Мощность стартера дизельного двигателя

Опубликовано: 05.07.2024

Пусковым током стартера автомобиля называется максимальное значение силы тока, который потребляется им во время запуска двигателя. Измеряется в амперах и, в зависимости от рассмотренных в статье факторов, может варьироваться в диапазоне 100-500 А. От чего зависит этот показатель, на что он влияет, как его правильно измерить и уменьшить – простыми и понятными словами рассказано в данном материале.

Базовые понятия

Для начала рассмотрим несколько базовых понятий, чтобы лучше понимать, что такое пусковой ток автомобильного стартера, и не путать эту величину с другими характеристиками.

Автомобильный стартер является ничем иным, как электродвигателем постоянного тока. Это означает, что он выполняет свою работу (крутит коленвал двигателя), потребляя электрическую энергию, накопленную в аккумуляторной батарее. Эта энергия характеризуется несколькими величинами – напряжением, силой тока и мощностью.

Напряжение, при котором работает нагруженный стартер легкового автомобиля, находится в диапазоне примерно 11-13 В. Что значит нагруженный? Если стартер снять с двигателя и подключить к источнику тока без какой-либо нагрузки, то он будет работать и при гораздо меньшем напряжении. Однако будучи установленным на автомобиле, при напряжении менее 11 В он, как правило, не работает. Это хорошо знакомо тем автолюбителям, у которых была изношенная или полностью разряженная АКБ.

Сила тока, который потребляется нагруженным стартером легкового автомобиля, варьируется в диапазоне 100-500 А. Здесь, как и в случае с напряжением, большую роль играет нагрузка. Если стартер подключить к источнику питания отдельно от двигателя, то тока он потреблять будет гораздо меньше. Из этого следует, что чем большая нагрузка на стартер, тем больше тока он будет потреблять.

Мощностью стартера называется величина, которая зависит от напряжения, при котором он работает, и силы тока, который им потребляется в конкретный момент времени. Так, например, если стартер вашего автомобиля при напряжении 12 В потребляет ток силой 150 А, то его мощность в данный момент составляет 12 × 150 = 1800 Вт.

Из этого всего можно вывести следующее, важное для автомобилистов, понятие. Что происходит, когда АКБ изношена или слабо заряжена? А происходит то, что при работе стартера напряжение на ней просаживается, например, до 10,5 В. Это означает, что, если стартер потребляет все те же 150 А, то его мощность при таких условиях уже не 1,8 кВт, а всего лишь 1,5 кВт. Соответственно, он крутит коленвал вяло, либо ему вообще не хватает мощности, чтобы сдвинуть его с места.

Кроме того, чем большая просадка напряжения происходит на клеммах АКБ, тем меньший пусковой ток она способна выдавать. Отсюда следует, что на наш стартер идет уже не 150 А, а вдвое-втрое меньше. Это приводит к резкому уменьшению мощности, которой оказывается недостаточно, чтобы провернуть коленчатый вал двигателя.

Для некоторых автолюбителей будет интересной еще одна характеристика стартера. Она показывает количество энергии, которое он израсходовал, пока запускал двигатель. Измерить ее можно в А*ч (ампер-часах), а как мы помним, именно в этих единицах указывается емкость АКБ. Это означает, что по пусковому току и времени работы стартера мы можем узнать, на сколько сильно он разрядил нашу батарею.

Рассмотрим все тот же стартер. Допустим, во время всей своей работы он, потребляя ток силой 150 А, запустил двигатель с первой попытки, вращая его в течение 5 секунд. Теперь секунды надо перевести в часы, так как нас интересуют именно ампер-часы. 5 секунд – это примерно 0,0014 часов. Соответственно, наш стартер «взял» из батареи 150 × 0,0014 А*ч, то есть примерно 0,21 А*ч. И это при емкости в 50-60 А*ч.

Но здесь следует понимать, что мы рассмотрели упрощенные условия. Так, при больших токах потребления АКБ садится немного больше, чем это можно рассчитать на бумаге. Кроме того, не всегда двигатель запускается с первого раза, и так далее. Из всего этого важно усвоить следующее. Если стартер не смог прокрутиться из-за ослабленной АКБ, то ему, скорее всего, хвалило не А*ч, как думают многие. Ему не хватило пускового тока, так как разряженная или испорченная батарея не в состоянии выдавать такие большие токи.

От чего зависит пусковой ток стартера?

На разных моделях легковых автомобилей пусковой ток стартера может значительно отличаться по своей величине. Разберем, от чего это зависит.

Во-первых, от типа двигателя. Так, чтобы прокрутить на старте дизельный двигатель, требуется на порядок больше мощности, чем для бензинового мотора с таким же объемом. А как мы уже выяснили, чем большей мощности стартер, тем больше тока он потребляет для выполнения своей работы.
Во-вторых, от объема двигателя. Чем он больше, тем тяжелее стартеру его запускать. Соответственно, для этого требуется больше мощности, а значит и пускового тока.
В-третьих, пусковой ток на разных автомобилях зависит и от самого стартера – его модели, мощности и так далее. Все это подбирается производителем, исходя из первых двух факторов, а также ряда других нюансов.

Однако пусковые токи стартера могут отличаться не только на разных автомобилях, но и на абсолютно одинаковых. Более того, на одной и той же машине, например, вашей, при разных условиях пусковой ток может сильно разниться. От чего зависит его сила в этом случае?

В первую очередь, от технического состояния двигателя. Если в нем что-либо подклинивает, тяжело вращается и так далее – стартеру труднее все это сдвигать с места, а потому он будет потреблять больший пусковой ток.

Следующий фактор, влияющий на пусковые токи, это температура окружающей среды. Чем она ниже, тем гуще становится моторное масло, и тем тяжелее стартеру такой двигатель запустить.

Далее идет состояние самого стартера. Например, если в нем изношены или загрязнены втулки, выступающие в роли подшипников трения, вращаться ему тяжелее, и он будет потреблять больший ток.

