Что такое стартер и как он работает: устройство, принцип действия и типичные неисправности

Чтобы двигатель внутреннего сгорания начал работать, его нужно запустить при помощи стартера. Наиболее распространенными являются электрические стартеры. Они устанавливаются на большинство генераторов и иной техники, маломощные модели оснащают ручным запуском: при помощи ручки или шнурка.

Назначение стартера

Стартер предназначен для запуска ДВС, причем играет ключевую роль в этом процессе. Он преобразует электрическую энергию аккумулятора в механическую и передает ее на коленвал. При этом раскручивает его до такой скорости, чтобы инициировать его работу: сжатие топливно-воздушной смеси в камере сгорания с ее дальнейшим воспламенением.

Аккумулятор используется как источник питания для электрометра: преобразует электрическую энергию в механическую. Генератор наоборот трансформирует механическую энергию в электрическую для зарядки аккумуляторной батареи, питания приборной панели, например, индикаторов. Он включается в работу после запуска мотора. Тяговое реле или втягивающее устройство обеспечивает кратковременное зацепление шестерен стартера и маховика двигателя.

Устройство стартера

Рассмотрим основные составляющие стартера и их назначение.

1. Электродвигатель постоянного тока – основной компонент системы. Он преобразует подаваемую с аккумулятора электрическую энергию в механическую. Составляющие:

• Статор – корпус с обмотками возбуждения или постоянными магнитами. Они генерирует магнитное поле.
• Коллекторный узел и щетки – передают питание на электродвигатель.
• Ротор (якорь) – вращается с обмотками, через которые протекает ток, вследствие чего и тот вращается.

2. Бендикс – это приводной узел, обгонная муфта. Отвечает за свободное вращение приводной шестерни в одном направлении, входит в жесткое зацепление с венцом маховика. Состоит из:

• Ведущей обоймы – жестко посажена на вал якоря электромотора, на внутренней поверхности имеет клиновидные пазы.
• Ведомая обойма – основной элемент привода, это шестерня, которая непосредственно входит в зацепление с венцами маховика.

Пока двигатель не запущен — шестерня передает крутящий момент маховику. Когда он начинает вращаться быстрее шестерни электромотора, обгонная муфта разрывает связь между шестернями маховика и стартера, чем предотвращает его повреждение.

3. Втягивающее реле – электромагнит или соленоид. Решает две проблемы:

• Соединяет стартер с аккумулятором и кратковременно подает на него 50 – 300+ Ампер.
• Толкает обгонную муфту вдоль вала в сторону махового колеса, обеспечивая зацепление с маховиком.

4. Привод – преобразует возвратно-поступательное движение штока реле в движения бендикса вдоль по шлицам (пазам) вала якоря.

Также в состав стартера входят подшипники, корпус, электрические контакты и проводка.

Стартер – ключевой элемент системы запуска ДВС, который инициализирует начало его работы.

Принцип работы стартера

Пошагово разберем схему запуска двигателя при помощи стартера.

1. Оператор поворачивает ключ в положение «Старт» или нажимает соответствующую кнопку. На клемму втягивающего реле подается ток в десятки ампер.
2. Обмотки втягивающего реле (соленоида) создают магнитное поле, которое перемещает шток привода вперед по валу. Шестерня привода при этом зацепляется с зубьями венца маховика.
3. В конце хода реле соединяет мощные медные контакты (пятаки) – цепь замкнута, по ней от аккумулятора «бежит» ток силой сотни Ампер с напряжением 12–14 В.
4. Ток через щетки и коллектор попадает на обмотки якоря. Ротор начинает вращаться и через обгонную муфту передает движение на маховик, дальше – на коленвал ДВС.
5. Дальше в цилиндр(-ы) подается топливная смесь, поршень сжимает ее, после чего содержимое камеры сгорания воспламеняется.
6. После набора оборотов двигателем обгонная муфта отключает привод от маховика.
7. Оператор отпускает кнопку или возвращает ключ обратно. Подача питания на реле, а вследствие и двигатель, прекращается. Вилка реле возвращает обгонную муфту с бендиксом по шлицам обратно.

Система готова к следующему циклу. Принцип работы стартера основан на раскручивании двигателя до скорости, чтобы он начал функционировать самостоятельно.

Виды стартеров

Существует две классификации стартеров.

По типу конструкции

Без редуктора (классический).

Крутящий момент от электродвигателя на приводную шестерню передают напрямую.

Преимущества:

• простая конструкция;
• высокая надежность;
• быстрая реакция на включение;
• удобно обслуживать, ремонтировать.

Недостатки:

• высокий пусковой ток – выше нагрузка на аккумулятор;
• хуже работают при низком заряде батареи, в мороз.

С редуктором.

Модели со встроенной передачей (обычно планетарным редуктором) снижают частоту вращения вала электродвигателя, и повышают крутящий момент. Такой подход позволяет запускать ДВС при более низком токе, а значит, снижает нагрузку на аккумулятор, особенно при низком заряде. Редукторные модели компактные, эффективные в холодную погоду, но дороже безредукторных.

По типу привода

В зависимости от типа привода стартеры делят на три типа.

• Электромагнитные – доминируют во всей технике, включая генераторы. Они раскручивают ДВС за счет электромотора.
• Пневматические – пневмомотор передает крутящий момент на коленчатый вал через пневмотурбину. Применяются там, где важна взрывобезопасность или проблематично электропитание.
• Гидравлические – распространены на специальной технике с газотурбинными двигателями, например, морском транспорте. Жидкость под создаваемым гидронасосом давлением запускает гидромотор, который раскручивает ДВС.

В зависимости от типа передачи момента стартеры бывают с обгонной муфтой или инерционным приводом (устаревшие модели).

Основные неисправности стартера

Стартер – это электромеханическое устройство, поэтому поломки в нем бывают механическими и электрическими.

Механические неисправности

Механические поломки стартера обычно связаны с износом или повреждением движущихся частей. Рассмотрим их подробнее:

• Не вращается шестерня привода (бендикса) – изношены или сломаны зубья – нужна замена шестерни или восстановление венцов маховика. Вторая причина – изношены шлицы, по которыми шестерня входит в пазы вала. Ее нужно заменить или восстановить выступы (шлицы).
• Скрежет, щелчки, скрип, хруст, иные нетипичные звуки при работе – блокировка втягивающего реле по причине механических поломок или засорения: нужно разобрать и очистить от засорений или заменить втягивающее устройство на новое.
• Вибрации, биение, стук – износ или повреждение втулок либо подшипников якоря.
• Невозврат приводной шестерни на место (не выводится из зацепления) – повреждение возвратной пружины или засорение.
• Щелчки стартера – шестерни попали зуб на зуб, а не зуб в паз – попробуйте еще раз.

Также причиной вибраций и шумов может стать ослабленное крепление стартера: отвинтилась гайка, шестерня изменила траекторию хода, поэтому в зацепление входит неправильно.

Основные способы диагностики механических неполадок – визуальный осмотр, проворачивание рукой или разборка для выявления причины.

Электрические неисправности

Электрические неисправности возникают из-за проблем в цепи питания или обмотках, что приводит к отсутствию тока или слабому пусковому моменту:

• Щелчки стартера без вращения – низкий заряд аккумулятора, плохой контакт. Проверьте напряжение на АКБ, нет ли окислов на местах контактов (при наличии – зачистите) и их надежность, возможно нужно подтянуть болт или гайку.
• Низкие обороты – изношены токосъемные щетки, разряжен аккумулятор, короткое замыкание в обмотке электромотора. Осмотрите, при необходимости, замените щетки, проверьте уровень заряда АКБ, прозвоните обмотки электродвигателя.
• Стартер работает после отпускания ключа – неисправности замка зажигания или залипание втягивающего устройства. Первый нужно заменить, второе проверить, возможно, очистить или поменять пружину.
• Треск, искры – изношены щетки, плохой контакт, межвитковое замыкание.

Если стартер не реагирует на нажатие кнопки или поворот ключа, значит, разорвана цепь. Вызывающих неполадку факторов много:

• не подключен, разряжен аккумулятор – убедитесь в надежности контакта, проверьте напряжение;
• оборвалась проводка, нет контакта – прозвоните, визуально осмотрите схему на наличие повреждений;
• сгорел предохранитель – замените на такой же или аналогичный.

Если появляется запах гари, скорее всего, двигатель стартера нагревается из-за короткого замыкания или вследствие продолжительной работы (мотор генератора долго не запускается).

Большинство проблем со стартером решаются в домашних условиях, но проблемы с его электродвигателем без специалистов решит не каждый.

Обслуживание и уход за стартером

Регулярный уход продлит срок службы устройства. В чем он заключается:

• Периодически проверяйте состояние контактов: они должны оставаться надежными, чистыми, без следов окисления, подгорания, перегрева. Очищайте соединения.
• Осматривайте щетки электродвигателя. Изношенные на 2/3 от исходной высоты замените на новые.
• Очистка узлов – удаляйте с корпуса, шестеренок, вала пыль, грязь, следы масла.
• Смазывайте шлицевой вал, по которому перемещается бендикс.

Также следите за надежностью болтовых соединений, подтягивайте их, а при возможности – смазывайте подшипники.

Стартер – это основной узел системы запуска двигателей внутреннего сгорания. Своевременное обслуживание его электрических и механических систем продлит срок безотказной службы, а также исключит неприятные сюрпризы, когда нужно запустить генератор или иную технику.