Что представляет собой стартер?
Возьмем генератор постоянного тока и соединим его зажимы с зажимами аккумуляторной батареи. Якорь начинает вращаться, т. е. при пропускании постоянного тока от постороннего источника генератор превращается в электрический двигатель. Но так как мощность этого электродвигателя слишком мала, то использовать его для пуска двигателя внутреннего сгорания нельзя. Для повышения мощности электродвигателя стартера увеличивают число полюсов до четырех, а обмотку возбуждения и обмотку якоря выполняют проводом большого сечения. Обе эти обмотки включают последовательно. При такой схеме соединения в обмотках будет проходить ток одинаковой силы, что необходимо для создания большого крутящего момента на валу якоря.
Для соединения якоря стартера с коленчатым валом используется механизм привода стартера и зубчатый венец на махови ке двигателя. Однако постоянно соединить зубчатый венец маховика и шестерню стартера, как показано на рис. 119, нельзя, так как в этом случае якорь стартера будет вращаться до тех пор, пока работает двигатель. А ведь работать он должен на протяжении лишь короткого времени (только при пуске двигателя).
Постоянное соединение невозможно еще и потому, что якорь стартера не может вращаться с частотой более 5000 мин-1 (5000 об/мин), тогда как частота вращения коленчатого вала двигателя, например, автомобиля «Москвич-412» может достигать 5800 мин-1 (5800 об/мин). Если учесть передаточное число между шестерней привода стартера и зубчатым венцом маховика, достигающее величины 13—18, го станет ясным, что частота вращения якоря стартера при работе двигателя составит 5800·15=87000 мин-1 (87000 об/мин). При такой частоте вращения якорь стартера очень быстро разрушится.
Рис. 119. Схема работы стартера
Поэтому шестерню привода стартера необходимо выводить из зацепления с зубчатым венцом маховика сразу же после пуска двигателя. Следовательно, привод стартера должен обеспечивать передачу крутящего момента в одну сторону: от стартера к коленчатому валу двигателя.
Как это можно сделать?
Существует несколько видов приводов стартера легковых автомобилей: инерционный, механический с муфтой свободного хода и электромагнитный. По способу управления стартеры бывают с непосредственным приводом и с дистанционным. На современных автомобилях наибольшее распространение получили стартеры с дистанционным электромагнитным приводом.
Вал якоря изготавливают удлиненным и на его конце нарезают винтовые шлицы, по которым перемешается муфта с ведущей шестерней (рис. 1.19, б). Ее называют муфтой свободного хода, так как она обеспечивает передачу крутящего момента только в одну сторону. Когда же крутящий момент будет передаваться в обратную сторону, муфта начинает свободно вращаться и выходит из кинематической связи.
Муфта свободного хода состоит из двух обойм: внутренняя обойма передвигается по шлицам вала, а внешняя надета на внутреннюю (рис. 1.19, в) и может свободно вращаться на ней. Внешняя обойма выполнена как одно целое с шестерней. Во внутренней обойме выполнены гнезда для пружин и выемки для роликов. Пружины нажимают на ролики и вталкивают их в узкую часть зазора между внутренней и внешней обоймами. Если теперь повернуть внутреннюю обойму вместе с валом против часовой стрелки, то ролики, перекатываясь по выемке, еще глубже войдут между обоймами и заклинят их. Внешняя Обойма будет вращаться вместе с внутренней как одно целое (показано красными пунктирными стрелками). Этот процесс происходит в момент включения стартера.
Как только двигатель начнет работать, частота вращения шестерни, а следовательно, и внешней обоймы будет больше частоты вращения вала (внутренней обоймы) . Внешняя обойма как бы обгоняет внутреннюю. В результате трения между обоймами и роликами последние выкатываются из зазора и не препятствуют вращению обойм. После выключения стартера рычаг с муфтой под действием пружин вернется в исходное положение и выведет из зацепления шестерню стартера с зубчатым венцом маховика.
Для дистанционного включения стартера используется тяговое электромагнитное реле. Оно применяется для принудительного ввода шестерни стартера в зацепление с венцом маховика и подключения электродвигателя стартера к аккумуляторной батарее.
Тяговое реле (рис. 119, г) крепится к крышке стартера со стороны привода. Оно состоит из корпуса, якорька, обмотки, контактного диска, зажимов и приводного механизма. Начало обмотки соединено с вводом тягового реле, конец - с корпусом. Якорек свободно перемещается во втулке внутри обмотки. На штоке якорька свободно установлен контактный диск. Пружина стремится якорек с контактным диском отвести в исходное положение.
Стартером управляют при помощи выключателя зажигания. При повороте ключа в положение включения электрический ток от положительного вывода аккумуляторной батареи проходит к зажиму тягового реле через выключатель зажигания и стартера, обмотку реле, корпус и поступает к минусовому выводу аккумуляторной батареи. Проходящий по обмотке тягового реле электрический ток намагничивает якорек, и он втягивается внутрь обмотки, преодолевая усилие пружины и поворачивая на оси рычаг привода шестерни. Сразу после приведения в зацепление шестерни привода стартера с венцом маховика контакты замыкаются контактным диском. Включается электродвигатель стартера.
После пуска двигателя освобожденный ключ под действием пружины сам займет нужное положение, тогда цепь обмотки тягового реле размыкается. Якорек тягового реле размагничивается и под действием пружины перемещается вместе с контактным диском и рычагом привода шестерни в исходное положение. Электродвигатель стартера выключается, а шестерня привода стартера выходит из зацепления с венцом маховика.