Еще хуже обстоит ситуация, когда есть короткие замыкания в обмотках стартера. Здесь уже прекрасно показывает себя всем известный закон Ома. При локальных замыканиях электрическое сопротивление обмоток уменьшается, а по закону Ома (при одном и том же напряжении) это приводит к увеличению силы тока. При этом следует понимать, что мощность будет не увеличиваться, а наоборот, уменьшаться, так как используется не весь потенциал электродвигателя.

К аналогичному исходу приводят плохие контакты на клеммах, проводящих тот самый пусковой ток от АКБ к стартеру. Здесь работает все тот же закон. Чем хуже контакт, тем меньше сечение проводника на этом участке. А чем меньше сечение, тем больше электрическое сопротивление. А это значит, что и мощность стартера будет меньшей.

Итого, пусковой ток стартера зависит и от характеристик, и от технического состояния, и от сопротивлений, которые препятствуют его работе. Причем сопротивление может быть как механического характера, так и электрическим.

Зачем надо знать пусковой ток стартера?

В первую очередь для того, чтобы правильно подобрать аккумуляторную батарею, если старую пришло время заменить. Если на этот параметр не обратить внимание, погнавшись за привлекательной ценой или ампер-часами емкости, можно столкнуться с тем, что новая батарея не сможет нормально прокрутить ваш стартер, либо вообще не сдвинет его с места.

Как правило, на всех современных автомобильных аккумуляторных батареях эта характеристика указывается под видом максимального пускового тока. То есть, на первый взгляд, сложностей с выбором возникать не должно. Однако здесь есть несколько нюансов. Рассмотрим их.

Во-первых, надо учитывать, что указанный на корпусе АКБ максимальный пусковой ток она сможет выдавать только в полностью заряженном состоянии. То есть, когда новый аккумулятор однажды окажется по тем или иным причинам разряженным, например, наполовину, то пусковой ток, который она будет способна выдать, уменьшится.
Во-вторых, максимальный пусковой ток, указанный на корпусе, будет неуклонно уменьшаться с каждым днем эксплуатации батареи. Так, если новая и полностью заряженная она будет способна выдавать 400 А (как написано), то через полгода эта характеристика может уменьшиться уже до 300 А, и так далее.
В-третьих, не лишним будет помнить о том, что некоторые производители не стыдятся «немножко» преувеличивать характеристики выпускаемой продукции. Это значит, что при указанных на корпусе 500 А максимальный пусковой ток на самом деле не дотянет до этого показателя. В некоторых случаях измерения показывали, что производитель «преувеличил» этот параметр аж в два раза. К счастью, встречаются такие случаи сегодня редко. Но помнить о них надо. Для проверки истинного максимального пускового тока АКБ есть специальные электронные приборы.

Далее необходимо учитывать, что автомобиль не всегда эксплуатируется при одинаковых условиях и в идеальном техническом состоянии. Это означает, что батарею по пусковому току надо выбирать с запасом – чем больше, тем лучше.

У некоторых автолюбителей присутствует ошибочный страх, что чрезмерно высокий пусковой ток, указанный на батарее, сможет сжечь стартер. Это не так. Стартер никогда не возьмет тока больше, чем ему нужно. Так что, если на АКБ написано, что максимальный ток 600 А, то это не значит, что на стартер пойдет именно такой ток. Нет. Он возьмет только «свои» положенные 150-200 А.

Это что касается выбора батареи. Однако знать пусковой ток вашего стартера полезно и для других целей. В том числе, по повысившемуся энергопотреблению возможно своевременно выявить кое-какие проблемы с машиной. Если ток потребления стартера увеличился, то это может указывать на его износ, засорение, короткие замыкания в обмотках, плохой контакт и другие поломки. Устранив своевременно эти недостатки, вы уменьшите нагрузку и износ аккумуляторной батареи. Соответственно, прослужит она дольше, а двигатель будет запускаться легче даже несмотря на крепкие морозы.

Как измерить пусковой ток стартера?

В первую очередь, не повторяйте ошибку некоторых автолюбителей, которые однажды попытались измерить пусковой ток стартера при помощи мультиметра. Как они поступали. Мультиметр в режиме амперметра подключался в разрыв одной из клемм на АКБ. То есть, клемма снималась, один щуп прикладывался на батарею, второй – на отсоединенный провод. Далее запускался двигатель, но ток стартера таким способом никто не узнал.

А все потому, что мультиметры, которые есть у многих автолюбителей, не рассчитаны на измерение силы тока более 10-20 А. А стартер даже малолитражного автомобиля потребляет не менее 100 А. Соответственно, такой способ измерения всегда будет приводить к одному и тому же исходу – сгоранию мультиметра. Особенно опасны такие эксперименты с дешевыми приборами, у которых амперметр включен в систему без предохранителя.

Эта методика подходит только для измерения тока утечки АКБ, и должна выполняться исключительно при выключенном двигателе.

Для правильного измерения пускового тока стартера потребуется другой измерительный прибор, который называется токовые клещи. На таких девайсах имеются клещи, которые необходимо замкнуть вокруг провода, по которому течет ток, который мы хотим измерить. Когда работает стартер, то одинаковый ток течет что по минусовому, что по плюсовому проводах, отходящих от АКБ.

Измерения проводятся следующим образом. Аккумулятор необходимо предварительно полностью зарядить. Только так стартер сработает на полную мощность, и только так можно будет оценить потребляемый им ток. Далее на один из силовых проводов АКБ устанавливаются токовые клещи, а помощник включает стартер, поворачивая ключ зажигания. Пока стартер работает, по прибору фиксируются максимальные показатели.

Чтобы измерения были более обширными и информативными, их желательно повторить несколько раз, и при разных условиях. При этом, следует помнить, что после каждого запуска двигателя необходимо давать аккумулятору «отдохнуть», иначе показания будут недостоверными. Как правило, таким способом проводится три измерения, а затем выводится среднее арифметическое.

