Стартер двигателя легкового автомобиля представляет собой устройство, которое осуществляет вращение двигателя внутреннего сгорания для запуска от собственной мощности. Стартеры двигателей могут иметь разные вариации и типы исполнения, включая механическое, электрическое, пневматическое и гидравлическое

Для чего нужен стартер в автомобиле

Стартер в автомобиле выполняет функцию запуска двигателя внутреннего сгорания. Какими способами осуществляется запуск будет уделено внимание в главе ниже. В этой главе необходимо разобраться почему это устройство необходимо. Вся тайна кроется в принципе работы двигателя внутреннего сгорания. Большинство легковых автомобилей имеют, так называемые, четырехтактные двигатели внутреннего сгорания.

Под четырехтактным двигателем внутреннего сгорания понимается двигатель в котором весь процесс работы состоит из 4 этапов(тактов). Эти этапы(такты) происходят в строго установленной последовательности:

1. Впуск воздуха и топлива(вместе топливовоздушная смесь);
2. Сжатие топливовоздушной смеси;
3. Воспламенение и рабочий ход;
4. Выпуск отработанных газов;

Последовательность тактов не может быть нарушена и для правильной работы двигателя каждый этап должен отработать как ему и полагается. Проблема заключается в том, что каждый четырехтактный двигатель внутреннего сгорания представляют собой систему с обратной связью. Она предполагает, что после запуска двигателя каждый следующий цикл использует энергию предыдущего. Для осуществления запуска двигателя минимальным требованием является исполнение первых двух циклов. До запуска двигателя они могут быть осуществлены только с использованием внешней силы.  В современных автомобилях эту роль выполняет стартер.

Разновидности стартеров легкового автомобиля

Мы уже разобрались с тем, что стартер необходим для осуществления проворачивания двигателя внутреннего сгорания до такта воспламенения. Роль стартера может исполнить что угодно — главное чтобы двигатель осуществил два первых такта. Даже двигатель внутреннего сгорания может выполнять роль стартера в транспорте с двигателями особо крупных размеров.

Первые двигатели внутреннего сгорания, до появления современного электрического стартера, приводились в движение разными способами. В число таких способов входили заводные пружины, стартер Коффмана и кривошипная рукоятка. Для запуска автомобильных двигателей в большинстве ранних моделей использовалась исключительно кривошипная рукоятка. Она крепилась к передней части коленчатого вала и водитель вручную запускал двигатель.

Этот метод был неудобным, трудозатратным и достаточно опасным. Поведение двигателя при запуске было не всегда предсказуемо и вероятность отдачи в рукоять очень высоким. С выходом двигателя на рабочие обороты рукоять нередко отскакивала и наносила травмы людям. Кроме этого из-за нарушения технологии использования рукояти достаточно часто случались вывихи и переломы рук. В связи с этим многие умы того времени старались разработать устройство автоматического запуска ДВС. Были разработаны механические, гидравлические, пневматические и электрические варианты стартеров.

Первый аналог современного стартера появился в 1911 году. Разработчиком устройства являлась компания Dayton Engineering Laboratories(DEYCO). Устройство представляло собой одновременно стартер и генератор, но позднее произошло разделение этих устройств. Долгое время электрический стартер не мог набрать популярность среди потребителей. Самыми популярными моделями того времени являлись именно пневматические модели. Они производились такими компаниями как Adams, SCAT и Wolseley. Популярность электрических моделей наступила после окончания Первой Мировой Войны.  Масштабное распространение электрических моделей началось с успешного запуска Ford Model T, двигатель которого приводился в движение кнопкой. В дальнейшем конструкция и устройство лишь усовершенствовалось.

Устройство современного стартера легкового автомобиля

Современный стартер легкового автомобиля является сложным электромеханическим устройством. Он преобразует электрическую энергию аккумуляторной батареи автомобиля в механическое движение маховика, который запускает ДВС. Сами по себе стартеры представляют собой электродвигатели постоянного тока с постоянным магнитом или последовательно-параллельной обмоткой с установленым на ней соленоидом.

Современный электрический стартер легкового автомобиля состоит из 6 основных составных частей:

1. Корпус;
2. Механизм свободного хода(обгонная муфта) с шестерней;
3. Якорь с обмоткой;
4. Катушка возбуждения со щеточным механизмом;
5. Плата щеткодержателя;
6. Втягивающее реле;

На изображениях выше показаны составные части стартера легкового автомобиля. Разберемся со всем по порядку.

Корпус стартера под номером 1 предназначается для вмещения всех составных частей и закрепления его на двигателе или коробке переключения передач автомобиля. Механизм свободного хода стартера, который представляет собой обгонную муфту, служит своего рода средством защиты.  Она необходима для того, чтобы в случае неисправности или короткого замыкания, когда шестерня стартерной передачи находится в зацеплении и двигатель запущен  предотвратить повреждения стартера из-за высоких оборотов двигателя.

Электрические компоненты стартера рассчитаны для кратковременного использования в течении 30 секунд без перегрева. 

Якорь с обмоткой, катушка возбуждения со щеточным механизмом и плата щеткодержателя в совокупности образуют электродвигатель, который и выполняет основную роль механизма. Он преобразует электрическую энергию постоянного тока в механическое вращение шестерни. Втягивающее реле предназначено для ввода и выведения передающей шестерни в/из зацепления маховика.  Остальные составные части играют роль крепления, уплотнения и фиксации элементов стартера.

Принцип работы

Принцип работы стартера легкового автомобиля, если не вдаваться в подробности законов физики в области электромагнитной индуктивности, достаточно прост. В схеме присутствует обычно всего пять элементов. К ним относится аккумуляторная батарея, замок зажигания, предохранитель, стартер и маховик двигателя. Аккумуляторная батарея при повороте ключа зажигания в замке выдает стартовое напряжение. Оно через предохранитель подается на стартер, который в свою очередь выталкивает шестерню в зацепление маховика и начинает его вращать.

Что касается самого стартера, то к нему подходит толстый плюсовой провод.

Величина силы тока(пусковой ток), подаваемого на стартер, может достигать величины свыше 100А, что является опасным для здоровья и жизни человека.

Во время поступления пускового тока на втягивающее реле (соленоид), оно взаимодействует с рычагом, которое толкает ведущую шестерню на приводном валу стартера в зацепление зубчатого венца маховика. Соленоид, кроме этого, замыкает силовые контакты электродвигателя, который начинает вращаться. Сразу после запуска ДВС ключевой выключатель размыкается. В это время пружина отталкивает ведущую шестерню от маховика и электродвигатель отключается.

Шестерня стартера соединена с приводным валом через обгонную муфту. Она позволяет передавать крутящий момент только в одном направлении. Таким образом привод передается через шестерню на зубчатый венец маховика, но если шестерня остается в зацеплении, она будет вращаться независимо от приводного вала.

Типичные неисправности стартера

Стартер является достаточно долговечным устройством. Неисправностей связанных со стартером не так уж и много, но они присутствуют. У этого устройства может быть всего 2 состояния связанных с неисправностями:

• не работает полностью;
• работает неправильно;

Под состоянием работает неправильно понимается прокручивание без запуска двигателя, медленное прокручивание, щелкание вместо работы и наличие металлического скрежета при работе.

Прокручивание стартера без запуска двигателя внутреннего сгорания может свидетельствовать о том, что вышел из строя планетарный механизм или обгонная муфта.

Медленное прокручивание стартера может объясняться разряженным автомобильным аккумулятором или нарушением работы электродвигателя. При разряженном АКБ стартер будет крутить пока подается пусковой ток, но с его уменьшением он замедляется в геометрической прогрессии пока не остановится. Остальные случаи причисляются к нарушению работы электродвигателя. В их число входит износ втулок ротора электродвигателя и замыкания обмоток статора или ротора(может и все вместе), а так же замыкания на массу щеточного узла.

При щелкании стартера вместо нормальной работы возможными проблемами являются отсутствие массы, полностью разряженный аккумулятор, износ щеточного узла, выход из строя(залипание) втягивающего реле и замыкание якоря на массу.

Наличие металлического скрежета или металлического шума при работе стартера говорит о нарушении деятельности обгонной муфты, подшипников вала или стрирании зубьев маховика.

В случае если стартер не работает полностью единственной проблемой может быть отсутствие тока. Такая проблема может возникнуть из-за отсутствия массы аккумуляторной батареи, нарушении целостности проводки и перегорания предохранителя.

По статистике самыми популярными проблемами являются выход из строя втягивающего реле, щеточного узла и обгонной муфты.