Как работает стартер - назначение и устройство под капотом

Статья обновлена: 04.08.2025

Электрический стартер – ключевой элемент системы пуска современного автомобиля, предназначенный для раскрутки коленчатого вала двигателя до частот, необходимых для его запуска.

Отказ этого узла делает невозможной эксплуатацию транспортного средства без внешнего вмешательства, что подчеркивает его критическую важность в общей конструкции.

Понимание устройства стартера, принципов его функционирования и характерных особенностей позволяет оперативно диагностировать проблемы пусковой системы и осуществлять грамотное обслуживание силового агрегата.

Анатомия стартера: корпус, тяговое реле, электромотор и бендикс

Основой служит корпус стартера, объединяющий все компоненты в единый блок. Он выполняет функцию магнитопровода для статора электромотора и обеспечивает устойчивое крепление узла к двигателю. Дополнительно защищает внутренние элементы от грязи и механических повреждений.

Тяговое реле (втягивающее реле) – электромеханический переключатель, закреплённый сверху корпуса. Его ключевая задача – синхронизировать работу силовой цепи и приводного механизма при запуске. Для этого реле выполняет две операции: замыкает контакты питания электромотора и перемещает бендикс через рычаг-вилку.

Ключевые компоненты и их функции

Электромотор создаёт вращательный момент. Состоит из:

Статора – неподвижные обмотки или постоянные магниты, генерирующие магнитное поле.
Ротора (якоря) – вращающаяся часть с обмотками, контактирующая через щётки с коллектором.

Бендикс (обгонная муфта) – механизм передачи вращения от вала электромотора к зубчатому венцу маховика ДВС с последующей автоматической блокировкой. Состоит из:

Шестерни привода (прямозубой или косозубой).
Храпового механизма с роликами и пружинами.
Буферной пружины для смягчения ударов при зацеплении.

Принцип работы бендикса	Результат
Вращение мотора в рабочую сторону	Муфта блокируется, передавая усилие на маховик
Превышение скорости маховиком (после запуска ДВС)	Муфта проскальзывает, защищая стартер

Принцип работы тягового реле: замыкание контактов и ввод шестерни

При подаче напряжения от аккумулятора на втягивающую обмотку тягового реле создается электромагнитное поле, которое втягивает якорь внутрь корпуса реле. Перемещение якоря воздействует одновременно на два механизма. Первое направление движения преодолевает сопротивление возвратной пружины в вилке.

Вторым и завершающим моментом прямого хода якоря является замыкание силовых контактов (медных болтов), расположенных на задней крышке реле. В этот момент замыкается цепь основного питания стартера - ток большой силы напрямую от аккумуляторной батареи поступает на обмотки тягового электродвигателя через мощные контакты.

Параллельно с этим, через приводной рычаг (вилку), соединенный с якорем, усилие передается на обгонную муфту (бендикс). Это приводит к выдвижению ведущей шестерни стартера вдоль шлицев вала якоря электродвигателя. До момента полного зацепления с зубчатым венцом маховика двигателя:

Движение вилки начинается до момента замыкания силовых контактов;
Шестерня вводится в зацепление с венцом маховика полностью до того, как электродвигатель стартера начнет вращаться с большой скоростью.

Механизм бендикса: односторонняя передача вращающего момента

Бендикс, или обгонная муфта, критически важен для защиты стартера от повреждений. Он передаёт крутящий момент от электродвигателя стартера к венцу маховика двигателя внутреннего сгорания во время запуска. Одновременно он автоматически разъединяет эту связь, как только обороты маховика превышают скорость вращения стартера. Это предотвращает разрушение якоря электродвигателя под воздействием высоких оборотов работающего мотора.

Конструктивно бендикс включает ведущую обойму с шестернёй, ведомую обойму, подпружиненные ролики и стопорное кольцо. При запуске вращение стартера смещает ролики в узкую часть клиновых канавок ведущей обоймы, жёстко сцепляя её с ведомой обоймой и передавая крутящий момент на маховик. После запуска двигателя маховик начинает вращаться быстрее стартера, ролики выталкиваются в широкую часть канавок пружинами, разрывая связь между обоймами и позволяя стартеру безопасно остановиться.

Шестерня бендикса: Входит в зацепление с маховиком под действием тягового реле.
Ролики и пружины: Создают клиновое заклинивание в одном направлении и свободный ход в противоположном.
Буферная пружина: Гасит ударные нагрузки при зацеплении шестерни.