Проводя замеры пусковых токов, помните, что чем больше разряжен АКБ, тем показатели будут меньшими. Также следует учитывать, что прогретый двигатель завести легче, а потому потребляемый стартером ток может сильно отличаться от того, который им потребляется при «холодной прокрутке».

Как уменьшить пусковой ток стартера?

Делать это очень полезно, в первую очередь, для АКБ. Ведь чем меньший ток будет потреблять стартер, тем она прослужит дольше. Также это значительно повысит шансы успешного запуска двигателя в морозы, да еще и при частично разряженной батарее.

Уменьшить пусковой ток стартера можно несколькими способами. Применять их желательно комплексно, и регулярно. Рассмотрим основные.

Для начала необходимо обеспечить нормальный контакт в местах соединения силовых проводов с АКБ и стартером. С контактных площадок и клемм надо удалить окислы и ржавчину, после чего надежно все закрепить на своих местах (если только стартер не будет сниматься для выполнения следующих шагов).

Далее, чтобы уменьшить пусковой ток, надо демонтировать стартер с автомобиля, и разобрать его. Чаще всего здесь «виноваты» бронзовые втулки, которые выполняют роль подшипников скольжения. Если они изношены (есть заметный поперечный люфт ротора), замените их на новые. Если износа нет, то втулки надо тщательно очистить и смазать перед сборкой.

На пусковой ток также оказывают влияние токоведущие щетки и коллектор, к которому они прижимаются. Если на них имеется износ, сколы, царапины, трещины и другие дефекты – это замена. Коллектор необходимо очищать от графитового налета и пыли, которая забивается между его лепестками. Не используйте для этого острые металлические предметы и наждачную бумагу. Коллектор без проблем можно очистить до идеального состояния при помощи спирта и мягкой ветоши.

Для пущей уверенности можно проверить обмотки стартера на предмет коротких замыканий. Чтобы сделать это, понадобится мультиметр, включенный в режим измерения сопротивления. Эту величину можно измерить как на обмотках статора, так и на роторе. В обоих узлах сопротивление одинаковых обмоток должно быть примерно одинаковым. Если есть существенные отклонения или вообще обрыв, то такой стартер эксплуатировать нельзя. Его можно либо заменить, либо попробовать отдать на перемотку.

В завершение напомним, что состояние двигателя тоже влияет на пусковой ток стартера. Потому, если все его узлы поддерживаются в исправности и используется правильное моторное масло, максимальный пусковой ток стартера будет минимальным.

Важным качеством дизельного двигателя является его приспособленность к запуску в холодном состоянии. В ГОСТ Р 54120-2010 термин «холодный двигатель», определен как: двигатель при температуре его деталей, охлаждающей жидкости, масла и топлива, отличающейся от температуры окружающего воздуха не более чем на 1°С (без учета погрешностей измерений).

Также согласно ГОСТ Р 54120-2010 стартерная система пуска должна обеспечивать необходимую для надежного пуска холодного двигателя частоту вращения коленчатого вала в соответствии с требованиями к пусковым качествам двигателей и требованиями к двигателю данного ГОСТ, с общим числом попыток пуска не менее трех [1].

При создании новых конструкций двигателей стремятся снизить его минимальную пусковую скорость вращения коленчатого вала с целью уменьшения мощности, веса, стоимости и габаритов пусковых систем, а также повысить надежность пуска.

Пуск дизеля возможен при помощи следующих способов:

Ручной пуск;
Электростартерный пуск;
Пневмостартерный пуск;
Воздушный (цилиндровый) пуск;
Пуск вспомогательным поршневым двигателем;
Пуск инерционным стартером.

Необходимые для пуска двигателя мощность, скорость вращения и вращающий момент пускового устройства (ПУ), находят из выражений:

n_><716,2\cdot 0,85>" />
л.с.,

P- мощность пускового устройства;
M_с - момент коленчатого вала двигателя ;
n_min- минимальная пусковая скорость вращения коленчатого вала;
,85- к.п.д. зубчатой передачи;

i" />
об/мин;

n - скорость вращения пускового устройства;
i - передаточное отношение между шестерней стартера и венцом маховика двигателя;

>" />
кГм,

где M - вращающий (пусковой) момент пускового устройства.

Пуск дизелей от руки возможен для маломощных и двигателей средней мощности. Это актуально для двигателей устаревших конструкций, имеющих специальные приспособления и маломощных дизель- генераторных установок (ДГУ). Современные маломощные двигатели, устанавливаемые на легковые автомобили, коммерческую технику и малогабаритную спецтехнику, как правило, не приспособлены для ручного запуска.

Электростартерный пуск является основным способом пуска для большинства видов дизельной техники. Для воспламенения топлива нужна достаточно высокая скорость вращения коленчатого вала при пуске, это необходимо для получения достаточно большой температуры в конце хода сжатия. При этом важно чтобы сжатый воздух не успел охладиться через стенки цилиндра и камеры сгорания (КС) и чтобы утечка воздуха через компрессионные кольца заметно не влияла на давление в КС.

А в дизелях классической конструкции, скорость движения плунжера топливного насоса высокого давления (ТНВД) зависит от пусковой скорости и определяет достаточное давление впрыска топлива.

Момент сопротивления вращению и собственные пусковых качества двигателя - это два основных фактора влияющих на подбор стартера по пусковой мощности. Большую мощность стартеров дизельных двигателей определяют возросший крутящий момент, высокие степень сжатия и минимальная скорость вращения. А повышение напряжения до 24 вольт позволяет получить большую мощность электродвигателя стартера при меньших размерах. При напряжении 12 вольт, была бы слишком большая сила тока в цепи электродвигателя стартера, что привело бы к увеличению его габаритов и емкости аккумуляторных батарей. Сопротивление обмоток стартера обычно очень низкое и не превышает 1 мОм.

