Як працює стартер

 

Більшість систем пуску двигунів внутрішнього згоряння містять електродвигун постійного струму (двигун стартера) з живленням від акумуляторної батареї автомобіля, механізм включення, пристрій управління і відповідну електропроводку. Так як частота обертання колінчастого вала двигуна, необхідна для його пуску (для бензинових двигунів близько 60-100 хв-1, для дизельних двигунів близько 80-200 хв-1, набагато нижче, ніж частота обертання двигуна стартера, привід від стартера до двигуна здійснюється за допомогою пари шестерень (шестерні на валу стартера і зубчастий вінець маховика двигуна) з передавальним відношенням від 10:1 до 20:1.

Впливають змінні

Величина крутного моменту на колінчастому валу двигуна і мінімальна частота його обертання, необхідні для пуску двигуна, залежать від типу двигуна, його робочого об’єму, кількості циліндрів, ступеня стиснення, втрат на тертя, додаткових навантажень, створюваних при роботі двигуна, системи управління подачею палива, сорти використовуваного масла і температури двигуна.
Потрібні значення крутного моменту і частоти обертання для пуску двигуна зростають при зниженні температури, що веде до необхідності підвищення потужності стартера. Мінімальна температура, при якій забезпечується пуск двигуна, є основним чинником, визначальним потребную потужність при пуску.

Стартери

Стартер складається з електродвигуна, шестеренчатого приводу, обгінної муфти (муфти вільного ходу).

1 – соленоїд і пускове реле; 2 – важіль включення стартера; 3 – обгонная муфта з ведучою шестірнею; 4 – шестерний редуктор (планетарна передача); 5 – якір; 6 – постійні магніти

Шестерня на валу електродвигуна стартера спочатку починає взаємодіяти із зубчастим вінцем маховика двигуна. Після пуску двигуна частота обертання шестерні стартера стає вище частоти обертання валу електродвигуна стартера, що може призвести до виходу стартера з ладу із-за виникаючого відцентрового зусилля. Для запобігання цього небажаного явища між шестернею стартера та його якорем встановлюється обгонная муфта, яка відключає стартер від двигуна, як тільки частота обертання колінчастого вала починає перевищувати частоту обертання валу стартера.

Електродвигун стартера

В більшості випадків в стартері застосовується електродвигун постійного струму з послідовним збудженням, що характеризується високою частотою обертання без навантаження, що підтримує необхідну частоту обертання колінчастого валу двигуна під час його пуску. Прогрес, досягнутий у сфері технології виробництва феритів, дозволяє використовувати в стартерах електродвигуни з порушенням від постійних магнітів, стійких до размагничиванию. Стартери з якорями, що обертаються з більш високими швидкостями, але розвиваючими менший крутний момент, мають менші розміри та масу. Для них стає можливим збільшення передавального відносини між двигуном і якір стартера. Діаметр зубчастого вінця маховика не може бути збільшений і тому збільшення цього передавального відносини здійснюється шляхом використання додаткової передатної ступені (стартери з шестерним редуктором).

Види стартерних приводів

Стартер з інерційним приводом: 1 – вимикач стартера: 2 – пускове реле; 3 – обмотка збудження; 4 – зубчастий вінець маховика двигуна; 5 – шестірня стартера з обгінною муфтою; 6 – спіральні шліци; 7 – якір; 8 – акумуляторна батарея

Інерційний привід, застосовуваний, наприклад, у газонокосарках, є найпростішою формою шестеренчатого приводу. Обгонная муфта переміщується на валу якоря на спіральних шліцах при обертанні цього якоря. При включенні стартера ненагруженный якір починає вільно обертатися. При цьому шестірня стартера і обгонная муфта ще не обертаються з-за своєї інерції і виштовхуються вперед по шлицам. Як тільки шестірня входить в зачеплення із зубчастим вінцем маховика, вона утримується від обертання і проштовхується вперед ще далі до контакту зі стопорним кільцем. В цей час крутний момент від якоря електродвигуна стартера передається на двигун через обгонную муфту, шестірню стартера і зубчастий вінець маховика.
Як тільки колінчастий вал починає обертати шестірню стартера зі швидкістю, що перевищує швидкість обертання якоря стартера, обгонная муфта перериває передачу зусилля від двигуна на цю шестерню і перешкоджає прискоренню обертання якоря. При цьому обгонная муфта і шестерня стартера переміщуються по спіральним шлицам валу тому. Цей процес роз’єднання шестерні стартера та зубчастого вінця маховика посилюється за допомогою поворотної пружини, яка забезпечує утримання шестерні в положення роз’єднання від двигуна при непрацюючому стартері.

