Что такое стартер? Признаки неисправности и замена щёток

Холодное утро на стоянке. Зажигание тягача включено, приборная панель загорается, водитель поворачивает ключ в положение пуска — и из-под кабины раздаётся один глухой щелчок. Двигатель не проворачивается. Почти всегда первым подозревают стартер. Но тот же симптом даёт ослабленный кабель массы, окислившийся вывод аккумулятора, уставшая батарея или прогоревший контактный диск. Стартер не отвечает за качество поступающего тока — он лишь принимает на себя его последствия. Здесь стартер рассматривается не как отдельная деталь, а как самое нагруженное звено цепи пуска — от аккумуляторной батареи до зубчатого венца маховика.

Что такое стартер? Его задача и место в цепи пуска двигателя

Стартер — это электродвигатель, который на короткое время превращает постоянный ток аккумуляторной батареи в очень высокий механический момент, проворачивая зубчатый венец маховика и раскручивая двигатель до оборотов, при которых тот способен работать самостоятельно. Его задача не в том, чтобы «завести двигатель», а в том, чтобы создать условие, при котором двигатель заведётся сам. Как только это условие выполнено, стартер отключается от цепи и остаётся в покое до следующего пуска.

В дизельном двигателе нет искры, запускающей воспламенение: сжатый воздух должен нагреться до температуры самовоспламенения топлива, а это происходит только при достаточно быстром вращении коленчатого вала. При медленном проворачивании сжимаемый воздух отдаёт тепло стенкам цилиндра и не достигает порога воспламенения. Поэтому главная задача стартера — не просто вращать двигатель, а вращать его достаточно быстро; медленно крутящий стартер практически так же бесполезен, как и вовсе не крутящий.

Стартер потребляет больше тока, чем все электропотребители автомобиля вместе взятые, и создаёт для батареи резкую ударную нагрузку. Поэтому цепь стартера использует самые толстые кабели и наименьшее допустимое сопротивление во всей сети — малейший дефект проводки проявляется здесь первым. Через коленчатый вал стартер опосредованно приводит в движение весь двигатель: маховик закреплён на его конце, и шестерня стартера, входя в зацепление с зубчатым венцом, проворачивает коленвал, поршни и связанные с ними приводы.

Стартер и генератор — это одно и то же?

Нет, это разные машины, хотя их иногда путают. Стартер и генератор выполняют противоположные функции: стартер превращает электричество в движение, генератор — движение в электричество. Различие критично для диагностики: виновником не заводящегося утром автомобиля чаще оказывается не сам стартер, а цепь заряда, накануне не сумевшая полностью зарядить батарею. При слабой зарядке стартер каждое утро работает при пониженном напряжении, из-за чего щётки и контактный диск изнашиваются раньше срока.

Как работает стартер: цепь от ключа зажигания до маховика

Цепь пуска состоит из двух уровней. Верхний — управляющая цепь с тонкими проводами, которую замыкает ключом водитель; нижний — силовая цепь с толстыми кабелями от клеммы аккумулятора. Управляющая цепь несёт лишь небольшой ток и возбуждает обмотку электромагнита; высокий ток проходит через контакт, который этот электромагнит замыкает.

В современных грузовиках перед управляющим сигналом стоят условия безопасности: нейтральная передача, выжатая педаль сцепления, включённый стояночный тормоз и подтверждение иммобилайзера. Если одно из условий не выполнено, команда на стартер вообще не поступает, а неисправность ошибочно приписывают самому стартеру; при полной тишине сначала проверяют наличие самой команды.

Реле несёт две обмотки. Мощная втягивающая обмотка перемещает железный сердечник, слабая удерживающая обмотка удерживает его во втянутом положении. При перемещении сердечника рычаг выталкивает шестерню бендикса вперёд, вводя её в зацепление с венцом маховика, а контактный диск сзади замыкает два главных вывода, подавая ток на стартер. Порядок важен: сначала шестерня входит в зацепление, и только потом подаётся ток.