Рис. 1. Характеристики электродвигателя с последовательным возбуждением

Пусковому (начальному) режиму стартера соответствуют следующие условия: момент пуска- n_ст=0, электродвигатель потребляет максимальный ток короткого замыкания I_к.з., вращающий момент достигает максимума. А пусковая частота вращения коленчатого вала дизельных двигателей находится в пределах 150-250 об/мин, что в 2 – 3 раза больше, чем у бензиновых.

Максимальный крутящий момент M_вр развивается при малой частоте вращения якоря. (Рис.1.) При этом сила тока в обмотке электродвигателя может достигать наибольшего значения и составлять 200- 900 А, в зависимости от модели стартера.

По мере увеличения частоты вращения якоря, сила тока в обмотках уменьшается и соответственно уменьшается момент на валу якоря. Такой закон изменения крутящего момента наиболее благоприятен для пуска двигателя, так как в начале проворачивания коленчатого вала момент сопротивления наибольший [2].

Полезная мощность стартера P₁ (л.с.):

меньше электромагнитной на величину механических и магнитных потерь: Р₁= Р_эл- Р_мех- Р_магн;
подсчитывается по формуле: =\fracn_<1>><716,2>" />
, где M₁ - вращающий момент, кГм;
число оборотов якоря в минуту.
равна нулю при заторможенном якоре, когда n₁ =0, и при холостом ходе, когда M₁=0 [3].

Разделив полезную мощность стартера на угловую скорость вращения якоря ω, найдем полезный момент стартера: [13]

=\frac><\omega>=\frac60><2\pi n>" />
.

Согласно ГОСТ Р 54120-2010 термин «надежный пуск двигателя» определяется как: «Пуск двигателя, оборудованного всеми навесными агрегатами, на основном топливе не более чем за три попытки пуска "холодного двигателя" и не более чем за две попытки пуска "горячего двигателя" и двигателя после «тепловой подготовки».

Надежность электрического пуска сильно зависит от начальной скорости вращения коленчатого вала, которая в свою очередь определяется максимальным вращающим моментом M_вр и пусковой мощностью стартера P_пол. Повысить эти параметры можно увеличением силы тока в цепи и напряжения на зажимах стартера. А достичь этого возможно лишь снизив падение напряжения на выводах аккумуляторной батареи, уменьшив её внутреннее сопротивление путем увеличения ёмкости и температуры электролита, а также применением контактных соединительных проводов малого сопротивления и поддерживая стартер в исправном техническом состоянии.

На данный момент на отечественных дизельных тракторах и грузовых автомобилях применяют стартеры следующих моделей:

Стартер автомобиля — электрический мотор постоянного тока, который применяется для пуска ДВС (двигателя внутреннего сгорания).

В момент активации стартера (например, после поворота ключа в замке зажигания) устройство вращает коленчатый вал, имитируя работу двигателя.

После воспламенения горючей смеси в камере сгорания мотор переходит на автономный режим работы, а стартер отключается.

Основные технические характеристики

В процессе ремонта или замены стартера важно знать его технические характеристики.

К основным параметрам стоит отнести:

Мощность — показатель, который определяется минимальной пусковой частотой вращения, а также сопротивлением прокручивания коленвала. Параметр зависит от типа транспортного средства. Так, у легковых машин мощность стартера равна 1-2,2 кВт, у грузового транспорта — 4-8 кВт, у тракторов —1,6-4 кВт, а у специальной техники — до 9 кВт. Параметр может меняться с учетом типа двигателя. Чтобы выяснить параметр мощности стартера машины, достаточно заглянуть в паспорт машины.
Момент сопротивления прокручиванию. В автомобильном стартере показатель зависит от объема мотора. Чем выше последний, тем больше момент сопротивления.
Минимальная пусковая частота. Этот параметр зависит от особенностей цикла зажигания в моторе, а также условий образования горючей смеси. Так, в двигателях, работающих на бензине, устанавливается стартер с пусковой частотой 40-50 оборотов в минуту. Если речь идет о моторе грузового авто или дизеле, этот параметр равен 80-250 оборотов в минуту.

Даем определения

При изучении особенностей стартера стоит выделить следующие термины:

Мощность стартера — параметр, который характеризует количество энергии, развиваемое мотором постоянного тока в процессе пуска двигателя. Паспортная и номинальная мощности равны, когда вращение стартера происходит без нагрузки. В момент запуска возникают пусковые токи, которые больше номинального в несколько раз.
Минимальная пусковая частота — параметр, по которому можно судить о частоте вращения коленвала при оптимальных условиях образования смеси и зажигания.
Момент сопротивления прокручивания — величина момента вращения сопротивления прокручиванию вала мотора.

От чего зависит срок службы устройства?

Ресурс стартера автомобиля во многом зависит от нескольких факторов — уровня износа двигателя, емкости АКБ, а также пробега транспортного средства.

Средний срок жизни наиболее изнашиваемых элементов (втулки, муфты и ротора) равен 80-120 тысячам километров. В целом стартер автомобиля служит 5-6 лет при интенсивной эксплуатации автомобиля.

При эксплуатации в условиях большого города ресурс снижается до 3-4 лет. Чтобы продлить срок службы стартера, требуется три компонента:

Принятие профилактических мер;
Своевременная диагностика неполадок;
Квалифицированный ремонт.

Как рассчитать пусковой ток?

Часто в распоряжении автовладельца имеется только мощность стартера и номинальное напряжение (12 или 24 Вольта).

Расчет пускового тока производится по формуле:

I=P/U,

где U — напряжение, В.

P — мощность, которая указывается в паспорте автомобиля, В*А.

Мощности и характеристики стартеров разных машин

Стартеры многих авто имеют индивидуальные параметры. Рассмотрим некоторые варианты.

Стартер «классики» отличается следующими параметрами:

Мощность (номинальная) — 1,3 кВт (1300 Вт);
Ток в заторможенной позиции — 500-550А;
Ток на ХХ (без реле) — 35-60А;
Номинальный ток — 260-290А.

Параметры стартера «десятки» следующие:

Мощность (номинальная) — 1,55 кВт (1550 Вт);
Ток в заторможенной позиции — 700А;
Ток на ХХ — 80 А;
Номинальный ток (при максимальной мощности) — 375 А.

