Система запуска двигателя автомобиля осуществляет первичное вращение коленчатого вала ДВС, в результате чего происходит воспламенение топливно-воздушной смеси в цилиндрах и силовой агрегат начинает работать самостоятельно.
Главной задачей системы пуска становится проворачивание коленвала, что позволяет поршню выполнить необходимое для воспламенения заряда сжатие смеси в цилиндрах. Затем горючее воспламеняется (от внешнего источника в бензиновых двигателях, от сильного сжатия и нагрева в дизельных).
Далее коленчатый вал начинает вращаться самостоятельно, то есть двигатель запускается, обороты коленвала увеличиваются, вращение вала становится возможным благодаря преобразованию тепловой энергии сгорания топлива в механическую работу. Как только обороты коленвала достигают определенной частоты, происходит автоматическое отключение системы запуска.
В этой статье мы рассмотрим, как работает электрическая система пуска двигателя, из каких какие основных элементов она состоит, а также поговорим о том, какие еще бывают системы запуска ДВС, кроме электрических решений.
Что представляет собой
В современных автомобилях реализована электрическая система пуска двигателя. Также ее часто называют стартерной системой пуска. Одновременно с вращением коленвала в работу включается система ГРМ, зажигания и топливоподачи. Происходит сгорание топливовоздушной смеси в камерах сгорания и поршни проворачивают коленвал. После достижения определенных оборотов коленчатого вала двигатель начинает работать самостоятельно, по инерции.
Запуск двигателя
Чтобы запустить двигатель, нужно достичь определенной частоты вращения коленчатого вала. Для разных типов двигателей это значение отличается. Для бензинового мотора минимально необходимо 40-70 об/мин, для дизельного – 100-200 об/мин.
На начальном этапе автомобилестроения активно использовалась механическая система пуска с помощью заводной рукоятки. Это было ненадежно и неудобно. Сейчас от таких решений отказались в пользу электрической системы запуска.
Система пуска автомобиля назначение и технические требования
Система пуска автомобиля служит для автоматического дистанционного пуска двигателя и состоит из стартера, механизма зацепления, электромагнитного реле и вспомогательного реле. Основными техническими требованиями к системе пуска являются:
- надежная работа стартера при 40-50 тыс. км пробега;
- надежная работа стартера при пуске до температуры 15оС
- надежная работа механизма зацепления и электромагнитных реле;
электрическая проводка питания стартера и реле надежно крепится. Стартеры, например, для легковых автомобилей СТ 29.3708, СТ 230-62, для грузовых автомобилей СТ 142 Б, СТ 130 Б потребляют ток от 550 до 850 А с частотой вращения до 5 тыс. мин-1 с последующим снижением тока до 80-100 А.
Устройство системы запуска двигателя
В систему пуска двигателя входят следующие ключевые элементы:
- механизмы управления (замок зажигания, дистанционный запуск, система Старт-Стоп);
- аккумуляторная батарея;
- стартер;
- провода определенного сечения.
Схема запуска двигателя
Ключевым элементом системы является стартер, который, в свою очередь, питается от аккумуляторной батареи. Это электродвигатель постоянного тока. Он создает крутящий момент, который передается маховику и коленчатому валу.
Как работает запуск двигателя
После поворота ключа в замке зажигания в положение «запуск» замыкается электрическая цепь. Ток по плюсовой цепи от аккумулятора поступает на обмотку тягового реле стартера. Затем по обмотке возбуждения ток проходит к плюсовой щетке, затем по обмотке якоря на минусовую щетку. Так срабатывает тяговое реле. Подвижный сердечник втягивается и замыкает силовые пятаки. При движении сердечника выдвигается вилка, которая толкает приводной механизм (бендикс).
После замыкания силовых пятаков от аккумулятора подается пусковой ток по плюсовому проводу на статор, щетки и ротор (якорь) стартера. Вокруг обмоток возникает магнитное поле, которое приводит в движение якорь. Таким образом электрическая энергия от аккумулятора преобразуется в механическую энергию.
Работа выключенного и включенного стартера
Как уже было сказано, вилка, во время движения втягивающего реле, выталкивает бендикс к венцу маховика. Так происходит зацепление. Якорь вращается и приводит в движение маховик, который передает это движение коленчатому валу. После запуска двигателя маховик раскручивается до больших оборотов. Чтобы не повредить стартер, срабатывает обгонная муфта бендикса. При определенной частоте бендикс вращается независимо от якоря.
После запуска двигателя и отключения зажигания от положения «запуск» бендикс принимает исходное положение, а двигатель работает самостоятельно.
Виды стартеров
Как было описано выше в современных стартерах применяются не башмаки с обмоткой возбуждения, а магниты. Магниты в качестве статора позволяют значительно уменьшить габариты устройства. При этом частота вращения якоря повышается. Поэтому иногда применяется редуктор.
Исходя из этого, стартеры делятся на:
- редукторные;
- простые (безредукторные).
С устройством и работой простого стартера мы уже познакомились. Работа редукторного основана на тех же принципах, что и простого, но имеет немного другое устройство. Крутящий момент от якоря вначале поступает в планетарный редуктор, который его преобразует, и далее на вал бендикса. Вращение от якоря на шестерню передается через водило планетарного механизма.
Этот вид стартера имеет следующие преимущества:
- более высокий КПД;
- меньшее потребления тока;
- небольшие размеры;
- запуск двигателя даже при низком заряде аккумулятора.
Но такая конструкция сказывается на сложности ремонта.
Особенности работы аккумуляторной батареи
От состояния и мощности аккумулятора будет зависеть успешный запуск двигателя. Многие знают, что для АКБ важны такие показатели, как емкость и ток холодной прокрутки. Эти параметры указываются на маркировке, например, 60/450А. Емкость измеряется в Ампер-часах. Аккумулятор имеет малое внутренне сопротивление, поэтому он может кратковременно отдавать большие токи, в несколько раз превышающие его емкость. Указанный ток холодной прокрутки 450А, но при соблюдении определенных условий: +18С° в течение не более 10 секунд.
Однако, подаваемый ток на стартер все равно будет меньше указанных значений, так как не учитывается сопротивление самого стартера и силовых проводов. Этот ток и называется пусковым током.
Справка. Внутреннее сопротивление аккумулятора в среднем составляет 2-9 мОм. Сопротивление стартера бензинового мотора в среднем 20-30 мОм. Как видно, для правильной работы необходимо, чтобы сопротивление стартера и проводов в несколько раз превышало сопротивление аккумулятора, иначе внутреннее напряжение аккумулятора при пуске будет проседать ниже 7-9 вольт, а этого допускать нельзя. В момент подачи тока напряжение исправного АКБ проседает в среднем до 10,8В в течение нескольких секунд, а затем вновь восстанавливается до 12В или чуть выше.
Аккумулятор отдает пусковой ток на стартер в течение 5-10 секунд. Затем нужно сделать паузу 5-10 секунд, чтобы аккумулятор «набрался сил».
Если после попытки запуска напряжение в бортовой сети резко падает или стартер прокручивается наполовину, то это свидетельствует о глубоком разряде АКБ. Если стартер выдает характерные щелчки, то аккумулятор окончательно сел. Среди других причин может быть поломка стартера.
Какой блок автозапуска выбрать
Перед покупкой блока необходимо определить, какие функции вам необходимы и сколько вы готовы заплатить за них. Если у вас уже стоит какая-то сигнализация, желательно найти блок автозапуска, совместимый с ней. Это позволит избежать серьезной переделки электропроводки автомобиля. Если же у вас установлена устаревшая сигнализация, которая обеспечивает только подачу звукового сигнала при попытке взлома или угона, то имеет смысл установить автозапуск, совмещенный с сигнализацией.
Блоки, которые расширяют возможности сигнализаций, обойдутся существенно дешевле, чем отдельные устройства. К примеру, релейный модуль Pandora RMD-8, совместимый с большинством сигнализаций Pandora, обойдется в 2-3 тысячи рублей. Модуль обеспечивает уверенный пуск и контроль работы как бензинового, так и дизельного двигателя. Его присоединяют к стандартной CAN-шине автомобиля, поэтому никаких серьезных переделок электропроводки не потребуется.
Более функциональные блоки с GSM-модулем обойдутся в 5-10 тысяч рублей. К примеру, стоимость модуля Starline M31 составляет 8-10 тысяч рублей. Модуль работает как с сигнализациями Starline, так и самостоятельно. При самостоятельном использовании модуля он в какой-то мере выполняет функции автосигнализации. Благодаря встроенному GPS-блоку, модуль информирует о местонахождении автомобиля, включении и выключении двигателя, позволяет проводить аудио и видеонаблюдение за происходящим в салоне. Для управления модулем используют телефон, планшет или другое устройство, работающее с соответствующей SIM-картой. Наличие трех резервных входов модуля, позволяет подключить к ним датчики дверей, вибрации или другие устройства. Единственный недостаток GSM-модулей – необходимость оплачивать трафик. Если модуль используется только в режиме обмена SMS, то ежемесячная оплата будет заметно ниже, но снизится и функциональность. Если же модуль работает в режиме постоянной связи, то оплата будет больше, но и сам модуль сможет выполнять большее число функций, среди которых возможность контролировать автомобиль в реальном времени.
Если же вам необходима полноценная сигнализация с функцией автозапуска, то неплохой вариант Starline D94 GSM Slave. Эта сигнализация обойдется в 20-25 тысяч рублей. Сигнализация оснащена встроенным датчиком вибрации, поддомкрачивания и угона. Сигнализация поддерживает подключение большого количества сторонних датчиков, что улучшает контроль безопасности. Встроенный GSM-модуль позволяет управлять сигнализацией не только с помощью штатного брелка, но и через соответствующее приложение в телефоне, смартфоне или планшете. Сигнализацию устанавливают на современные автомобили, оснащенные CAN-шиной. Единственный недостаток сигнализации – отсутствие GPS/GLONASS модуля, из-за чего невозможно отслеживание местоположения автомобиля.
Если по каким-то причинам вам не подходит GSM модуль или сигнализация, обратите внимание на традиционные устройства, использующие радиоканал. К примеру, Starline A91 Dialog
Стоимость сигнализации составляет 6-9 тысяч рублей. Брелок обеспечивает устойчивую связь с сигнализацией на расстоянии до 250 метров. Вся информация о состоянии автомобиля передается на брелок и отображается с помощью ЖК индикатора. Наличие дополнительных исполнительных каналов позволяет подключать различные устройства. К примеру, модуль управления зеркалами, предпусковой подогреватель или электрический привод, регулирующий высоту или положение сидений.
Сила тока при старте
Стартеры для бензинового и дизельного мотора будут отличаться по мощности. Для бензиновых ДВС используются стартеры мощностью 0,8-1,4 кВт, для дизельных – 2 кВт и выше. Что это значит? Это значит, что стартеру с дизельным мотором нужно больше мощности, чтобы прокрутить коленвал на сжатие. Стартер мощностью 1 кВт потребляет 80А, 2 кВт потребляет 160А. Больше всего энергии уходит на начальную прокрутку коленчатого вала.
Среднее значение пускового тока для бензинового двигателя – 255А для успешной прокрутки коленвала, но это с учетом плюсовой температуры 18С° или выше. При минусовой температуре стартеру нужно крутить коленвал в загустевшем масле, что повышает сопротивление.
Советы и рекомендации
Кнопка запуска двигателя работает так, что водитель нажимает на нее и удерживает необходимое для пуска время. За этот отрезок времени стартер вращает коленвал, в результате происходит запуск ДВС. Затем конпку можно отпустить.
Отметим, что при выборе кнопки запуска двигателя «старт-стоп» следует учесть ряд определенных нюансов. Одним из таких моментов является вопрос фиксации данной кнопки. Оптимальным вариантом является такой, когда после нажатия контакты замкнуты, а после отпускания размыкаются. Если же кнопка будет иметь фиксацию, тогда после запуска двигателя для размыкания контактов потребуется быстро нажимать на нее еще раз.
Что касается самой кнопки, в свободной продаже представлены много доступных решений, которые отличаются по качеству исполнения, цене и другим характеристикам. Данные кнопки могут иметь подсветку, изготавливаются из пластика или металла.
По указанным причинам при выборе стоит учесть:
- на кнопку будет подаваться сильный ток;
- решение будет постоянно использоваться;
С учетом таких особенностей эксплуатации лучше выбирать кнопку запуска мотора с качественным наружным покрытием (например, хромирование). Такое изделие будет иметь стойкость к истиранию для сохранения приемлемого внешнего вида
Также нужно понимать, что дешевые предложения могут перегореть спустя всего несколько нажатий, так что данному аспекту следует уделить повышенное внимание
Особенности запуска двигателя в зимних условиях
В зимнее время бывает трудно запустить двигатель. Масло густеет, а значит провернуть его труднее. Также часто подводит аккумулятор.
При минусовой температуре внутреннее сопротивление аккумулятора повышается, батарея садится быстрее, также неохотно отдает нужный пусковой ток. Для успешного пуска двигателя зимой АКБ должна быть полностью заряжена и не должна быть замерзшей. Дополнительно нужно следить за контактами на клеммах.
Вот несколько советов, которые помогут запустить двигатель зимой:
- Перед включением стартера на холодную включите дальний свет на несколько секунд. Это запустит химические процессы в батарее, так сказать, «разбудит» аккумулятор.
- Не крутите стартер больше 10 секунд. Так батарея быстро садится, особенно на морозе.
- Выжмите полностью педаль сцепления, чтобы стартеру не нужно было крутить дополнительные шестерни в вязком трансмиссионном масле.
- Иногда могут помочь специальные аэрозоли или «стартерные жидкости», которые впрыскивают в воздухозаборник. При исправном состоянии мотор заведется.
Тысячи водителей ежедневно заводят свои моторы и едут по делам. Начало движения возможно благодаря слаженной работе системы запуска двигателя. Зная ее устройство, можно не только запускать двигатель в самых разных условиях, но и подобрать нужные компоненты в соответствии с требованиями именно к вашему автомобилю.
Основные неисправности
Все возможные виды неисправностей стартера можно разделить на механические и электрические.
С механическими узлами может быть связано:
- Залипание контактных пятаков.
- Износ подшипников и удерживающих втулок.
- Износ роликов бендикса.
- Заклинивание вилки или сердечника втягивающего реле.
Проблемы с электрикой:
- Выработка щеток и пластин коллектора.
- Обрыв цепи в обмотке башмаков (статора) или втягивающего реле.
- Замыкание и перегорание обмоток.
Щетки и втягивающее реле не ремонтируются. Эти детали меняются на новые. Ремонт обмотки лучше доверить квалифицированному автоэлектрику.
Стартер – это довольно сложный механизм, который требует внимания от водителя. Любые шумы и скрежет лучше оперативно устранять. Но несмотря на общую сложностью устройства, принцип его работы очень простой. Поняв его, можно самостоятельно устранить многие неисправности.
