استارتر (Starter) خودرو چیست؟
حتما در فیلم های قدیمی دیده اید که شخصی ماشین قدیمی خود را با چرخاندن میل لنگ از جلوی ماشین روشن می کند. خب، به لطف استارت ماشین مدرن، دیگر لازم نیست این کار را انجام دهیم و اساساً استارت خودرو برای این کار است: چرخش اولیه خود را به موتور می دهد تا بتواند چرخه احتراق را شروع کند و با قدرت خود شروع به کار کند. در زیر، به چهار نکته در مورد استارتر اشاره می کنیم:
4. استارت با فلایویل (flywheel) موتور مشبک می شود.
استارت دارای یک دنده استارت کوچک است که با چرخاندن کلید یا فشار دادن دکمه استارت موتور، فلایویل موتور درگیر می شود. سپس نیرو را تحویل می دهد و موتور را می چرخاند. این عمل به موتوراجازه می دهد تا هوا و سوخت را به داخل سیلندرها بمکد و فرآیند احتراق را آغاز کند که به وسیله آن بتواند کار کند. به همین دلیل است که فلایویل یکی از ضروری ترین قطعات هر موتور به حساب می آید و بدون آن، موتور به سادگی نمی تواند راه اندازی شود. یا، اگر دندانه ها روی دنده استارت یا فلایویل بشکنند، استارت موتور ممکن است به جای درگیر شدن با فلایویل موتور، آزادانه بچرخد.
3. استارت نیاز به مقدار زیادی برق دارد
باتری های خودروهای مدرن در درجه اول برای استارت نیاز به ذخیره مقداری زیادی انرژی دارند. به همین دلیل است که ممکن است متوجه شوید که لوازم جانبی مانند چراغ‌ها و استریو همچنان کار می‌کنند اما انرژی کافی برای کار کردن با استارت در باتری باقی نمانده باشد. این موتور کوچک انرژی زیادی می خواهد تا موتور بزرگ و سنگین شما را بچرخاند. به همین دلیل است که اگر باتری شما قدیمی است یا مدتی است شارژ نشده است، ممکن است ماشین شما روشن نشود. تست سلامت باتری را انجام دهید تا متوجه شوید که آیا به باتری ماشین جدید، دینام جدید یا مشکلی در خود استارت نیاز دارید یا خیر.
2. واضح است که یک استارت بد از روشن شدن خودرو شما جلوگیری می کند
اگر خود استارت خراب شود – مثلاً به دلیل اتصال الکتریکی نامناسب یا خرابی شیر برق – موتور نیز روشن نمی شود. با این حال، حتی اگر یک استارت در حال کار و یک باتری شارژ شده داشته باشید، اگر سوخت و هوای مورد نیاز برای کار را دریافت نکند یا جرقه ای که برای منفجر کردن مخلوط هوا یا سوخت نیاز دارد، ممکن است خودرو باز هم روشن نشود.
در زمینه خرابی استارت بیشتر بخوانید:
1. شما می توانید برای استارت بد یا مشکل دیگر خوب گوش کنید
وقتی کلید را می چرخانید، با دقت گوش دهید. اگر اصلاً چیزی نمی شنوید، یا خود استارت خراب است و نمی چرخد یا نیروی کافی از باتری به استارت نمی رسد. با این حال، اگر می‌توانید صدای میل لنگ موتور را بشنوید – صدای کوبشی سریع که برای اولین بار هنگام چرخاندن کلید می‌شنوید – اما موتور هنوز روشن نمی‌شود، احتمالاً می‌توانید مشکلات استارت یا باتری را رد کنید. احتمالاً در سوخت رسانی، ورودی هوا یا سیستم جرقه زنی مشکل دارید و اگر صدای وزوز نسبتاً آرامی را می شنوید، احتمالاً استارتر «چرخ آزاد» است. موتور استارت کار می کند و دنده استارت در حال چرخش است، اما به درستی به فلایویل موتور متصل نمی شود.
سیستم استارت خودرو: نحوه عملکرد، اجزا و عملکردها
سیستم استارت سیستمی است که به راحتی موتور خودرو را برای کاربران خودرو روشن می کند. این سیستم نقش مهمی در راه اندازی موتور خودرو دارد زیرا تعیین می کند که آیا موتور خودرو می تواند روشن شود یا خیر، بنابراین باید از عملکرد صحیح آن اطمینان حاصل کرد.