КАМАЗ, Евро-1 и Евро-2:

Напряжение номинальное — 24В;
Мощность — 8,2 кВт (8200 Вт);
Направление прокручивания — вправо;
Масса — 24.7 кг (для Евро-1) и 26 кг (для Евро-2).

Для автомобилей УАЗ стартер имеет следующие параметры:

Направление вращения — вправо;
Напряжение номинальное — 12В;
Мощность (если емкость АКБ равна 60 А*ч) — 1,2 кВт (1200Вт);
Ток (при ХХ и температуре 20 0 С) — 75А;
Частота вращения ротора (при ХХ и температуре 20 0 С) — 5000 об/мин;
Ток (полное торможение, температура 20 0 С) — 520А;
Тормозной момент (полное торможение, температура 20 0 С) — 1,6 кгс*м (±0,16);
Напряжение на выводе (полное торможение, температура 20 0 С) — 7 Вольт.

Для примера возьмем автомобиль КАМАЗ, у которого мощность стартера согласно технической документации равна 8200 Вт. Напряжение бортовой сети 24В.

Необходимость «стартовать» двигатель существует столько же, сколько и сам двигатель внутреннего сгорания. Первым стартером была «заводная рукоятка», с помощью которой коленвал прокручивался за счет усилий самого водителя. Свою функцию она, несомненно, выполняла, но конструкторы постоянно искали способ сделать пуск автомобиля более простым и удобным. В поисках решения пытались использовать и сжатый воздух, и пружинный механизм, и множество других идей, но серьезной и надежной альтернативы не было до 1910 года. Именно в тот год погиб друг владельцев , которому при попытке запустить двигатель автомобиля отскочившая рукоятка попала в голову. Этот трагический случай побудил начать разработку реальной альтернативы механическому пуску, и первый электрический моторчик, запускающий двигатель, был установлен на Cadillac Model 30 уже в 1912 году. Для уменьшения нагрузки на электромотор использовался редуктор, и даже маломощный агрегат вполне справлялся со своей задачей.

Cadillac Model 30 – первый в мире автомобиль с электрическим стартером и электрическими фарами

Более 100 лет от экспериментального прототипа до обязательного элемента каждого транспортного средства – такой путь прошел автомобильный стартер.

Устройство и принцип работы

Основные элементы стартера и их функции:

электромотор приводит в движение всё устройство;
втягивающее реле подводит бендикс к маховику коленвала, а после сцепления зубцов шестерен бендикса и коленвала замыкает контакты электромотора;

бендикс передает момент вращения от электромотора на коленвал через маховик.

Стартер подключается к плюсовой клемме аккумулятора (через толстый кабель) и к блоку зажигания (через тонкий провод). Заземление происходит через контакт с двигателем и от него – с «массой».

Электрическая схема подключения стартера

При повороте ключа зажигания в крайнее правое положение ток от аккумулятора начинает поступать на обмотку втягивающего реле.

Якорь втягивающего реле приводит в движение бендикс.

В крайнем выдвинутом положении бендикс входит в зацепление с маховиком, после чего замыкается контакт на электромотор.

Мотор приходит в движение, вращает бендикс, а он в свою очередь вращает коленвал через зацепление с маховиком.

Как только двигатель запускается и коленвал начинает вращаться быстрее, чем мотор стартера, бендикс отсоединяется от маховика и возвращается в исходное положение благодаря возвратной пружине. После этого можно повернуть ключ зажигания влево, и ток не будет подаваться на стартер.

Виды стартеров

Стартеры для легковых автомобилей различаются по типу конструкции.

Безредукторный (простой) стартер имеет более простую конструкцию с бендиксом установленным непосредственно на валу якоря.

Такие стартеры применяются на маломощных бензиновых двигателях. Благодаря более простой конструкции они легче ремонтируются, быстрей срабатывают (сцепление бендикса и маховика происходит почти мгновенно), легче по весу и ниже по стоимости. Минусом этой конструкции является сравнительно небольшая мощность, из-за которой их не применяют для запуска мощных двигателей. Еще один недостаток – чувствительность к низким температурам.

Редукторный стартер – конструкция, в которой вал якоря соединяется с бендиксом через планетарный редуктор.

Использование редуктора позволило усилить мощность и пусковой момент без увеличения размеров самого агрегата (редукторные стартеры почти в 2 раза легче, чем безредукторные), обеспечивает нормальный пуск даже при подсевшем аккумуляторе. Такая конструкция позволяет запускать мощные бензиновые и дизельные двигатели, в том числе на грузовиках и спецтехнике. Основной недостаток – наличие дополнительного узла, в котором могут возникать неисправности.

Технические характеристики

Как и любое электрооборудование автомобиля, стартер должен соответствовать остальным компонентам, с которыми он непосредственно связан. Это соответствие можно определить по техническим характеристикам, которые указывает производитель.

Напряжение питания (V) должно соответствовать номинальному напряжению аккумулятора. Для легковых автомобилей это 12V.

Мощность (кВт) – показатель максимального усилия, которое развивает стартер для прокручивания коленвала. Может составлять от 0,7 до 9 кВт.

Потребляемый ток (А) – это энергозатраты стартера. Определяется в режимах максимальной мощности, в заторможенном состоянии и на холостом ходу. Напрямую зависит от показателя тока холодной прокрутки аккумулятора.

Пусковая частота вращения (об/мин) зависит от характеристик двигателя. Запустить бензиновый мотор на порядок легче, чем дизельный. Частота вращения может составлять от 40-60 до 100-250 об/мин (для мощных дизелей).

Момент сопротивления проворачиванию (Нм) – это скорей характеристика двигателя, чем стартера. Обозначает усилие, необходимое для прокручивания коленвала. Исходя из этого показателя рассчитывается мощность и потребляемый ток стартера.

Направление вращения (влево или вправо) учитывается при выборе стартера с асимметричным креплением.

