Принцип работы стартера автомобиля: неисправности и методы устранения

Принцип работы стартера

Как уже упоминалось выше, стартер, являющийся электромеханическим прибором, имеет принцип действия, основанный на использовании электрической энергии, получаемой от АКБ автомобиля, и преобразовании ее в энергию механическую, то есть энергию двигателя автомобиля.

При этом внутри стартера и других элементов схемы (смотри рис.2) происходит следующее:

• Через замкнутые контакты включателя зажигания (поз.4) ток поступает на контакты реле стартера (поз.3), а затем на клеммы втягивающей обмотки ВР.
• Якорь ВР, выполняя поступательное движение внутри его (ВР) корпуса, перемещает обгонную муфту до зацепления зубьев ее рабочей шестерни с зубьями венца маховика.
• Достижение якорем ВР конечного положения вызывает замыкание контактов, что, в свою очередь, вызывает поступление тока на обмотку электродвигателя и обмотку (удерживающую) реле.
• Вал стартера, передавая вращающий момент коленчатому валу двигателя (через маховик) обеспечивает пуск силовой установки.
• Достижение маховиком скорости вращения, превышающей скорость вращения вала двигателя стартера, выводит зубья рабочей шестерни бендикса из зацепления с зубьями венца, а возвратная пружина обеспечит возвращение обгонной муфты в первоначальное (до пуска) положение.
• Возврат ключа в выключателе зажигания прекращает подачу тока на  контакты стартера от АКБ, и дальнейшая работа силовой установки происходит без его (стартера) участия.

Резюмируя вышесказанное, отметим, что наряду со знанием устройства и принципа действия стартера, новичку-автолюбителю совершенно необходимо знать такие характеристики стартера, как: номинальная мощность, номинальное напряжение питания, величина потребляемого тока, частота вращения вала, значение крутящего момента и т.д.

Что это такое в автомобиле

Термин стартер происходит от английского слова starter или start, что переводится — «пускать в ход». Устройство играет роль механизма — он раскручивает вал мотора до такой частоты, при которой он запустится. Вообще стартер предназначен для запуска какого-либо механизма, например, его применяют для подачи напряжения в лампе тлеющего разряда или для запуска безмоторных моделей в авиамоделизме.

Как выглядит стартер? Это цилиндр, который находится в металлическом корпусе. Средняя длина устройства – 15 см, диаметр 7-10 см. В конструкцию пускового устройства входят 3 основные детали: электродвигатель, приводная шестерня с обгонной муфтой и втягивающее реле цилиндрической формы. Устройство соединено проводом с аккумулятором. Пусковое устройство может развить 5000 оборотов в минуту на холостом ходу.

К какой категории относится стартер? Отвечу так: любой механизм, собранный из деталей – это агрегат. Также этот агрегат может быть деталью в другом агрегате. А составляющий элемент – это то, что не содержит в себе составляющих: корпус, винт, провод и т.д.

По-научному прямое назначение стартера – это преобразование электрической энергии в механическую. А служит он для запуска двигателя внутреннего сгорания посредством воздействия на коленвал, чтобы он пришёл в движение.

Поскольку стартер в машине отвечает за запуск двигателя, причём производители автомобилей придумывают много дополнительных методов для повышения безопасности при пуске мотора и уменьшения вероятности угона. В некоторых автомобилях мотор можно завести только при выжатом сцеплении, а в «автомате» при нахождении рычага в режиме parking.

Где на двигателе находится и куда крепится стартер? Как правило, стартер стоит в узле соединения двигателя с коробкой передач (недалеко от картера ДВС), рядом с маховиком. Пусковое устройство может быть расположено как в верхней части, так и в нижней части в горизонтальном положении на фланце или опорной раме. Если устройство установлено сверху, то к нему можно получить доступ из-под капота, а если в нижней части — то только из-под днища автомобиля. Устройство фиксируется при помощи 2-3 больших болтов.

Давайте подробно рассмотрим, из чего сделан стартер.