Роль обмоток статора и ротора в создании крутящего момента

Обмотка статора формирует неподвижное магнитное поле при подаче электрического тока. Это поле создаётся катушками, закреплёнными на корпусе стартера и подключёнными к бортовой сети. Направление силовых линий поля радиальное – от полюсов статора к якорю, обеспечивая основу для электромеханического взаимодействия.

Вращающийся якорь (ротор) содержит проводники, замкнутые через коллектор и щётки на обмотку статора последовательно. При прохождении тока через проводники ротора, расположенные перпендикулярно магнитному потоку статора, возникает сила Ампера. Суммарное действие сил на все проводники генерирует крутящий момент вала, передающийся через шестерню на маховик ДВС.

Функция щеточного узла в подаче тока на коллектор электромотора

Щеточный узел обеспечивает скользящий электромеханический контакт между неподвижной электрической цепью (находящейся под напряжением) и вращающимся коллектором двигателя. Графитовые щётки, прижимаемые пружинами к поверхности коллектора, передают постоянный ток от силовых клемм стартера на последовательно соединённые секции обмоток якоря.

Во время вращения коллектор постоянно коммутирует электрическую цепь якоря: его пластины попеременно замыкаются через контактные щётки, изменяя направление тока в катушках обмотки. Корректное прилегание щёток и упругость пружин гарантируют минимальные потери напряжения и препятствуют искрению, которое возникает при разрыве цепи под нагрузкой.

Ключевые задачи щеточного узла:

Передача энергии – подача высокого тока (250-600 А) на вращающийся якорь без перегрева контактов
Электрическая коммутация – синхронизация смены полярности в обмотках ротора
Гашение дуги – минимизация искрообразования на коллекторе за счёт характеристик графита
Автоматический поджим – компенсация износа щёток силой пружин

Взаимодействие стартера с маховиком двигателя: передача вращения

Шестерня привода стартера (бендикс) при активации системы запуска выдвигается по шлицам вала якоря благодаря редуктору и электромагниту втягивающего реле. Она входит в жесткое зацепление с зубчатым венцом маховика, который жестко зафиксирован на коленчатом валу двигателя. Точность сопряжения обеспечивается формой зубьев и синхронизацией выдвижения шестерни.

После зацепления крутящий момент от электродвигателя стартера передается через обгонную муфту бендикса на маховик. Это проворачивает коленвал, инициируя рабочий цикл ДВС. Обгонная муфта блокируется при передаче усилия в направлении запуска, но автоматически разъединяет связь при превышении оборотов двигателя над скоростью вращения стартера, защищая якорь от повреждения.

Ключевые технические особенности взаимодействия

Передаточное отношение: Шестерня бендикса имеет меньшее количество зубьев (обычно 9-11), чем венец маховика (130-150 зубьев), что обеспечивает необходимое увеличение момента вращения
Фаза расцепления: При достижении двигателем 300-500 об/мин муфта бендикса проскальзывает, а возвратная пружина отводит шестерню из зацепления
Защитные механизмы: Вал бендикса имеет винтовые шлицы для плавного сцепления, а буферная пружина поглощает ударные нагрузки

Компонент	Функция при передаче вращения
Зубчатый венец маховика	Преобразует вращение шестерни во вращение коленвала ДВС через жесткое соединение
Обгонная муфта (бендикс)	Обеспечивает однонаправленную передачу момента с автоматическим расцеплением
Втягивающее реле	Синхронизирует выдвижение шестерни с подачей тока на электродвигатель

Нарушения в работе: Износ зубьев венца или бендикса вызывает проскальзывание и характерный металлический скрежет. Деформация маховика провоцирует вибрации и неравномерный контакт поверхностей, требующий замены комплектующих.

Схема подключения силовой и управляющей электрической цепи

Силовая цепь стартера обеспечивает подачу высокого тока (150-700 А) от аккумулятора к электродвигателю стартера. Она включает: положительный вывод АКБ, соединенный с тяговым реле, силовые контакты реле (мощные медные пятаки) и обмотки статора/ротора электродвигателя. Завершает цепь масса двигателя, соединенная с отрицательной клеммой АКБ через корпус стартера и шасси автомобиля.

Управляющая цепь запитывает втягивающую обмотку тягового реле током 15-40 А. Она начинается с замка зажигания: при повороте ключа в положение «Start» напряжение подается через контактную группу на управляющий вывод реле. После срабатывания реле положительный сигнал может дополнительно поступать на обмотку возбуждения статора через удерживающую обмотку, обеспечивая фиксацию реле во включенном состоянии до прекращения пуска.

