Устройство стартера автомобиля обеспечивает запуск двигателя ключом зажигания из салона в любых погодных условиях. Большинство современных стартеров аналогичны принципом действия, устройством. Все они, по сути, являются электродвигателями большой мощности кратковременного действия (10 с при нормальной температуре, 15 с зимой). Пусковой цикл состоит из трех попыток с интервалом 30 с между ними. Поскольку у автомобиля имеется единственный источник электроэнергии (аккумулятор), то конструкторы выбрали для стартеров электродвигатель постоянного тока.
Принципиальная схема
Запуск двигателя осуществляется прокручиванием венцом маховика, к которому подведена шестерня стартера. Она зацепляется зубьями с маховиком лишь при срабатывании втягивающего реле, прокручивает маховик мощным усилием (демонстрируется на видео), после чего, возвращается в прежнее не зацепленное состояние. Принцип работы стартера основан на перемещении обгонной муфты, названной бендиксом на валу при срабатывании реле.
Как только скорость маховика становится выше скорости электродвигателя (что свидетельствует о запуске мотора машины), шестерня бендикса отбрасывается обратно, расцепляясь с маховиком. Для этого на валу стартера имеются винтообразные шлицы. Работа стартера кратковременна, после отбрасывания шестерни он в движении автомобиля не участвует. Это обеспечивается конструкцией – шестерня вращается свободно лишь в одну сторону.
Таким образом, последовательность действий при запуске двигателя автомобиля выглядит следующим образом:
ключ зажигания замыкает цепь, подающую напряжение на обмотки реле стартера;
шестерня бендикса продольно перемещается по валу, зацепляясь с шестерней маховика (на чем и основан принцип работы этого узла);
одновременно с перемещением замыкается цепь, подающая напряжение на обмотки электродвигателя стартера;
при устойчивой работе мотора автомобиля шестерня бендикса отбрасывается в исходное положение.
В различных модификациях конструкторы увеличивают ресурс агрегата запуска автомобиля, изменяя коллектор (щетки служат дольше), используя смешанное возбуждение обмоток. Надежность расцепления увеличивается специальным реле, состоящим из двух обмоток с одинаковым количеством витков. Принцип работы основан на компенсации противоположных полюсов, при которой сердечник размагничивается, после чего, мощности возвратной пружины становится достаточно для возвращения якоря в исходное состояние. Шестерня расцепляется с маховиком, силовые контакты так же размыкаются. На видео показана работа узлов классического стартера, другие виды агрегата имеют схожее действие, отличаются габаритами.
Типы стартеров
Отличия стартеров различных модификаций заключаются в конструкции устройств зацепления, электрическая часть одинакова у всех. Отличается принцип действия, конструкция двух основных узлов: фрикционного амортизатора, механизма автоматического расцепления.
Классический вариант
Принцип работы стартера классического типа накладывает ограничения на характеристики шестерни муфты, диаметр маховика. Редукторная пара не может иметь соотношение зуба выше 16/18, что требует использования последовательного возбуждения обмоток электродвигателя. Недостатком классического стартера является низкий КПД, сильный нагрев, громоздкая обмотка возбуждения. Режим холостого хода опасен устройству, так как, электродвигатель может «пойти вразнос».
Преимуществом стартера автомобиля с независимым возбуждением является увеличение эффективности, снижение габаритов, отсутствие перегрева. Получают независимое возбуждение тремя способами, учитывая принцип работы ЭДВ:
подключение обмотки к независимому от якоря источнику тока (управляемое возбуждение);
установкой на статор постоянных магнитов (неуправляемое возбуждение);
Для автомобиля пригоден лишь второй вариант, улучшенный встроенным в корпус стартера планетарным редуктором. Преимущества конструкции этого типа заключаются в следующем:
падение напряжения аккумулятора при запуске ДВС не влияет на магнитное поле электродвигателя;
многополюсная магнитная система компактнее электромагнитной;
принцип работы магнитной системы позволяет увеличить КПД;
дешевые ферропорошки, из которых делают магниты, снижают стоимость стартера;
планетарный редуктор адаптирует характеристики электродвигателя с частотой вращения коленвала;
при холодном запуске потребляется меньший ток, увеличивается надежность пуска.
Принцип работы планетарного редуктора предполагает высокий износ шестеренок. Для увеличения ресурса главная шестерня отливается из термореактивной пластмассы под давлением, армируется бронзой. Снижается шум при работе, увеличивается прочность, износостойкость. Использование жесткого графита в коллекторных щетках, удаление из материала порошка меди увеличило межремонтный период этого узла. Существуют виды приводных механизмов: инерционные, электромеханические, комбинированные. Муфты свободного хода бывают храповые, роликовые, фрикционно-храповые.