Конструкция узла

Автомобильный стартер большинства производителей имеет схожую конструкцию. Она включает в себя тяговое реле и коллекторный электродвигатель постоянного тока.

Корпус агрегата изготавливается из стали. Он имеет форму цилиндра. Внутри находится прикрепленный к корпусу статор. Чаще он выполнен в виде постоянных магнитов, но возможен вариант и с медной обмоткой. На корпусе также размещаются технологические отверстия для различных креплений.

Якорь является наиболее дорогой частью стартера, которая нередко повреждается. Он состоит из сердечника, обмотки и коллектора. Крепления якоря реализовано с помощью втулок.

Тяговое реле устанавливается непосредственно рядом с корпусом электродвигателя. В задней части реле находятся силовые контакты, которые называются пятаками. Также в конструкции имеется подвижная перемычка, выполненная из мягкого металла. Сердечник тягового реле с помощью подвижного коромысла соединяется с бендиксом.

Щеточный узел наиболее часто выходит из строя из-за износа или термических повреждений. Он состоит из щеток, диэлектрической основы и направляющих.

Подвижно на валу якоря располагается обгонная муфта. Она является роликовым механизмом, который соединяется с шестерней зацепления.

Также по конструкции выделяют нижепредставленные виды стартеров:

• без редуктора;
• с планетарной передачей.

Безредукторные стартеры имеют более простую конструкцию и обладают хорошей надежностью. Несмотря на это их вытесняют узлы с планетарной передачей. Связано это с тем, что наличие редуктора, позволяет запустить ДВС даже при низком заряде АКБ.

Посмотреть из чего состоит стартер можно на фото ниже, где узел представлен в разборе. Так выглядит большинство агрегатов независимо от бренда и завода-изготовителя.

Аналоги бендикса

Возможно, вам будет интересно узнать, что подобная бендиксу деталь используется и в механических коробках передач. Особенно в ситуациях, когда автомобиль едет с горы. Но вариации бендикса широко применяют не только в автомобилях. Как было сказано выше такое устройство используется в велосипедах, а также в конструкции вертолетных винтов. По сути устройство может помочь в любом механизме во время запуска.

Самое главное правильно подобрать его и вовремя менять детали бендикса. Теперь вы наконец-то знаете, что такое бендикс стартера и больше не будете мучить себя этим вопросом. А поскольку это действительно одна из ключевых деталей, то разбираться в ее работе и конструкции должен каждый автомобилист. Всегда вовремя заменяйте детали бендикса и следите, чтобы он не наполнялся ненужным мусором, тогда вы будете безопасно чувствовать себя на дороге.

Возможные неисправности

Сколько примерно срок службы стартера? Среднее значение — 5 лет или 120 тыс. км пробега. От условий эксплуатации напрямую зависит, сколько служит стартер. К примеру, если передвигаться в городских условиях на короткие расстояния, и постоянно заводить двигатель, то стартер быстро выйдет из строя.

Расскажу про признаки, которые точно указывают на неисправность устройства. Это такие симптомы, как:

• Слышится специфичный треск.
• Есть задержка пуска мотора после того, как водитель поворачивает ключ зажигания.
• Слышен запуск электродвигателя стартера, но без звука работы мотора.
• Нет никаких действий после поворота ключа зажигания.
• Стартер работает после пуска двигателя.

Какие возможные неисправности могут возникать у стартера?

1. Плохой контакт. Это частая поломка, а её заметить может водитель при запуске двигателя. В этом случае следует проверить крепление устройства и контакты.
2. Магниты могут упасть. Это касается современных устройств. Здесь ремонт лучше доверить опытным автомастерам.
3. Износ опорных втулок. При этом якорь будет как бы «болтаться» и не будет полного контакта щёток с коллектором. При этом будет искрения, щётки будут подгорать и изнашиваться. В этом случае нужно заменить щётки и опорные втулки, осуществить проточку коллектора.
4. Износ роликов в бендиксе. При этом возникает его буксировка. Требуется полностью заменить бендикс.
5. Неисправность втягивающего реле. Чаще всего происходит подгорание пятаков. Медь в них плавится, и пятаки припаиваются к контактам. В этом случае даже после запуска мотора стартер продолжит работать. Всё это сильно садит аккумулятор. Поэтому здесь следует как можно скорее отцепить провод с АКБ, снять устройство и заменить втягивающее реле.

