Как работает стартер в машине: все намного проще, чем вы думаете!
Стартер — это простой электродвигатель. Ток подается на ротор, известный как «якорь», через мощные медно-графитовые щетки. Магнитное поле статора создается либо электромагнитами, либо постоянными магнитами. Электрическая схема большинства современных стартеров имеет мало различий. Все стартеры подключаются к электрической системе автомобиля в трех точках: силовой плюс от аккумулятора, корпус в качестве минуса и управляющий плюс от замка зажигания. Основные различия между стартерами заключаются в их мощности, которая выражается в размерах.
Устройство стартера
Современный стартер состоит примерно из 50 компонентов. Обсудим его структуру и определим ключевые составляющие:
- Цилиндрический корпус включает четыре магнитных сердечника, известных как «башмаки». Ранее стартер использовал обмотку возбуждения, которая также получала ток от батареи. Сегодня, однако, ее заменили постоянными магнитами, выполняющими роль электродвигателя статора;
- Корпус оборудован передней и задней крышками. В них находятся латунные или медные подшипники, служащие опорой для вала стартера;
- Якорь включает сердечник и несколько напрессованных на стартерный вал пластин. На них намотаны стартерные обмотки, связанные в цепь. Обмотки соединены с коллектором на одной оси;
- Щеткодержатели и щетки расположены в задней стороне стартера и представляют собой металлические каркасы со встроенными пружинами. Эти пружины непрерывно давят на щетки — углеграфитовые контакты, прилегающие к подвижному коллектору;
- Втягивающее реле — это компонент стартера, расположенный снаружи на его корпусе. Оно представляет собой электромагнит, который втягивает металлический сердечник. Одна сторона сердечника замыкает контакты для подачи напряжения на щетки, выполняя функцию реле. Другая сторона двигает обгонную муфту, соединяя ее с маховиком двигателя;
- Силовые контакты (также известные как пятаки) и подвижная перемычка — это медные болты, прикрученные к крышке реле. К пятакам прикручиваются провода от аккумулятора и от положительных щеток стартера. Реле получает питание, и сердечник перемещается, замыкая подвижным контактом пятаки друг с другом;
- Обгонная муфта (также известная как бендикс) используется для передачи вращающего момента на маховик. Когда стартер запускается, бендикс перемещается вперед по его оси, и его шестерня зацепляется с маховиком, раскручивая его;
На цилиндрическом корпусе стартера есть меньший по размеру «бочонок» — это так называемое втягивающее реле. Оно обеспечивает питание стартера, имеющее мощные контакты, способные выдерживать токи в сотни ампер. Кроме того, оно обеспечивает сцепление вала стартера с валом двигателя с помощью рычага, известного как «коромысло», и обгонной муфты, известной как «бендикс». Эта муфта работает по принципу велосипедной втулки — стартер может запускать двигатель, но уже запущенный двигатель не «тащит» стартер, вращаясь с губительной скоростью для него.
В стартере автомобиля используются постоянные магниты. Ток подается на обмотку стартера через щеточный узел, состоящий из графитовых стержней (щеток). Стартер также оборудован редуктором, который облегчает его работу и позволяет использовать менее мощный электродвигатель. Редуктор увеличивает крутящий момент электродвигателя, уменьшая при этом его скорость вращения. Безредукторные стартеры в современных автомобилях не используются из-за их высокого энергопотребления и наличия электромагнитов.
Вал, выходящий из редуктора стартера, оснащен бендиксом — шестерней с обгонной муфтой. Когда стартер начинает работать, шестерня выдвигается и сцепляется с зубчатым венцом маховика, передавая вращение от стартера на коленчатый вал двигателя. После запуска двигателя маховик начинает вращаться быстрее, чем стартер, и обгонная муфта предотвращает передачу этого вращения на вал редуктора и стартер. Втягивающее реле, представляющее собой электромагнит с втягивающей и удерживающей обмоткой, установлено на стартере и отвечает за выдвижение бендикса. При подаче напряжения сердечник (шток) втягивающего реле перемещается благодаря магнитному полю, выдвигая бендикс.
Виды стартеров
Все стартеры можно разделить на два основных типа: редукторные и безредукторные.
В редукторных стартерах используется внутренний редуктор для работы бендикса от электродвигателя. Они обладают преимуществом, позволяя стартеру раскручивать маховик даже при низком уровне заряда аккумулятора, что облегчает запуск двигателя. Однако, они имеют более сложную конструкцию, что может усложнить ремонт.
Безредукторные стартеры передают вращение непосредственно на шестерню стартера. Они более надежны и проще в обслуживании, но требуют хорошей зарядки аккумулятора. Если аккумулятор разряжен зимним утром, запуск автомобиля может быть затруднен.
Существуют два основных типа конструкции стартеров: двухопорная и одноопорная. В двухопорной конструкции передняя и задняя опоры вала ротора находятся в передней и задней крышке стартера соответственно. Это наиболее надежная и распространенная конструкция.
Одноопорная конструкция отличается тем, что задняя опора вала ротора также находится в задней крышке стартера, но передняя крышка отсутствует. Вместо этого передней опорой становится картер сцепления или коробки передач, куда запрессована опорная втулка. Такой стартер устанавливается на свое место, опираясь на две втулки. Эта конструкция используется для уменьшения габаритов узла и обычно не вызывает проблем, если опорная втулка не повреждена. Однако, если втулка повреждается, ее замена становится сложной задачей, требующей работы на автомобиле в неудобных условиях. В двухопорной конструкции втулки могут быть заменены на верстаке с большим удобством.
Другой важный конструктивный аспект стартеров — наличие или отсутствие редуктора. Редукторные стартеры используют внутренний редуктор для передачи вращения от электродвигателя к бендиксу, что позволяет им раскручивать маховик при низком уровне заряда аккумулятора. Безредукторные стартеры передают вращение напрямую на шестерню, они более надежны и просты в обслуживании, но требуют лучшей зарядки аккумулятора.
Как работает стартер
Это маховик: мы показали его, потому что ему предстоит сыграть важную роль в нашем объяснении. Он насажен на вал двигателя и за счет своей большой массы делает вращение коленвала более равномерным. Обратите внимание на его край, по которому проходит бороздка с зубцами — это нам пригодится.
А теперь о самом стартере. Принципиально это небольшой электромотор, на ось которого насажено небольшое зубчатое колесо (шестерня). Еще в нем есть электромагнитная катушка, которая на пару сантиметров выдвигает ось с шестеренкой вперед, когда на нее подается электрический ток. В этот момент зубцы шестерни зацепляются за зубцы на краю маховика.
Когда вы поворачиваете ключ зажигания, на стартер подается электрический ток, электромотор и катушка начинают работать. Катушка выдвигает ось и зацепляет зубчатое колесо за маховик, а электромотор начинает ее крутить. Стартер вращает маховик, а следом за ним приходят в движение поршни и другие части двигателя. Потом наступает момент, когда двигатель «подхватывает», то есть в цилиндрах начинает взрываться топливо и он способен дальше сам себя крутить. Тогда вы отпускаете ключ, напряжение на стартере пропадает и ось с зубчатым колесиком отходит от маховика.
Вот, в принципе, и все. Предпочитаете увидеть своими глазами? Посмотрите 4-минутное видео.
Какие проблемы могут возникнуть в работе стартера
Если двигатель не запускается, проверьте работу стартера. Распространенные признаки неисправности:
- Стартер гудит, но не вращает маховик. Это обычно указывает на износ бендикса или планетарного механизма.
- Слышны щелчки, но вращения нет. Это чаще всего вызвано износом «пятаков» или проблемами с питанием. Это может быть связано с разряженным аккумулятором, окисленными клеммами или соединениями силовых проводов.
- Стартер вращается очень медленно. Обычно это происходит из-за износа втулок якоря или замыкания в одной из обмоток. Это также может указывать на пониженное напряжение аккумулятора.
- При включении стартера слышны посторонние звуки. Это обычно означает, что требуется переборка стартера. Это происходит из-за сильного механического износа деталей.
Возможные причины, по которым втягивающее реле не может прокачать бендикс:
- Слабая сила втягивающего реле;
- Неисправность втягивающего реле;
- Подгорание контактов в реле, из-за чего не передается плюс на стартер;
- Зависание, износ или окисление щеток стартера;
- Разряженный аккумулятор;
- Слабый контакт с плюсом или массой.
Если при включении втягивающего реле слышен треск и стартер не запускается, это может быть связано с:
- Сильной разрядкой аккумулятора;
- Отсутствием надежного контакта стартера с массой;
- Обрывом или замыканием удерживающей обмотки во втягивающем реле.
Если стартер продолжает работать после запуска двигателя, это может происходить из-за:
- Заедания во втягивающем реле;
- Поломки или деформации возвратной пружины;
- Заедания обгонной муфты;
- Сплавления контактов во втягивающем реле.
Как проверить работу стартера
Если вы подозреваете, что ваш стартер может быть неисправен, то следующие шаги помогут вам проверить его.
- Проверьте втягивающее реле: подключите аккумулятор к контакту реле, используя плюсовую клемму. Если шестеренка выдвигается, реле работает правильно.
- Проверьте ротор: подключите минус от аккумулятора к корпусу стартера, а плюс — к верхнему контакту реле. Если ротор вращается, значит стартер работает.
- Если вы хотите провести более детальную диагностику, вы можете проверить состояние щеток, якоря и обмотки статора. Однако, для обычного владельца автомобиля это не имеет большого смысла.
- Если стартер имеет серьезные неисправности, рекомендуется обратиться в специализированный сервисный центр для диагностики и ремонта.
Чтобы проверить работоспособность стартера, вам понадобится заряженная аккумуляторная батарея и два провода. Соедините корпус стартера с отрицательным контактом аккумулятора, а положительный контакт аккумулятора соедините с одним из проводов. Не допускайте контакта этого провода с корпусом стартера, чтобы не вызвать короткого замыкания.
Затем, используя плюсовый провод, поочередно коснитесь:
- контакта втягивающего реле — бендикс должен выдвинуться вперед;
- силового контакта стартера — вал стартера и бендикс должны начать вращаться;
- обоих контактов одновременно — бендикс выдвинется и начнется вращение (вместе с валом стартера).
Особенности ремонта стартера
Если стартер автомобиля неисправен, есть два варианта дальнейших действий. Первый — это ремонт, который обычно обходится дешевле, чем покупка нового агрегата. Однако, бывают случаи, когда покупка нового стартера и его самостоятельная установка ненамного дороже ремонта в сервисе. В таком случае, ремонт может быть нецелесообразным. Демонтировать автомобильный стартер довольно просто, и испортить его по незнанию практически невозможно. Если вы предпочитаете второй вариант, вот короткая инструкция:
- Установите автомобиль на яму или подъемник, так как у большинства машин более удобный доступ к стартеру — снизу. Если ямы или подъемника нет, можно обойтись домкратом — приподнять переднее колесо и подставить страховочную опору;
- Снимите минусовую клемму с аккумулятора, обесточив электросистему машины;
- Открутите защиту картера, если она есть. Иногда нужно открутить и отодвинуть в сторону мешающие детали;
- Открутите и отсоедините все провода, которые подходят к стартеру (к реле);
- Отверните болты крепления стартера и вытащите его.
Как видите, ничего сложного. Установка агрегата производится в обратной последовательности.
В современном стартере можно заменить практически все: реле, щетки, якорь, шестерни и обгонную муфту. Однако, перед заменой нужно проверить работу стартера и состояние его основных деталей, а не просто найти причину неисправности. Иначе, например, вы замените реле, а через некоторое время придется вновь снимать агрегат и менять сильно изношенные щетки. Заметь вы износ сразу, избавили бы себя от лишних затрат времени и денег.
Что важно для хорошей работы стартера: профилактика
Чтобы продлить срок службы стартера в автомобиле, следуйте нескольким простым советам:
- Ограничьте использование автозапуска. Не используйте его слишком часто, так как это может привести к перегреву стартера.
- После запуска двигателя, отпускайте ключ зажигания сразу. Не держите его в крайнем положении, так как это может вызвать перегрев стартера.
- Не используйте стартер для передвижения автомобиля с механической коробкой передач. Это может привести к повреждению стартера.
- Старайтесь избегать больших луж на дороге, чтобы вода не попала в подкапотное пространство и не повредила стартер.
- Если у вас дизельный двигатель, не используйте эфиры или другие средства для облегчения запуска без необходимости. Это может создать дополнительную нагрузку на стартер и повредить его.