Количество зубцов шестерни бендикса (обычно от 8 до 13, чаще 9 или 10).

Передаточное отношение – зависимость между оборотами электромотора и бендикса. В безредукторных стартерах составляет 1:1, в редукторных – больше, до 1:4.

Линейные размеры, тип и количество отверстий под крепление, типы используемых клемм и разъемов и т.д.

Мощности и характеристики стартеров разных машин

Стартеры многих авто имеют индивидуальные параметры. Рассмотрим некоторые варианты.

Стартер «классики» отличается следующими параметрами:

Мощность (номинальная) — 1,3 кВт (1300 Вт);
Ток в заторможенной позиции — 500-550А;
Ток на ХХ (без реле) — 35-60А;
Номинальный ток — 260-290А.

Установки стартера «десятки» следующие:

Мощность (номинальная) — 1,55 кВт (1550 Вт);
Ток в заторможенной позиции — 700А;
Ток на ХХ — 80 А;
Номинальный ток (при максимальной мощности) — 375 А.

КАМАЗ, Евро-1 и Евро-2:

номинальное Напряжение — 24В;
Мощность — 8,2 кВт (8200 Вт);
Направление прокрутки вправо;
Масса — 24.7 кг (Евро-1) и 26 кг (Евро-2).

Для автомобилей УАЗ стартер имеет следующие параметры:

Направление вращения — вправо;
номинальное Напряжение — 12В;
Мощность (если емкость АКБ составляет 60 А*ч) — 1,2 кВт (1200Вт);
Ток (при ХХ и температуре 200С) — 75А;
Частота вращения ротора (при ХХ и температуре 200С) — 5000 об/мин;
Ток (полное торможение, температура 200С) — 520А;
Тормозной момент (полное торможение, температура 200С) — 1,6 кгс*м (±0,16);
Напряжение на выводе (полное торможение, температура 200С) — 7 Вольт.

Рассчитываем пусковой ток. 8200/24=341,66 Ампер.

Неисправности и их причины

Проблемы стартера возникают по разным причинам: это и механический износ деталей, от которого не застрахована ни одна техника, и человеческий фактор, и неисправности связанных со стартером элементов. При этом проблемы в стартере нарастают лавинообразно: даже маленькая неисправность быстро приводит к более серьезным. Но есть и хорошая новость: в некоторых случаях стартер можно отремонтировать, если заменить вышедшую из строя часть или ремкомплект.

Детали стартера, которые чаще всего выходят из строя

Помимо стартера, проблемы с запуском может давать аккумулятор, проводка, маховик коленвала, замок зажигания и заземление двигателя. Иногда вместо дорогостоящего ремонта достаточно просто очистить клеммы от слоя окислов, чтобы полностью устранить проблему.

Механическому износу подвержены в первую очередь втулки вала (в некоторых моделях вместо них устанавливаются подшипники). При этом начинается биение вала во время вращения, отчего быстро выходит из строя коллектор якоря, шестерня бендикса, редуктор и даже зубцы маховика.

Другие проблемы со стартером и их причины:

Стартер никак не реагирует на поворот ключа зажигания. Причиной может быть замыкание обмотки тягового реле или заедание якоря втягивающего реле. В этом случае тяговое реле ремонтируется или заменяется. Другие причины – отсутствие тока от АКБ: разряженный аккумулятор, проблемы с клеммами и проводкой, проблемы с замком зажигания.
Стартер работает, но коленвал не проворачивается. Причина, скорей всего, в износе шестерен бендикса, редуктора или маховика коленвала. Другая причина – неисправность обгонной муфты, которая отвечает за отсоединение бендикса от маховика после старта двигателя.

Стартер работает медленно и коленвал проворачивает тоже медленно. Причины: износ щеток и, как следствие, плохой контакт с коллектором, подгорание или замыкание в коллекторе, замыкание в обмотках якоря или статора, обрывы обмотки. Другие причины – недостаточная мощность тока из-за недозаряженного аккумулятора или сильно окисленных клемм.

Результат износа токосъемного коллектора

Посторонние звуки при работе стартера (скрип, скрежет) – износ шестерен.
Стартер не отключается после запуска двигателя. Причина может быть в поломке возвратной пружины или заедании тягового реле. Другая причина – неисправность в замке зажигания.

Иногда достаточно сложно выявить причину неисправности: на первых порах проблема может появляться не постоянно, а от случая к случаю, и только в мастерской удается найти ее источник. Тем не менее, даже при однократном сбое работы стартера лучше обращаться на СТО сразу: чем меньше «мучить» проблемный агрегат, тем больше шансов обойтись только ремонтом, а не заменой.

Базовые понятия

Отчего сгорает стартер?

Зимой спрос на стартеры заметно повышается: на холоде запустить двигатель намного сложней, и у начинающих водителей (да и опытных тоже) стартеры буквально сгорают от чрезмерной нагрузки. Почему так происходит и как этого избежать?

Зима – не самое благоприятное время для автомобиля: аккумулятор разряжается быстрей, моторное масло загустевает, провернуть двигатель становится намного трудней, мотор, особенно дизельный, не запускается за секунду, как это было летом. И вся нагрузка падает на стартер и аккумулятор, которые в паре вынуждены бороться с трудностями. При запуске на стартер подается достаточно мощный ток, который в считаные секунды перегревает электрические обмотки и контакты. Если ток будет подаваться достаточно долго, от перегрева агрегат в буквальном смысле сгорает и ремонту уже не подлежит.

Вторая причина досрочной смерти стартера – присадки в дизтопливо, которые, опять-таки, используются зимой. В некоторых случаях примеси в топливе вызывают во время запуска детонацию в цилиндрах, отчего маховик коленвала делает резкий рывок, выводящий из строя стартер.