Если медленно вращается коленвал, то причины этого:

• Высокая вязкость моторного масла.
• Низкий заряд АКБ.
• Окислились контакты проводов.

Если стартер работает слишком долго, то это происходит из-за заедания замка зажигания или проблем в контактах.

Если при повороте ключа стартер не запускается, то причины этого могут быть следующие:

• Разряжен или сломан АКБ.
• Нет контакта провода массы с АКБ или между обмоткой и коллектором.
• Изношен якорь.
• Щётки не прилегают к коллектору.
• Неисправно втягивающее реле.
• Отключён разъём управления устройства.
• В АКПП селектор не находится в позиции N или P.
• Неисправен переключатель блока КПП.

Если стартер очень медленно вращается, на это указывают следующие неисправности:

• Не работает или разряжен аккумулятор.
• Изношены втулки.
• Неисправен провод между АКБ и стартером.
• Поломка во втягивающем реле.
• Неисправна обмотка статора или якоря. Следует произвести замену механизмов.
• Плохой контакт якоря или обмотки статора с массой.
• Щётки плохо контактируют с коллектором из-за их износа или неправильного положения.
• Подгорание коллектора.

Стартер работает, а двигатель — нет:

• Изношена обгонная муфта.
• Сломаны детали в редукторе.

Стартер вращается вместе с маховиком:

• Сломано втягивающее реле.
• Поломка в контактной группе замка зажигания.

Отсутствует щелчок втягивающего реле:

• Низкий заряд аккумулятора.
• Сгорели контакты или обмотка втягивающего реле.
• Окислился контакт на положительной клемме аккумулятора или стартера.
• Неисправность в составляющей замка зажигания.
• Замыкание на массе в обмотки втягивающего реле. Здесь лучше произвести замену все детали.
• Заедание якорного механизма реле.

Если коленвал не вращает якорь стартера, то вероятные причины поломки:

• Буксировка муфты свободного хода.
• Заедание при передвижении деталей по винтовой нарезке вала.
• Поломка рычага выключения муфты.
• Неисправность пружины или поводкового кольца муфты.

При появлении громких шумов при запуске двигателя следует проверить крепление в деталях стартера.

При появлении скрежета шестерни в стартере следует проверить контакты включателя, регулировку хода шестерёнки, пружину приводного устройства, а также зубцы венца маховика. Если повреждён зубчатый венец (его часто делают из пластмассы), то его лучше заменить на металлический. Также есть вероятность заедания втягивающего реле.

Диагностика и замена

Среди остальных причин поломки и выхода из строя главной же является пробуксовка бендикса при свободном ходе. Это возникает по той причине, что в пазы и ролики попадает определенное количество грязи. Первым признаком является шум якоря при запуске стартера, а при этом коленчатый вал стоит неподвижно. В такой ситуации не обойтись без проведения ремонта.

Для того, что бы продиагностировать, непосредственно, сам бендикс, можно сделать это на автомобиле. Сделать это нужно следующим образом:

1. Включаем передачу;
2. Выжать тормоз;
3. Запустить стартер.

Теперь нужно слушать. Если вы услышали звук, который характеризует вращение якоря, то это признак того, что бендикс стартера пробуксовывает. Это значит, что он немедленно нуждается в ремонте или в его замене на новый бендикс.

Мелкий ремонт бендикса:

• Стартер снимается с автомобиля;
• Погружается в приготовленную емкость с бензином и остается там на несколько часов. Это делается для того, чтобы вымыть почистить его от грязи;
• Не вынимая изделие из емкости, прокрутите несколько раз шестерню муфты, это поможет качественнее очистить пазы;
• После этого он достается и вымывается.