Стартер з приводом попереднього включення:

1 – вимикач стартера; 2 – пусковий реле; 3 – обмотка збудження; 4 – поворотна пружина; 5 – важіль включення; 6 – зубчастий вінець маховика двигуна; 7 – шестерня стартера з обгінною муфтою; 8 – буферна пружина; 9 – спіральні шліци; 10 – якір; 11 – акумуляторна батарея; Е, Н – обмотки

В стартерах такого типу зачеплення шестерні стартера з зубчастим вінцем маховика двигуна забезпечує соленоїд, що має контакти включення стартерного струму. При замиканні вимикача стартера струм надходить в обмотку Н (див. рис. внизу), тече по ланцюзі з послідовно включеними в неї втягує обмоткою Е і електродвигун стартера. Соленоїд захоплює обгонную муфту і шестерню і переміщує їх вперед за допомогою важеля включення і буферної пружини.
Якщо зуби шестерні оптимально входять у западини між зубцями вінця маховика, контактний місток пускового реле замикає контакти і на електродвигун стартера починає надходити повне напруга. Якщо зуби шестерні не відразу входять у западини між зубцями вінця маховика, важіль включення стискає буферну пружину, контакти реле замикаються і електродвигун провертає шестерню до тих пір, поки її зуби не увійдуть в зачеплення з зубами вінця маховика і буферна пружина не змістить шестерню і обгонную муфту вперед.
При припиненні подачі струму до обмотці соленоїда поворотна пружина переміщає сердечник соленоїда і шестерню разом з обгінною муфтою в їх початкове положення.

Стартер з скользящей шестерней:

1 – вимикач стартера; 2 – керуюче реле: 3 – разобщающий важіль; 4 – шестерня; 5 – зубчастий вінець маховика; 6 – перемикаючий контакт; 7 – соленоїд; 8 – серіесная обмотка; 9 – шунтовая обмотка; 10 – акумуляторна батарея; Н, Е – обмотки

При замиканні контактів вимикача стартера напруга акумуляторної батареї надходить у ланцюг утримуючої обмотки Н (див. рис.) соленоїда і керуючого реле. Реле починає працювати, але утримується в першому контактному положенні (перша стадія) за допомогою різного важеля і фіксатора. Напруга акумуляторної батареї прикладається до втягує обмотці Е соленоїда і шунтовой обмотці електродвигуна, які з’єднані між собою паралельно і послідовно з якорем. Стартер починає обертатися, але розвиває тільки невеликий крутний момент з-за високих опорів в обмотках, з’єднаних послідовно з обмоткою якоря. Соленоїд одночасно з цим зміщує шестірню стартера в напрямку зубчастого вінця маховика і незабаром після закінчення зачеплення звільняється заблокований керуюче реле, яке відразу ж переміщається по друге контактна положення (друга стадія). Пусковий струм починає проходити через сериесную обмотку і якір. Перемикаючий контакт на соленоїді з’єднує шунтовую обмотку паралельно якорю та сериесной обмотці.

Види обгоних муфт

Обгонна муфта роликового типу

Стартери невеликого і середнього розмірів зазвичай забезпечуються обгонными муфтами, в яких ролики з допомогою пружин віджимаються в клиноподібні виїмки між зовнішньою обоймою муфти та її внутрішньої обоймою (валу шестерні). Коли стартер починає працювати, крутний момент підсилює ефект заклинювання роликів і це-момент передається від зовнішньої обойми на вал шестерні.
Коли крутний момент змінює свій знак на протилежний, ролики виходять з клиноподібних виїмок, і шестерня починає обертатися вільно.

Багатодискова муфта обгонная

1 – ведучий вал (з’єднаний з шестірнею стартера): 2 – натискна пружина: 3 – провідний елемент з зовнішніми дисками; 4 – внутрішня муфта з внутрішніми дисками: 5 – спіральні шліци; 6 – фланець провідний (пов’язаний з якорем електродвигуна стартера)

Використовується в стартерах вантажних автомобілів. Ведучий елемент з зовнішніми дисками з’єднаний з якорем стартера