоторые другие), поэтому реле проще и дешевле полностью заменить.

На замену следует выбирать только те типы и модели втягивающих реле, которые указываются производителем транспортного средства. Покупку нужно делать по каталожным номерам — только так можно уверенно поменять узел и заставить стартер работать в штатном режиме. Реле другого типа установить сложно или в принципе невозможно (вследствие неодинаковых габаритов), а если это и получится сделать, то стартер может работать некорректно или вовсе не выполнять свою главную функцию.

Для замены реле электростартер приходится демонтировать с двигателя и разбирать, зачастую — с применением специального инструмента. При монтаже нового реле нужно тщательно выполнять электрические соединения — провода предварительно зачищаются и скручиваются, при фиксации их на клеммах нужно обеспечить надежность, предотвратив искрение и нагрев. Все операции лучше выполнять в соответствии с рекомендациями, прописанными автопроизводителем в инструкции по ремонту и обслуживанию транспортного средства.

В дальнейшем тяговое реле, как и сам стартер, требуют лишь периодического осмотра и проверки согласно регламенту ТО. При правильном выборе и замене этот узел будет работать надежно и эффективно, обеспечивая уверенный запуск двигателя.

Другие статьи

#Рассухариватель клапанов

Рассухариватель клапанов: простая работа с клапанами

21. 06.2023 | Статьи о запасных частях

Замена клапанов двигателя внутреннего сгорания затрудняется необходимостью съема сухарей — для этой операции используются специальные рассухариватели клапанов. Все об этом инструменте, его существующих типах, конструкции и принципе действия, а также о его выборе и применении читайте в данной статье.

#Переключатель света с регулировкой шкалы

Переключатель света с регулировкой шкалы

14.06.2023 | Статьи о запасных частях

Во многих отечественных автомобилях ранних выпусков широко использовались центральные переключатели света с реостатом, позволяющим регулировать яркость подсветки приборов. Все о данных устройствах, их существующих типах, конструкции, работе, а также об их правильном выборе и замене читайте в статье.

#Пластина распределителя зажигания

Пластина распределителя зажигания: основа прерывателя контактного зажигания

07.06.2023 | Статьи о запасных частях

Одной из основных деталей распределителя зажигания является опорная пластина, отвечающая за функционирование прерывателя.