Если по итогу такой очистки вы не добились желаемого результата, тогда придется снимать обгонную муфту и разбирать ее.

Рассмотрим поэтапно разбор и ремонт бендикса:

1. Первым делом я советую отсоединить стартер автомобиля. Но перед этим нужно обязательно отсоединить минусовую клемму от аккумулятора. После этого нужно один проводок отключить от втягивающего реле, а другой открутить при помощи ключа гаечного на самом стартере. Чаще используется ключ на «13»;
2. Теперь нужно открутить все крепежи, которые удерживают стартер. В каждой машине присутствует своя система крепежа. Так что будьте готовы к тому, что при демонтаже стартера по пути вам придется демонтировать еще некоторые элементы;
3. Уже на этом этапе легко определить состояние маховика;
4. В том случае, если решили все же менять бендикс, необходимо разобрать стартер. Первым делом снимаем крепеж крышки, а после отсоединяем крепление выхода обмотки на втягивающее реле. Можно достать шайбу-скобу;
5. После надо снять последний крепеж и разобрать стартер пополам. В случае, когда внутри его обнаруживаем шарик, необходимо сохранить его;

6. Совет: если уж разобрали стартер, посмотрите все его узлы, которые тоже иногда выходят из строя. Устаревшие детали также можно поменять;

7. В случае, если это необходимо, снимаем втягивающее реле, резиновую вставку и шайбу. После достаем все оставшиеся мелкие детали;
8. Далее при помощи отвертки вынимаем уши нашего бендикса;
9. Для того чтобы освободиться от стопора, необходимо опустить шайбу вниз, при этом орудуя той же отверткой. Бывает, что вместо шайбы стоит стопорное кольцо. В таком случае для удобства можно использовать молоток и гаечный ключ. Ключ наставить на стопор и молотком сбить его вниз;
10. Стопорное кольцо, которое осталось, можно стянуть с вала, при этом поддевая его маленькой отверткой или специальным съемником;
11. Теперь остается снять бендикс и на его место установить новую деталь;
12. Чтобы собрать все назад, необходимо проделать все действия в обратном порядке.

Как проверить бендикс стартера

Если не крутит бендикс стартера, то проверить его работу можно двумя способами — визуально, сняв его с машины, и “на слух”. Начнем описание с последнего, как более простого.

Как указывалось выше, основная функция бендикса — войти в зацепление с маховиком и раскрутить двигатель. Поэтому, если в момент запуска двигателя вы слышите, что электродвигатель стартера крутится, а из места, где он находится, раздаются характерные металлические лязгающие звуки — это первый признак неисправности бендикса.

Так что далее требуется демонтаж стартера и снятие разбор бендикса, дабы детально его осмотреть и определить повреждения. Процедура снятия и замены описана нами ниже.

И так, бендикс сняли, необходимо провести его ревизию. В частности, проверить, крутится ли он только в одну сторону (если в обе, значит, он подлежит замене) и не съелись ли зубья. Также убедится неослабилась ли пружина. Еще следует снять вилку с бендикса, проверить ее целостность, следы износа, при необходимости она подлежит замене. Кроме этого, обязательно проверьте, есть ли люфт на валу якоря. Если он имеет место, то бендикс следует заменить.

Признаки неисправности стартера

Проблемы с силовым электродвигателем проявляются в виде:

• несрабатывания при повороте стартера;
• посторонних шумов (треске);
• срабатывании без ввода в зацепление;
• невозможности запустить мотор.

Самой распространенной проблема — это несрабатывание стартера. Стоит отметить, что не всегда поломка кроется в самом узле. Нередко он не работает из-за проблем с цепями питания. Поэтому искать неисправность следует начинать с них – проверить заряд аккумулятора, крепление проводки и клемм, замок зажигания.