Чтобы избежать этих неприятностей, нужно помнить, что непрерывная работа стартера не должна превышать 10, максимум 15 секунд, после чего потребуется время на его охлаждение (около 0,5-1 минуты). При неисправном аккумуляторе, окисленных контактах или проблемной проводке шансы сжечь стартер возрастают в несколько раз. Зима – это то волшебное время, когда следить за состоянием всей автоэлектрики нужно особенно тщательно.

Подробнее о том, как выбирать стартер и на что обращать внимание, читайте наш «Гид покупателя».

ПУСКОВОЙ ТОК СТАРТЕРА: как измерить и зачем это нужно?

Выбирая аккумулятор, покупатели всегда обращают внимание на величину его пускового тока. Некоторые полагают, что именно такой ток и будет потреблять стартер, если применить данную модель АКБ.

В электрической цепи АКБ -стартер аккумулятор имеет свое внутреннее сопротивление (2-9 мОм), соединительные провода и клеммы имеют сопротивление (0,003 Ом), и сам стартер (электромотор постоянного тока) также имеет внутреннее сопротивление (в покое незначительное, а в момент вращения на порядок выше). Стартер, клеммы, провода и являются резисторами ограничивающими ток аккумулятора в цепи. На стартере -"резисторе" происходит и падение напряжения. У мощных дизельных стартеров Rвн невысокое ( 6-10 мОм), у стартеров для бензиновых моторов больше (20-30мОм). Обычно сопротивление стартера и силовых проводов в 1,5-2 раза должно превышать внутреннее сопротивление аккумулятора. Это нужно для того чтобы напряжение при пуске не опускалось ниже 9 Вольт, а значит не нарушалась работа ЭБУ, датчиков, исполнительной электроники авто, помимо этого чтобы на стартер не подавался слишком высокий ток. Как видно из осциллограммы рис.2 в начале пуска (стартер только начинает вращение и почти не имеет R сопротивления) ток в цепи 360 Ампер и напряжение в этот момент 8 Вольт. Если бы не было никакого сопротивления проводов и стартера, то был бы зафиксирован ток 450 Ампер и напряжение 7,2 Вольта. Затем электромотор стартера мощностью 0,8 кВт начинает вращаться и его Rвн увеличивается, ток в цепи уменьшается, а напряжение растет. Если не учитывать начальный момент с 0 сек до 0,05 сек, то в нашем случае пусковой ток на стартере 150-100 Ампер а напряжение в этот момент (до начала работы генератора авто) 10-11 Вольт.

На рисунке показана осциллограмма напряжения и тока, снятая со стартера, в момент пуска бензинового двигателя объемом 1,5 л. Аккумулятор емкостью 60 Ач с пусковым током EN 450 А. В данном случае пуск мотора занял 1,2 секунды. За это время мотор успел раскрутиться стартером до 200 об/мин. Красный цвет у графика тока (ед. измерения Ампер). Синим цветом раскрашен график напряжения (ед. измерения Вольт).

Для начала самостоятельной работы двигателя автомобиля необходимо создать ему начальную или пусковую частоту вращения, т. е. запустить двигатель. Пусковая частота вращения зависит от типа двигателя: 40 - 70 об/мин — для бензиновых двигателей и 100-200 об/мин — для дизельных. Следовательно для запуска нужно раскрутить вал минимум до скорости 40 об/мин в бензиновом двигателе и до 100 об/мин в дизельном. Современные стартеры раскручивают коленчатый вал до скорости 180 об/мин в течении секунды.

Ток, который нужен для запуска мотора с помощью стартера, называется пусковым. Ток написанный на этикетке АКБ называют током холодной прокрутки. ТХП это максимальный ток аккумулятора, когда в цепи учитывается только внутреннее сопротивление АКБ. У разряженной или старой батарее R вн. выше, а значит ТХП ниже. Пусковой ток всегда будет меньше, чем ток холодной прокрутки, так как в электрическую цепь добавляются 2 сопротивления: силовых проводов и стартера. Вот почему важно следить за чистотой клемм и состоянием соединений силовых проводов. "Прибавочные" сопротивления в системе акб -стартер ухудшат пуск.

На графике характеристики стартера предназначенного для запуска двигателей ВАЗ 2101-2107 номинальной мощностью 1,6 кВт. На графике показаны зависимости частоты вращения, мощности и момента от потребляемого тока. Условные обозначения: М- момент стартера, Р -мощность стартера, n-обороты якоря стартера, U-напряжение, I - ток холодной прокрутки. Из схемы видно, что на холостом ходу у стартера максимальные обороты, но вращающий момент и мощность равны нулю. И при полном торможение якоря ток и момент возрастают, а мощность равна нулю. Для хорошего пуска (в этом примере) должны соблюдаться условия: момент вращения стартера должен быть выше момента сопротивления двигателя, при этом обороты стартера должны превышать в 10-20 раз обороты запуска двигателя, напряжение должно быть около 9-10 Вольт и ток холодной прокрутки у батареи 450-550А. Из графика также можно понять, что установка на ВАЗ -2107 АКБ с током холодной прокрутки 700А и выше не улучшат пуск мотора. Так же установка маленькой АКБ с ТХП 300А сделает пуск мотора затрудненным.

На рис 4 характеристики стартера мощностью 0,9 кВт. Стартера такой мощности заводят бензиновые моторы объемом до 1,6л на многих современных авто. У разных моделей характеристики отличаются, но в целом они совпадают.

Стартера для бензиновых моторов имеют мощность 0,8-1,4 кВт, а для дизельных 2 кВт и более. Мощность стартера указывается из расчета потребляемого тока при холостом ходе 4000 об/мин. Номинальный потребляемый ток стартера мощностью 1 кВт - 80 Ампер, а 2 кВт - 160 Ампер. Больше всего энергии необходимо потратить на преодоление состояния покоя мотора. В момент запуска вал стартера тормозится нагрузкой (запускаемым двигателем). На практике, стартер в начале пуска (сотые доли секунды) потребляет ток который в 7-10 раз может превышать номинальный, затем десятые доли секунды ток превышающий номинальный в 2-4 раза. Затем стартер, набрав обороты, продолжает "крутить" потребляя свой номинальный ток. Через 0,8-1,2 секунды исправный двигатель уже заведен. Например, для запуска исправного бензинового мотора 1,5 л. стартером мощностью 1кВт пусковой ток - в среднем 150 Ампер. Пусковой ток для дизельного двигателя 1,5 л. - 300 А (стартер 2кВт).