Последовательность работы цепей

Водитель включает зажигание → Напряжение поступает на управляющий вывод тягового реле
Срабатывает втягивающая катушка реле → Шестерня бендикса вводится в зацепление с венцом маховика
Замыкаются силовые контакты реле → Ток от АКБ поступает на электродвигатель
Включенная удерживающая катушка фиксирует реле → Ротор вращает коленвал двигателя
После запуска ДВС отпускается ключ зажигания → Управляющая цепь разрывается → Реле отключает силовую цепь

Компонент цепи	Диаметр кабеля / сечение, мм²	Назначение
Аккумуляторная клемма	16-50 мм² (медь)	Точка подключения к источнику тока
Тяговое реле	25-70 мм² (контакты)	Коммутация силовой цепи и сцепление бендикса
Управляющий провод	1.5-2.5 мм²	Активация втягивающей катушки от зажигания

Критичная зависимость: Надежность работы стартера требует идеальных контактов во всех узлах. Окисление или ослабление соединений вызывает падение напряжения.
Защита цепи: Плавкие вставки только в силовом тракте. Управляющая цепь обычно защищена предохранителем (15-40А) в монтажном блоке.

Срабатывание механизма сцепления бендикса при запуске ДВС

При включении стартера через тяговое реле подаётся ток на электродвигатель, одновременно подвижный сердечник реле через вилку толкает бендикс вперед. Шестерня бендикса входит в зацепление с венцом маховика, обеспечивая передачу крутящего момента на коленчатый вал. Обгонная муфта внутри корпуса бендикса жёстко блокируется, синхронизируя вращение якоря стартера и маховика ДВС.

После запуска двигателя частота вращения маховика превышает скорость шестерни стартера, и под действием центробежных сил ролики муфты перемещаются в широкую часть сепаратора, освобождая внешнюю обойму. Бендикс переходит в режим холостого прокручивания, предотвращая передачу обратного крутящего момента на якорь и механическое разрушение стартера. Возвратная пружина перемещает шестерню в исходное положение при отключении зажигания.

Автоматическое расцепление шестерни после запуска двигателя

При успешном запуске двигателя коленчатый вал начинает вращаться с высокой скоростью. Если шестерня бендикса останется в зацеплении с маховиком, вращающий момент от двигателя немедленно передастся на якорь стартера, что приведёт к его критическому превышению оборотов и разрушению механизма.

Для предотвращения поломки в приводе стартера реализован механизм автоматического расцепления через обгонную муфту (бендикс). Эта муфта функционирует по принципу храпового механизма: она жёстко передаёт крутящий момент от якоря к шестерне лишь в одном направлении. Когда частота вращения маховика начинает превышать скорость вала стартера, ролики муфты выходят в расширяющиеся пазы, прерывая силовую связь.

Принцип работы расцепляющего механизма

После отпускания ключа зажигания тяговое реле отключает питание втягивающей обмотки.
Возвратная пружина перемещает шестерню бендикса по шлицам вала в исходное положение, физически разъединяя её с венцом маховика.
Обгонная муфта блокирует передачу обратного крутящего момента от маховика на вал стартера за счёт проскальзывания внутренних роликов.
Шестерня полностью выходит из зацепления до полной остановки стартера, предотвращая износ деталей и вращение якоря от двигателя.

Список источников

При подготовке материалов о конструкции и функционировании автомобильного стартера использовались специализированные технические публикации, учебники для профильных образовательных учреждений и официальные документы производителей автомобильных компонентов. Основное внимание уделялось проверенным источникам с исчерпывающим описанием электростартерных систем.

Ниже приведены ключевые литературные и нормативные материалы, содержащие детальные сведения о назначении, устройстве, принципе действия и технических параметрах стартеров. Источники включают актуальные редакции нормативов и современные учебные пособия по автомобильной электротехнике.

ГОСТ Р 54120-2010. Стартеры электрические. Общие технические условия.
Раймпель Й. Шасси автомобиля: Том 2. Трансмиссия, несущая система, управление. – М.: Машиностроение.
Сарбаев В.И. Электрооборудование транспортных средств. Учебник для вузов. – М.: Академия.
Технические каталоги и сервисные руководства компаний: Bosch, Denso, Valeo (разделы по компонентам пусковой системы).
Карагодин В.И., Митрохин Н.Н. Ремонт автомобилей и двигателей. – М.: Академия.
Пехальский А.П., Пехальский И.А. Устройство автомобилей. – М.: Академия.
Сборники трудов НИИ автомобильного транспорта (НАМИ): "Автомобильная промышленность" (тематические выпуски по электрооборудованию).