Ток проходит через щётки на коллектор, а с него — в обмотки якоря, которые, взаимодействуя с полем обмоток возбуждения, вращают ротор; коллектор механически выбирает, какая секция получает питание в каждый момент вращения. Особенность стартера с последовательным возбуждением такова: в момент трогания, когда требуется наибольший момент, он потребляет самый большой ток, а по мере роста оборотов потребляемый ток снижается.

Что делают бендикс и обгонная муфта?

Когда двигатель уже завёлся и вращается самостоятельно, венец маховика стремится раскрутить шестерню стартера до оборотов, намного превышающих его собственные, и незащищённый стартер разрушается за секунды. Защиту обеспечивает обгонная муфта за шестернёй: она передаёт момент только от стартера к маховику и свободно проворачивается в обратную сторону. При отпускании ключа возвратная пружина утягивает сердечник назад, и шестерня выходит из зацепления. Если муфта пробуксовывает, стартер шумно вращается, но не проворачивает маховик; если пружина ослабла или сердечник заедает, шестерня остаётся в зацеплении и после пуска, а стартер быстро выходит из строя.

Чем стартер тяжёлого грузовика на 24 В отличается от стартера легкового автомобиля

Система пуска тяжёлого грузовика — не просто увеличенная версия легковой. Самое заметное отличие — напряжение сети: грузовики работают на 24 В, которые получают последовательным соединением двух аккумуляторов по 12 В. Та же мощность при более высоком напряжении — это меньший ток, а значит, меньше нагрева и потерь. Но у последовательного соединения есть цена: если один из аккумуляторов ослаб, качество пуска падает даже при исправном втором. Поэтому парные, одновозрастные и одинаковые по ёмкости аккумуляторы — не рекомендация, а правило.

Второе отличие — сопротивление проворачивания. Дизель грузовика имеет больший рабочий объём и степень сжатия; масла в нём больше, и на холодном двигателе оно действует как тормоз. От стартера требуется многократно больший момент, поэтому машина крупнее, а сечение кабелей толще. Третье отличие — подход к обслуживанию: на легковом автомобиле стартер чаще меняют целиком, а на грузовике его проектируют как узел с обслуживаемыми деталями — щётками, реле, бендиксом и подшипниками.

Стартеры прямого привода и с редуктором

В конструкции прямого привода вал ротора и выходная шестерня находятся на одной оси — надёжно и просто, но для нужного момента машина получается крупной. В конструкции с редуктором между ними стоит цилиндрическая или планетарная передача: ротор меньше по размеру, а момент увеличивается передаточным отношением; передача и её подшипники добавляют новую точку отказа. Со стороны возбуждения на грузовиках чаще применяется обмотка возбуждения — за стойкость, тогда как постоянные магниты легче, но чувствительнее к нагреву и ударам.

Признаки неисправности стартера и что означает каждый из них

При неисправности стартера диагностику ускоряет звук. Если звука нет — проблема в управляющей цепи, либо реле вообще не получило сигнал. Если раздался один щелчок — команда пришла, сердечник переместился, но двигатель не провернулся. Если щёлканье быстро повторяется — сердечник втягивается и отпускается снова и снова, что почти всегда говорит о недостаточном напряжении.

Признаки оценивают в комплексе. Притухание фар или гаснущая панель во время пуска указывают на проблему в питании, а не в самом стартере; если же фары не тускнеют, а ничего не происходит, ток до стартера вообще не доходит.

Аккумулятор или стартер? Как отличить на практике

Самая дорогая ошибка на практике — замена исправного стартера из-за неисправности аккумулятора или кабеля. Новый стартер выдерживает чуть большую нагрузку, поэтому автомобиль какое-то время работает нормально, но первопричина остаётся на месте, и через несколько недель картина повторяется. Разорвать этот цикл позволяет только измерение под реальной нагрузкой.