При тестировании стартеров применяют нагрузку сопротивления, при которой вал стартера полностью затормаживается и пусковой ток достигает максимального значения.
Для стартера мощностью 1 кВт max пусковой ток 700 А, а для дизельного стартера 2,4 кВт max I пусковой = 1500 Ампер.

Горячий - холодный пуск двигателя. "Горячий" мотор, в котором в форсунках есть топливо, свечи сухие, а масло разогрето до рабочей температуры запустится в короткий промежуток времени, иногда меньше чем за секунду. Зимний утренний пуск, будет более длинным так как сопротивление вращению вала замерзшего мотора будет выше (более вязкое масло).

С увеличением тока, который подается на электродвигатель стартера, повышается нагрев обмоток. Большая перегрузка высоким пусковым током приводит к перегреву обмоток электродвигателя стартера, и возникает опасность выхода из строя. Производители стартеров не рекомендуют использовать попытки пуска дольше 10 секунд. Перерывы между запусками мотора не должны быть короче 1 минуты. Система охлаждения у стартеров. отсутствует.

Сила тока запуска стартера прямо зависит от величины нагрузки на валу - в основном от объема двигателя и его степени сжатия - компрессии. Нагрузка тормозит раскрутку стартера до номинальных оборотов и выход на номинальное внутреннее сопротивление, которое снизит силу тока. На величину нагрузки влияет тип мотора: бензиновый или дизельный, его состояние, возраст, конструкция. Исходя из знаний величины пускового тока в вашем автомобиле, намного проще выбрать подходящую стартерную батарею.

Пусковой ток (ток холодного прокрута), который указан на автомобильном аккумуляторе - это ток который полностью заряженная АКБ сможет подавать в течении 30 сек. Пусковой ток автомобильного аккумулятора зависит от общей площади его электродов. На практике, батарея с большим количеством пластин, а как следствие большего веса и большего размера обладает большим током холодного прокрута.

Важно! Если аккумулятор разряжен или старый или неправильно подобрана пара "аккумулятор-стартер", то при пуске мотора напряжение в сети опустится ниже 7-8 Вольт. В этом случае возможны нарушения искрообразования или перезагрузка ЭБУ (или отключение), вследствие чего пуск не состоится. Компьютерная диагностика электрооборудования: АКБ, стартера, генератора мотор-тестером.

Автомобильный стартер представляет собой устройство, состоящее из двигателя постоянного тока, механизма сцепления-расцепления, редуктора и системы управления. Механизм сцепления-расцепления и редуктор обычно называют приводом стартера.

Стартер предназначен лишь для кратковременных циклов использования 10-30 сек.

P.S. В современных автомобилях, где двигателем, кпп, другими агрегатами полностью управляет электроника важно не допускать при старте мотора падение напряжения ниже уровня необходимого для корректной работы электроники. Поэтому в приоритете аккумуляторы с более высокими характеристиками и пускового тока в том числе. Однако аккумулятор - стартер должны составлять согласованную пару. Для мощного 2,4 кВт стартера не подойдет аккумулятор 50Ач с пусковым током 400А. Внутреннее сопротивление такой АКБ будет выше чем сопротивление стартера и силовых проводов, т.е. напряжение при пуске будет ниже 7-8 Вольт т.е. недостаточное для раскрутки якоря стартера до оборотов при которых он сможет запустить дизель, а слабый ток не сможет создать необходимый момент.

Не самый лучший вариант установка мощного 100 Ач аккумулятора с Rвн около 3 мОм на авто со стартером 0,8 кВт (Rвн 30мОм). Ток холодной прокрутки аккумулятора 950 Ампер будет выше в 1,5 раза максимально допустимого пускового тока (max. 600 Ампер) стартера и в 3 раза выше его "рабочего" пускового тока 250-300А. В таком тандеме из-за чрезмерных электродинамических усилий в первые 0,01 сек механизмы стартера будут подвергаться внезапной механической нагрузке подобной удару. Кроме того обмотка якоря чрезмерно перегреется и скорее всего стартер прослужит мало.

Уважаемые посетители! При желании, в форме ниже Вы можете оставить свой комментарий. Внимание! Рекламный спам, сообщения не относящиеся к теме статьи, оскорбительного или угрожающего характера, призывающие и/или расжигающие межнациональную вражду будут удалены без объяснений

Камиль , а кривым стартером до каких оборотов можно раскрутить дв-ль ?

Александр, никто и не предлагает крутить ручной 400 раз целую минуту. Чтобы получить такую скорость достаточно сделать полоборота за 1 десятую секунды. Что собственно ручкой и делается.

Добрый день! На тракторе ЛТЗ 60АВ двигатель Д65 м1л, штатный стартер 12 в, запуск от 24 в,две АКБ по 132 А.ч. соединены последовательно. Какой примерно пусковой ток? Интересуюсь с целью выбора других, меньших по размеру АКБ.

Наблюдаю картинку : мой АКБ EXID Premium светится зелёным глазом, но двигатель прокрутить уже не может. Это у них бывает ?

Отличная осциллограмма, токовая нагрузка полностью совпадает с моей.
Я получил такую при замерах токовыми клещами Hioki СМ4374.

Камиль, если пользоваться твоей теорией, то завести автомобиль "кривым стартером" физически не возможно. Любой исправный советский автомобиль заводится таким способом без особых проблем. Руками никто не раскрутить коленвал до 400-700 об/мин :)

2 Камиль. Вы путаете величину оборотов холостого хода работающего ДВС в прогретом состоянии с минимально достаточными оборотами КВ именно для устойчивого пуска того же ДВС.

Читайте также: