Схема запуска автомобильного двигателя

Как предотвратить поломку стартера?

Для того, чтобы увеличить ресурс работы стартера, следует время от времени проводить его обслуживание

Обращу ваше внимание на то, что рекомендуется всегда проверять работу механизма, если при повороте ключа двигатель не включается в течение 5 секунд. Но здесь имеется исключение – это высокая отрицательная температура

Если это произошло из-за этого, то для авто на бензине можно применить жидкость для пуска холодного мотора, а на дизеле – прогреть свечи зажигания.

Расскажу про то, как следует эксплуатировать автомобиль, ведь это всё напрямую зависит на то, сколько ходит стартер.

1. Рекомендовано ограниченно применять автоматический запуск мотора. Дистанционный запуск мотора «сжигает» пускач и разряжает АКБ, особенно если сигналка из-за ошибки «гоняет» пусковое устройство в попытках завести мотор.
2. При запуске двигателя, ключ зажигания надо сразу же отпустить. В ином случае это приведёт к быстрому износу стартерного устройства. При этом чаще всего выходит из строя якорь. На некоторых моделях имеется табличка, на которой указаны максимальные значения работы и частоты запусков.
3. Нельзя передвигаться только на одном стартере, если нет топлива. Это часто делают водители, когда у них резко заканчивается бензин. В итоге стартерное устройство быстро изнашивается и ломается, а АКБ быстро садится. Хотя при помощи такого метода можно относительно безопасно проехать 2-3 метра на первой или задней передаче на «механике».
4. Если не удалось завести двигатель, то следует повторить следующую попытку через 30-60 секунд, чтобы стартер успел остыть, особенно если попыток старта более 2 подряд. А вообще не рекомендовано оставлять включённым стартерное устройство более 10 секунд после запуска мотора.
5. Время от времени проверяйте крепления и контакты на клеммах аккумуляторной батареи. Если есть окисление, то детали следует заменить.
6. Регулярно проводите техобслуживание автомобиля, чтобы выявить проблемы устройства на начальном этапе.

Система воздушного пуска двигателя

Система воздушного пуска является еще одним решением, которое позволяет прокручивать коленчатый вал ДВС. Для запуска мотора используется сжатый воздух. При этом такое пневматическое оборудование, как правило, на автомобилях и другой технике не используется, однако пусковые системы данного типа можно встретить на стационарных двигателях внутреннего сгорания.

Если говорить о конструкции, устройство системы воздушного пуска двигателя предполагает наличие следующих элементов:

• воздушный баллон;
• электроклапаны;
• маслоотстойник;
• обратный клапан;
• воздухораспределитель;
• пусковые клапаны;
• трубопроводы;

Принцип работы системы воздушного запуска ДВС основан на том, что сжатый в воздушном баллоне воздух под давлением подается в коробку-распределитель, далее проходит через фильтры в редуктор и поступает к электропневмоклапану.

Далее необходимо нажать кнопку «пуск», после чего клапан открывается, затем воздух из воздухораспределителя проходит через пусковые клапаны и попадает в цилиндры двигателя, создавая давление и раскручивая коленвал. Когда обороты достигают нужной частоты, двигатель запускается.

Добавим, что такие силовые установки дополнительно оснащены электрической системой пуска от стартера, что позволяет завести агрегат в том случае, если с воздушным пуском, который является основным способом, имеются какие-либо проблемы или произошла поломка.

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.

Включение стартера

При традиционном запуске водитель под­ключает напряжение аккумуляторной бата­реи (ключ зажигания в положении запуска) к реле стартера. Ток реле (около 30 А у лег­ковых автомобилей, около 70 А у грузовых) создает в реле определенную мощность. Она толкает шестерню стартера к зубчатому венцу маховика и активирует первичный ток стар­тера (200-1000 А у легковых автомобилей, около 2000 А у грузовых).

Стартер выключается при размыкании вы­ключателя зажигания, прерывающем подачу напряжения на реле стартера.

Автоматическая система пуска двигателя

Высокие требования к двигателям в плане комфорта, безопасности, качества и акустики привели к распространению автоматических систем пуска двигателей. Автоматическая система пуска двигателя отличается от тра­диционной дополнительными компонентами (рис. «Автоматическая система пуска двигателя» ). Это одно или несколько балластных реле, а также аппаратные и программные компоненты (например, ЭБУ двигателя) для управления запуском.

Водителю больше не нужно непосред­ственно контролировать ток реле стартера; ключ зажигания используется для отправки сигнала на блок управления, который затем выполняет серию проверок перед началом запуска. Проверки могут быть разными, на­пример:

• Проверка полномочий водителя на запуск двигателя (противоугонная);
• Проверка выключенного состояния ДВС (предотвращает зацепление шестерни стартера с зубчатым венцом вращающе­гося маховика);
• Проверка достаточности заряда аккуму­ляторной батареи (относительно темпе­ратуры двигателя) для запуска двигателя;
• У автоматических коробок передач — про­верка нейтрального положения, у меха­нических коробок передач — проверка состояния муфты сцепления (разомкнута ли муфта).