Следующее, что проверяется – втягивающее реле, поскольку от его работоспособности зависит срабатывание электромотора. Оценить состояние можно и без демонтажа стартера. Для этого можно отверткой замкнуть выводы на крышке реле. Если электродвигатель после замыкания срабатывает, искать причину следует в реле.

Основные виды поломок

В целом все неисправности стартера делятся на две категории. Первая из них – механическая. Сюда относятся:

• подгорание пятаков;
• износ подшипников;
• повреждение зубьев ведущей шестеренки;
• подклинивание якоря втягивающего реле;
• разрушение обгонной муфты;
• заклинивание бендикса на валу.

Эти неисправности устраняются обслуживанием и заменой подтвержденных элементов. К примеру, подгоревшие пятаки можно почистить, а подшипники – заменить.

Вторая категория поломок стартера – электрическая. Эти неисправности считаются серьезнее, поскольку некоторые из них трудно устраняются. К ним относятся:

• износ щеток и контактных пластин коллектора;
• обрыв обмоток статора и втягивающего реле;
• замыкание обмоток.

Если щетки заменить несложно, то ремонт коллектора затруднителен, поскольку нужно перепаивать все его пластины. Что касается обрыва и замыкания, то устранить такие поломки может только опытный автоэлектрик. При этом нередко отремонтированный двигатель снова ломается, поэтому иногда лучше заменить узел, чем ремонтировать. Реле же при электрических поломках не ремонтируется, а заменяется.

Что касается редукторных стартеров, то редуктор также может выйти из строя. Его «слабым местом» является зубчатый венец, которые производители часто делают из пластика (для снижения шумности и удешевления производства). Этот венец из-за нагрузок разрушается и редуктор перестает работать. Для восстановление работоспособности стартера заменяется венец. При этом некоторые автолюбители для исключения повторной поломки подбирают и устанавливают венец из металла.

Устройство стартера

Ниже рассмотрим устройство и разновидности механизмов.

Схема и основные компоненты

Схема системы зажигания

Как устроен узел:

1. Корпус, в котором собрана вся конструкция. В зависимости от типа устройства он может иметь разную форму, но обычно механизмы изготовляются в виде цилиндров. Корпус может включать в себя сердечник, оснащенный обмотками.
2. Якорь. Этот компонент выполнен в виде специального вала и оснащен посадочными поверхностями для установки подшипниковых деталей. Эти составляющие элементы обычно изготовляются из стали. В центре якорного устройства находится сердечник, оснащенный коллекторными пластинами.
3. Передняя крышка. Она используется для того, чтобы закрывать все элементы конструкции от внешнего воздействия.
4. Реле, именуемое втягивающим. Этот компонент используется для подачи напряжения на обмотку механизма. Посредством воздействия реле происходит выталкивание обгонной муфты из посадочного места. Элемент должен быть оборудован контактными компонентами и перемычкой.
5. Бендикс. Считается одним из основных составляющих компонентов. Используется для подачи крутящего момента на маховик силового агрегата. В результате происходит выдвижение шестерен из зацепления после того, как будет выполнен запуск двигателя.
6. Держатель щеток. Щеточные элементы используются для передачи напряжения на якорное устройство, в частности, на его пластины. Благодаря щеткодержателю можно повысить мощность электрического двигателя в целом. Особенно это актуально в момент запуска мотора.
7. Роторный компонент. Ось ротора проворачивается на подшипниковых устройствах скольжения. Эти элементы со временем изнашиваются, поэтому они подлежат периодической замене. Из-за износа напряжение, проходящее по обмоткам, не преобразуется в механическую энергию. При выходе из строя подшипников водитель может услышать посторонние звуки, нехарактерные для правильного функционирования узла.
8. Кнопка для активации и деактивации зажигания. Этот элемент входит в устройство, если машина оснащена кнопкой для запуска силового агрегата без ключа.