Принцип таков: сопротивление проявляет себя только тогда, когда через него течёт ток. Напряжение на клеммах при разомкнутой цепи может выглядеть нормальным; но стоит провернуть стартер, как окислившаяся клемма «съедает» большую часть напряжения, и до стартера доходит лишь остаток. Поэтому одно измерение напряжения аккумулятора вводит в заблуждение — значение имеет поведение цепи под нагрузкой.

Дополнительные материалы

Понятный технический обзор этой темы см. в справочной статье на Wikipedia. Всегда сверяйте конкретные значения и процедуры с сервисными данными изготовителя.

Измерение падения напряжения: как поймать неисправный кабель и клемму с поличным

Измерение падения напряжения — самый прямой способ найти скрытое сопротивление в цепи стартера. Исправное соединение передаёт почти всё напряжение дальше, даже пропуская через себя большой ток. Если в соединении есть окисление, слабина или оборванные жилы, часть напряжения превращается в тепло; приложив щупы по обе стороны соединения, эту потерю видно напрямую.

Измерение проводят при проворачивании стартера, когда по цепи течёт реальный ток. Допустимый предел указан в руководстве производителя; общий принцип: на исправном соединении падение остаётся практически неизмеримым. Если предел неизвестен, сравнивают разные точки одной цепи: звено, заметно выделяющееся на фоне остальных, и есть виновник.

1. Обезопасьте автомобиль: включите нейтральную передачу, затяните стояночный тормоз и установите противооткатные упоры под колёса. Если не хотите, чтобы двигатель запустился, отключите подачу топлива способом, предписанным производителем, — не разрывайте цепь произвольным отсоединением случайного провода.
2. Осмотрите визуально соединения аккумулятора и точки массы. Отметьте белый или зелёный налёт, потрескавшуюся изоляцию и ослабленные болты — устранение этих дефектов ещё до начала измерений решает большинство случаев уже на этом этапе.
3. Установите прибор на диапазон измерения напряжения постоянного тока. Один щуп приложите к плюсовому выводу аккумулятора, второй — к главной входной клемме стартера; щупы должны касаться металлических контактных поверхностей, а не самого кабеля.
4. Попросите помощника провернуть стартер и считайте показание. Это значение — суммарное падение напряжения на всей плюсовой линии; если оно заметно, измерение повторяют по каждому соединению линии по очереди, сужая круг поиска.
5. Повторите то же измерение на минусовой стороне: один щуп на минусовом выводе аккумулятора, второй — на корпусе стартера, при провёрнутом стартере. Потери на массе встречаются не реже, чем на плюсе, но о них вспоминают реже.
6. Разберите проблемное соединение, зачистите его, при необходимости замените наконечник и затяните с моментом, указанным производителем. Защитную смазку наносят уже после затяжки, а не на сами контактные поверхности перед соединением.
7. Повторите измерение, чтобы подтвердить улучшение, и занесите значения в карточку автомобиля. Если после очистки цепи признак сохраняется, снятие стартера уже обосновано; при соблюдении этого порядка вероятность того, что снятый стартер действительно окажется неисправным, значительно возрастает.

Неисправности втягивающего реле: контактный диск, втягивающая и удерживающая обмотки

Реле — самая часто выходящая из строя часть стартера, и большинство его неисправностей связаны с контактом. Весь пусковой ток проходит через медный диск на конце сердечника, прижимающийся к двум неподвижным клеммам. При каждом пуске дуга выжигает поверхность, потемнение увеличивает сопротивление, сопротивление даёт ещё больше тепла — процесс ускоряет сам себя, и диск, даже касаясь клемм, уже не пропускает нужный ток. Признак классический: один глухой щелчок, ведь сердечник переместился, но двигатель не проворачивается.

Вторая частая неисправность связана с удерживающей обмоткой. Втягивающая обмотка перемещает сердечник, но при резкой просадке напряжения удерживающая обмотка не может его удержать и отпускает; когда напряжение восстанавливается, обмотка снова его втягивает. Цикл повторяется несколько раз в секунду, создавая быстрое щёлканье, а причина чаще не в самом реле, а в уставшем аккумуляторе или высоком сопротивлении соединения. Третья группа — механическое заедание: коррозия в гнезде сердечника или ослабевшая пружина не дают контакту разомкнуться после ключа, стартер продолжает питаться, и за секунды начинается необратимое повреждение. Здесь нужно немедленно заглушить двигатель и отключить главный выключатель массы.

На стартерах тяжёлых грузовых автомобилей втягивающее реле чаще всего можно приобрести как отдельную сервисную деталь. При его замене нужно также проверить приводной рычаг, палец и возвратную пружину: изношенный рычаг быстро приведёт новое реле в то же состояние. Окисление на клеммах необходимо зачистить, наконечники заменить, а клеммы затянуть с моментом, указанным производителем; чрезмерная затяжка отрывает шпильку клеммы от корпуса.

Износ щёток, коллектора и якоря: что изнашивается внутри стартера

Единственный электрический контакт внутри стартера, работающий на трении, — между щётками и коллектором. Щётки — угольные блоки, прижимаемые пружинами к коллектору, через которые ток передаётся на вращающуюся часть. При каждом пуске они укорачиваются, усилие пружин падает, и качество контакта снижается. Стартер у предела износа щёток не отказывает внезапно — сначала он становится нестабильным: иногда крутит, иногда нет, а крутит — уже не так быстро. Эта нестабильность похожа на неисправность аккумулятора, но отличие таково: питание в порядке — фары и панель не проседают сильнее обычного, но двигатель всё равно тяжело проворачивается. Под нагрузкой падает не заряд аккумулятора, а собственное сопротивление стартера.

Изнашивается и коллектор — поверхность, по которой скользят щётки. Угольная пыль, масляные пары и влага заполняют изоляционные промежутки между пластинами, уводя ток с нужного пути; поверхность выгорает, и щётки уже не прилегают полностью. Коллектор можно проточить до определённого предела, а ниже него якорь заменяют целиком.

У якоря два типичных вида неисправности. При пробое изоляции обмотки стартер потребляет повышенный ток, перегревается, появляется запах гари и дым. Второй вид — механический: при износе втулок вала ротор смещается от центра и задевает полюса возбуждения либо магниты; трение снижает момент, повышает нагрев, а в запущенном виде разрушает магниты. Люфт и скрежет при проворачивании снятого стартера рукой — ранний признак этой неисправности.

Замена щёток стартера: пошаговая инструкция

1. Отключите главный выключатель массы, снимите минусовую клемму аккумулятора и закрепите её так, чтобы она не касалась корпуса. Главный кабель на самом стартере может оставаться под напряжением даже при отключённом выключателе массы.
2. Снимите стартер с автомобиля, очистите корпус снаружи и нанесите метки взаимного положения деталей для последующей сборки; без меток разобранный корпус легко собрать под неправильным углом.
3. Снимите втягивающее реле и заднюю крышку. Порядок разборки зависит от конкретной конструкции; крышку нужно снимать ровно и осторожно, поскольку пружины и шайбы под ней могут выскочить.
4. Извлеките щёткодержатель и осмотрите щётки: оцените длину, ровность изношенной поверхности, целостность плетёного провода и усилие пружин. Допустимый предел износа указан в руководстве производителя (OE).
5. Проверьте поверхность коллектора: ищите потемнение, ступенчатую выработку, забитые промежутки между пластинами и царапины; поверхность очищают надлежащим способом, а промежутки между пластинами прочищают по правилам. Наждачная бумага и проволочная щётка не используются.
6. Проверьте изоляцию обмотки якоря и наличие короткого замыкания подходящим прибором; пропуск этого шага означает, что замена щёток лишь отсрочит неисправность. Проверьте также втулки вала ротора и замените их при наличии люфта.
7. Установите новые щётки в держатель; убедитесь, что пружины сидят правильно, а щётки свободно перемещаются в направляющих без заеданий. Проверьте, что провода щёток не касаются вращающихся частей.
8. Соберите корпус в соответствии с метками, замените прокладки и сальники, затяните крепёж моментом, указанным производителем. При пробном запуске на стенде без нагрузки звук вращения должен быть ровным, движение шестерни — чётким, а возвратная пружина — быстрой.
9. Установите стартер на автомобиль, главный кабель подключайте в последнюю очередь, установите изоляционные крышки на место и повторите измерение падения напряжения, зафиксировав результат.

Как отличить повреждение бендикса, обгонной муфты и зубчатого венца маховика

Металлический скрежет при пуске сам по себе не указывает на виновника: звук может идти как от шестерни стартера, так и от венца маховика. Различие критично для планирования: шестерня меняется вместе со стартером, а венец требует вскрытия картера маховика, а зачастую и снятия коробки передач — работа гораздо большего объёма.

Первое правило различения — распределение повреждений. Повреждение шестерни стартера распределено по всей окружности, ведь при каждой попытке пуска в зацепление входит другой зуб. Повреждение венца, напротив, локально: оно сосредоточено на узком участке, соответствующем положениям, в которых двигатель обычно останавливается. Если через смотровое отверстие часть венца в порядке, а часть — со сбитыми зубьями, виновник именно венец. Второе правило — повторяемость: автомобиль то заводится без проблем, то скрежещет в одной точке — верный признак локального повреждения.

Неисправность обгонной муфты видна и без звука. Если муфта пробуксовывает, стартер свободно раскручивается на высоких оборотах, а маховик не сдвигается; водитель описывает это как «стартер крутит вхолостую». На снятом стартере шестерня рукой должна свободно вращаться в одну сторону и быть заблокирована в другую: свободна в обе стороны — муфта выработана; заблокирована в обе — муфта заклинила и будет вращать стартер вместе с работающим двигателем.

Холод, вязкость масла и нагрузка на стартер

Рост числа отказов стартера зимой — не случайность. Холод бьёт по цепи пуска с двух сторон: снижает ток аккумулятора и одновременно увеличивает момент, нужный для проворачивания двигателя. Химические реакции в аккумуляторе замедляются на холоде; тот же аккумулятор, легко отдающий ток в тёплый день, на холоде на это уже не способен. Одновременно густеет масло, растёт трение и сопротивление, которое должен преодолеть стартер. Система, летом работавшая на пределе, в первый мороз просто откажет.

Текучесть масла на холоде у всесезонных масел обозначается числом перед буквой W: чем оно меньше, тем легче масло течёт на холоде и тем меньшее сопротивление встречает стартер. Выбор масла не произволен — определяют класс и спецификация, одобренные производителем двигателя.

Дисциплина пуска на холоде тоже важна. Время непрерывной прокрутки должно быть коротким, а между попытками нужно дать стартеру остыть, а аккумулятору — восстановиться; время указывает производитель. Долгая прокрутка без перерывов способна за раз добить щётки и коллектор и сжечь обмотку якоря. Если двигатель не заводится за несколько корректных попыток, проблема чаще не в стартере, а в подаче топлива или предпусковом подогреве; продолжая крутить через силу, можно потерять и исправную деталь.

На уровне парка подготовка к холодам сильнее всего сокращает отказы стартера: нагрузочный тест аккумуляторов перед зимой, очистка клемм, проверка массы и контроль цепи подогрева. Долго простаивающие автомобили держат на подзарядке; разряженный аккумулятор на морозе повреждается и сам.

Стартер: капитальный ремонт или замена?

Стартер тяжёлого грузовика изначально рассчитан на капитальный ремонт: щётки, реле, узел бендикса, пружина, рычаг и втулки доступны как отдельные детали. Но решение не должно автоматически быть в пользу ремонта — выбор зависит от того, какой узел снятой машины исчерпал ресурс.

Принцип таков: если исчерпаны изнашиваемые детали — логичен ремонт, если исчерпаны несущие узлы — логична замена. Щётки, реле, муфта и втулки — изнашиваемые; корпус, якорь и узел возбуждения — несущие. Если коллектор выработан ниже предела проточки, обмотка пробивает на массу, магниты треснули или корпус треснул, экономика ремонта пропадает. Ремонт залитого водой или маслом стартера без устранения течи недолговечен. Есть и третья статья затрат — простой: потеря от застрявшего тягача обычно намного превышает разницу в цене деталей.

На что обратить внимание при снятии и установке

Перед снятием отключают главный выключатель массы и отсоединяют минусовую клемму; главный плюсовой кабель подключён к стартеру напрямую. Положение кабелей помечают, поскольку перепутанные тонкий управляющий и толстый силовой выводы создают впоследствии трудно диагностируемую неисправность. При установке критичны три момента: забытая в некоторых конструкциях проставка между корпусом и блоком двигателя нарушает зазор зацепления шестерни и вызывает скрежет; крепёж затягивают моментом и в последовательности, указанными производителем; наконечники должны быть чистыми, изоляционные крышки — установлены на место, а кабели проложены в стороне от выхлопной системы по их штатной трассе.

Что бы ни было выбрано — ремонт или замена, — прежде чем ставить стартер на место, нужно устранить первопричину неисправности. Если оставить на месте слабый аккумулятор, окислившуюся клемму, изношенную массу или неэффективную цепь заряда, новый стартер повторит ту же судьбу; самый дорогой ремонт на практике — это повторная замена одной и той же детали.

Обслуживание, ресурс и защита цепи стартера

У самого стартера нет отдельного планового обслуживания — обслуживание стартера сводится к обслуживанию его цепи. Его ресурс определяется качеством поступающего к нему напряжения и характером требуемой от него работы. Ниже перечислены проверки, которые на практике парков сильнее всего сокращают число отказов стартера.

• Дисциплина работы с аккумуляторами: аккумуляторы держат парными и одного возраста; при замене одного оценивают пару целиком и проверяют её нагрузочным тестом перед зимой.
• Контроль клемм и массы: клеммы периодически очищают, а массовые провода проверяют на окисление и ослабление крепления.
• Проверка главного выключателя массы: его проверяют измерением, даже если снаружи он выглядит исправным — обгоревший изнутри выключатель является скрытым источником неисправности.
• Контроль цепи заряда: регулярно проверяют выход генератора и натяжение ремня; недостаточный заряд каждое утро перегружает стартер и сокращает ресурс щёток.
• Дисциплина времени прокрутки: водителям разъясняют допустимую непрерывную продолжительность прокрутки и паузы между попытками; если двигатель не заводится, стартер не форсируют.
• Контроль течей и посторонних звуков: источник масла или воды, попадающих на корпус стартера, устраняют; любой новый металлический звук при пуске проверяют без промедления.
• Ведение записей измерений: результаты измерения падения напряжения фиксируют в карточке автомобиля, а снятый стартер разбирают, чтобы понять, какой узел исчерпал ресурс.

Стартер — деталь, которая включается в самый критичный момент работы тяжёлого грузового автомобиля: он работает всего несколько секунд в день, но именно эти секунды решают, начнётся ли рейс. Поэтому неисправность всегда нужно разбирать в одном и том же порядке: сначала подтверждают качество питания и соединений, затем проверяют управляющую цепь, далее оценивают втягивающее реле, и лишь в последнюю очередь — сам стартер. При соблюдении этого порядка исчезает ненужная замена деталей, а настоящая неисправность устраняется без рецидивов. Все критерии измерений, значения моментов затяжки и регулировок определяются действующей сервисной документацией производителя (OE), соответствующей коду двигателя и шасси конкретного автомобиля.

Категория товара: Электрическая система

Основное руководство: Что такое коленчатый вал? Назначение, признаки неисправности и обслуживание