После успешного выполнения проверки блок управления инициирует запуск. При запуске система сравнивает обороты ДВС с обо­ротами устойчивой работы ДВС (которые могут также зависеть от температуры ДВС).

Этот процесс можно также взять за основу для реализации функции «пуск-стоп», когда ДВС выключается при остановке автомо­биля — например, на светофоре, и автома­тически заводится, когда это необходимо. В результате значительно экономится топливо, особенно в городском цикле.

В то же время ДВС также необходимо опти­мизировать для получения быстрой пусковой реакции. Нужен стартер с характеристиками, продлевающими срок службы, гарантирую­щий более быстрый и менее шумный запуск. Для уменьшения износа и уровня шума не­обходимо оптимизировать конструкцию шестерни и геометрию зубчатого венца ма­ховика.

Для функции «пуск-стоп» необходима система управления более высокого уровня, система управления электроэнергией с опре­делением заряда аккумуляторной батареи. Могут также потребоваться меры по стаби­лизации электрической системы автомобиля в фазе запуска для предотвращения непри­емлемого падения напряжения. Поэтому сис­тема управления и система запуска должны быть согласованы. Уровень и длительность падения напряжения должны быть ограни­чены, а система управления должна оставаться работоспособной даже при значитель­ном падении напряжения питания.

РЕКОМЕНДУЮ ЕЩЁ ПОЧИТАТЬ:

Как устроен стартёр и что в нем ломается

Друзья, наверняка мои постоянные читатели уже знакомы с публикацией, где я рассказывал, как починить что угодно на трассе и с публикацией, в которой я на фоне эмоций плевался в сторону конструктива современного автомобиля (кстати от слов своих не отказываюсь).

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

История создания стартера

Устройство, похожее на современный стартер, изобрели более 100 лет назад. Уже в конце 19 века изобретатели пытались придумать механизм, который смог бы запускать мотор автоматически. В итоге автомобильные производители остановились на пусковой ручке, которую применяли до середины 1970-х гг. в дополнение к пусковому устройству.

Серьёзно разработкой устройства начали заниматься после одного трагического случая. В июле 1910 года Б. Картер, президент фирмы Cartercar и старинный друг основателя автомобильной компании Cadillac Генри Лиланда, умер при попытке завести автомобиль. Как-то его попросила о помощи незнакомка, у которой заглох её Кадиллак. Оказывается, девушка забыла отрегулировать зажигание. А Картер, будучи джентльменом, не посчитал уместным проверить это. В результате попыток завести автомобиль он стал «реветь» и пусковая ручка вылетела и попала Картеру в темечко.

Отмечу тот факт, что он не первый и не последний, кто получал увечья от подобных действий. Генри Лиланд после этого трагического случая поклялся, что найдёт замену ручного пуска. В это же самое время молодой автоинженер Чарльз Кеттеринг создал электродвигатель для кассового аппарата National. Его стартер даже появился с названием World Wonder (мировое чудо) на рекламе аппарата Model 30.

Когда про это узнали, Лиланд принял Кеттеринга с распростёртыми объятиями. Ведь его небольшой электромотор был подходящим прототипом для создания автомобильного стартера, хотя он обладал недостаточной мощностью и перегревался. Но технической революции здесь не произошло. Оказывается, Ч. Кеттеринг предложил компании не ту конструкцию стартера, которая применяется в настоящее время.

Чарльз Кеттеринг

В 1912 году он собрал небольшой мотор и в Детройте его впервые поставили на работающий автомобиль. Электромоторчик взаимодействовал с зубьями маховика (а не коленвалом) мотора. Благодаря этому с такой задачей могло справиться маломощное устройство, а также отсутствовал его перегрев. Несмотря на недоверие автопроизводителя General Motors, где были испытания, электрический пускатель внедрили в производство.

Небольшой переворот в автомобильном производстве произошёл в 1916 году, когда В. Г. Бендикс придумал идею разделить стартер и генератор на 2 разных узла. Пусковое устройство подключалось здесь на короткое время при помощи обгонной муфты или «бендикса». В дальнейшем изобрели электромагнитное реле, которое автоматизировало подвод шестерён стартера к маховику двигателя. Следующие поколения пусковых устройств отличались друг от друга лишь используемыми материалами и набором деталей.

Назначение стартера

Основное назначение стартера заключается в преобразовании электрической энергии, поступающей с аккумуляторной батареи в механическую. Он вращает коленчатый вал силовой установки до момента ее запуска. Создавая крутящий момент достаточный для образования нужной степени сжатия, узел позволяет мотору подхватить вращение путем воспламенения рабочей смеси в требуемой последовательности.

Существует разновидность стартеров, которые называются тяговый генератор. У таких узлов помимо основного назначения в виде запуска ДВС, есть дополнительная функция. Динамо-стартер вырабатывает энергию при работающем моторе. Такое техническое решение позволяет уменьшить количество узлов. Несмотря на это тяговый генератор не смог занять лидирующие позиции. В его конструкции пришлось идти на компромиссы из-за чего мощность и прочие технические характеристики динамо-стартера оказались весьма посредственными. Поэтому назначение стартера в качестве источника тока нашло применение лишь на малом количестве транспортных средств.