С редуктором

Стартерам с редукторами отдают предпочтение многие автолюбители. Наличие редуктора обеспечивает меньшее потребление тока стартерным устройством при запуске мотора машины. Примечательно, что редукторные механизмы обеспечивают эффективное вращение коленчатого вала даже при севшем аккумуляторе. Конструкция таких узлов включает в себя постоянные магниты, что позволяет свести к минимуму возможные неисправности, связанные с работой обмотки. В редукторных механизмах быстрее всего изнашивается вращающая шестерня.

Пользователь evgenij ignatov рассказал о техобслуживании редукторного стартера.

Без редуктора

Безредукторные устройства характеризуются упрощенной конструкцией и напрямую влияют на вращение шестерни. По устройству они более простые, поэтому в случае поломки произвести ремонт механизма сможет даже неопытный автовладелец. В процессе поступления тока на выключательный элемент сцепление шестерни с маховиком происходит сразу же. Благодаря этому процедура зажигания осуществляется быстрее. По сравнению с редукторными данные механизмы обладают более высоким сроком службы. Это связано с тем, что неполадки в электрической составляющей минимальны.

Безредукторные автомобильные стартеры могут работать со сбоями при низких отрицательных температурах.

Виды и характеристики

Я описал классическую конструкцию стартера. В ней бендикс находится прямо на вале ротора. Для такого устройства необходим электродвигатель с невысокой скоростью вращения и высокой тягой, что приводит к увеличению массы и размера устройства.

А какие стартеры устанавливаются на современных автомобилях? Это стартеры с редуктором. Рассмотрим подробнее каждый тип пусковых устройств, а также в чём состоит их отличие.

С редуктором

Такие стартеры называют планетарными. Стандартный редуктор имеет солнечную (ведущую) шестерню, водило, зубчатый венец. Все эти детали зацеплены друг с другом. В планетарном редукторе все составные части используются в качестве ведомого механизма.

В стартере с редуктором применяется дополнительный вал, где находится бендикс. Таким образом, бендикс и электродвигатель в пусковом устройстве работают только через редуктор. Но, несмотря на новую деталь под названием редуктор, принцип работы такого стартера мало отличается от классического.

Особенность планетарного стартера с редуктором в том, что он потребляет меньше энергии для своей эффективной работы, благодаря чему он сможет раскрутить коленвал ДВС даже при очень низком заряде аккумуляторной батареи много раз подряд. Редуктор снижает обороты электродвигателя, но улучшает их тяговую силу. А применение в конструкции магнитов увеличивает ресурс обмотки статора и предотвращает возможные неисправности.

Редуктор превращает скорость вращения в тягу, изменяя передаточное соотношение, благодаря чему можно не использовать мощные и «прожорливые» электродвигатели в стартере.

Плюсы:

• Высокий срок службы.
• Небольшой размер и вес.
• Небольшая цена деталей.
• Можно завести автомобиль даже при сильном морозе.

Минусы:

• Существуют проблемы с поиском запчастей.
• Невысокое качество деталей.
• Более сложный ремонт по сравнению со стартерами без редуктора.

Также применяют устройства с редуктором и цилиндрической передачей, но из-за сложного механизма их ставят не так часто.

Без редуктора

Такие устройства также называют роторными стартерами. В конструкцию этого типа устройств не входит редуктор, а вращение передаётся напрямую на шестерню стартера. Самый главный плюс безредукторного механизма в очень простом устройстве, благодаря чему ремонт можно выполнить даже новичок. К тому же такой механизм отличается высокой надёжностью и выносливостью, что приводит к увеличению срока службы стартера. Поэтому в процессе работы неисправности из-за подачи тока возникают нечасто.

В безредукторном стартере сцепление шестерни с маховиком происходит моментально, поэтому запуск двигателя осуществляется очень быстро. К тому же детали на устройство можно легко купить в большинстве магазинов, хотя цена на них довольно высока.

Минусы стартеров без редуктора в том, что при низких температурах его работа крайне нестабильна из-за того, что устройство требует много энергии. Также такое пусковое устройство более тяжёлое и громоздкое по сравнению с редукторным.

Что лучше редукторный стартер или обычный? Для большинства автомобилей лучше всего подходит стартер с редуктором.