Внутреннее устройство и особенности

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.
• Непосредственно 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.

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

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.

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.

Особенности запуска двигателя в зимних условиях

В зимнее время бывает трудно запустить двигатель. Масло густеет, а значит провернуть его труднее. Также часто подводит аккумулятор.

При минусовой температуре внутреннее сопротивление аккумулятора повышается, батарея садится быстрее, также неохотно отдает нужный пусковой ток. Для успешного пуска двигателя зимой АКБ должна быть полностью заряжена и не должна быть замерзшей. Дополнительно нужно следить за контактами на клеммах.

Вот несколько советов, которые помогут запустить двигатель зимой:

1. Перед включением стартера на холодную включите дальний свет на несколько секунд. Это запустит химические процессы в батарее, так сказать, «разбудит» аккумулятор.
2. Не крутите стартер больше 10 секунд. Так батарея быстро садится, особенно на морозе.
3. Выжмите полностью педаль сцепления, чтобы стартеру не нужно было крутить дополнительные шестерни в вязком трансмиссионном масле.
4. Иногда могут помочь специальные аэрозоли или «стартерные жидкости», которые впрыскивают в воздухозаборник. При исправном состоянии мотор заведется.

Тысячи водителей ежедневно заводят свои моторы и едут по делам. Начало движения возможно благодаря слаженной работе системы запуска двигателя. Зная ее устройство, можно не только запускать двигатель в самых разных условиях, но и подобрать нужные компоненты в соответствии с требованиями именно к вашему автомобилю.

Особенности работы аккумуляторной батареи

От состояния и мощности аккумулятора будет зависеть успешный запуск двигателя. Многие знают, что для АКБ важны такие показатели, как емкость и ток холодной прокрутки. Эти параметры указываются на маркировке, например, 60/450А. Емкость измеряется в Ампер-часах. Аккумулятор имеет малое внутренне сопротивление, поэтому он может кратковременно отдавать большие токи, в несколько раз превышающие его емкость. Указанный ток холодной прокрутки 450А, но при соблюдении определенных условий: +18С° в течение не более 10 секунд.

Однако, подаваемый ток на стартер все равно будет меньше указанных значений, так как не учитывается сопротивление самого стартера и силовых проводов. Этот ток и называется пусковым током.

Аккумулятор отдает пусковой ток на стартер в течение 5-10 секунд. Затем нужно сделать паузу 5-10 секунд, чтобы аккумулятор «набрался сил».

Если после попытки запуска напряжение в бортовой сети резко падает или стартер прокручивается наполовину, то это свидетельствует о глубоком разряде АКБ. Если стартер выдает характерные щелчки, то аккумулятор окончательно сел. Среди других причин может быть поломка стартера.

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».

Как стартер запускает двигатель

Единственное назначение стартера – запуск двигателя автомобиля, поэтому  в нем есть специальные соединительные устройства, которые передают ему выработанную механическую энергию.

Для этого на якоре делаются шлицы, на которые устанавливается направляющая и бендикс. Он представляет собой специальную конструкцию, которая должна вращаться с определенной скоростью, передавая вращение вала якоря на шестерню. При этом бендикс поступательно перемещается по валу якоря, при этом вращаясь вместе с ним. 

Для перемещения бендикса служит вилка, вставленная в пазы направляющей. Она может перемещаться относительно оси крепления, подавая бендикс вперед или назад, в зависимости от того, работает стартер или нет. Вилка приводится в движение сердечником, соединенным с реле или электромагнитом.

Принцип работы реле стартера прост: его контакты выводятся на замок зажигания и аккумулятор, при включении зажигания, ток приходит на катушку реле, она примагничивает сердечник, который выдвигает вилку вперед. Одновременно намагниченное реле замыкает силовой провод аккумулятора и стартера при помощи медного пятака. При размыкании цепи зажигания, катушка перестает притягивать сердечник, который под воздействием пружинок возвращается на исходную позицию. Якорь начинает вращаться в тот момент, когда бендикс подается вперед, при размыкании контакта – стартер перестает вращаться, а бендикс подается назад. Вся эта конструкция закрывается корпусом и называется втягивающее реле стартера.

Стартер устанавливают непосредственно возле маховика двигателя, который жестко крепится на коленчатый вал. На боковой части диска маховика установлен зубчатый венец, который подходит шестерне стартера. При повороте ключа зажигания в положение запуска двигателя втягивающее реле вставляет шестерню бендикса в зубчатый венец маховика, после чего замыкается контакт на электродвигатель. Вал якоря начинает вращаться, усилие передается на маховик и коленчатый вал, в результате чего заводится двигатель. После запуска двигателя контакт ключа зажигания размыкается, все детали возвращаются в первоначальное положение. Стартер при этом останавливается, а двигатель продолжает работать.