اگرچه ساده به نظر می رسد، اما راه اندازی موتور خودرو فرآیند نسبتاً پیچیده ای دارد. سیستم استارت روی خودرو نیز دارای اجزای بسیار پیچیده و کار نسبتا طولانی است.
آشنایی با سیستم استارتر
سیستم استارت یک مدار الکتریکی است که برای استارت یا راه اندازی موتور خودرو مفید است. این سیستم می تواند انرژی الکتریکی باتری را به انرژی مکانیکی تبدیل کند. علاوه بر این، از این انرژی مکانیکی برای چرخاندن موتور استفاده می شود تا موتور وسیله نقلیه بتواند کار کند.
انرژی مکانیکی تولید شده از سیستم استارت برای چرخاندن فلایویل در اولین راه اندازی موتور استفاده می شود. بنابراین می توان این گونه تفسیر کرد که این سیستم استارت، محرک اولیه است تا موتور بتواند فرآیند احتراق را طی کند.
هنگامی که فلایویل می چرخد، پیستون بالا و پایین می رود تا مراحل کار موتور را از مکش، فشرده سازی و تلاش تا رسیدن به اگزوز انجام دهد. هنگامی که فرآیند کار موتور با موفقیت انجام شد، موتور بدون اتکا به کمک سیستم استارت دوباره چرخه را تکرار می کند.
سیستم استارت خودرو به طور کلی به سه نوع تقسیم می شود:
استارتر مکانیکی
استارترهای مکانیکی پرکاربردترین سیستم استارت در خودروهای امروزی هستند. این نوع استارت معمولاً توسط نیروی انسانی به حرکت در می‌آید، مانند اهرم استارتر روی موتور سیکلت و اسلینگر slinger روی موتور دیزلی.
استارتر برقی
سیستم استارتر برقی با تبدیل انرژی جریان الکتریکی کار می کند تا بتوان از آن برای راه اندازی موتور خودرو استفاده کرد. این نوع استارتر به طور گسترده در موتورسیکلت ها و اتومبیل ها استفاده می شود زیرا باعث می شود موتور وسیله نقلیه به راحتی روشن شود و کار کند.
استارتر های پنوماتیکی
این نوع سیستم استارت خودرو، هوای با فشار بالا را به منبع نیرو یا نیروی محرکه تبدیل می کند. معمولاً این استارتر پنوماتیکی برای کشتی هایی با موتور به اندازه کافی بزرگ استفاده می شود.
عملکرد سیستم استارت
به طور کلی، عملکرد سیستم استارت روی خودرو، راه اندازی چرخش موتور روی خودرو است. به طور ساده تر، این سیستم استارت برای روشن شدن موتور روی وسیله نقلیه در اولین روشن شدن آن عمل می کند.
برای انجام این عملکرد، عملکرد اجزای مختلف سیستم استارت مورد نیاز است. باید بدانید که اگرچه ساده به نظر می رسد، اما سیستم استارت خودرو دارای اجزای پیچیده ای است که عملکرد هر جزء در آن بسیار حیاتی است. برای جابجایی قطعات در این سیستم نیاز به انرژی الکتریکی است که از باتری تامین می شود.
اجزای سیستم استارت خودرو
اجزای مختلف نقش حیاتی در انجام عملکرد سیستم استارت در راه اندازی موتور خودرو دارند. در اینجا برخی از اجزای اصلی سیستم استارت خودرو که باید بدانید آورده شده است:
- باتری یا Accu
خودرو یا باتری خودرو جزء اصلی سیستم استارت خودرو است. این جزء به عنوان تامین کننده یا منبع جریان الکتریکی برای توزیع در تمام اجزای سیستم استارت خودرو عمل می کند. سپس جریان الکتریکی این باتری توسط استارت وسیله نقلیه برای چرخاندن موتور به نیروی چرخشی تبدیل می شود.
- سوئیچ استارتر
کلید قطعه ای است که جریان الکتریکی تمام اجزای سیستم استارت را تامین می کند. این قطعه معمولاً در خارج از سیستم قرار دارد و زمانی که می خواهید موتور خودرو را روشن کنید، کلید وارد می شود. این کلید استارت مقدار زیادی جریان الکتریکی را به آرمیچر می رساند که برای چرخاندن موتور خودرو مفید است.
- فیوز
فیوز برای ایمن سازی مدار الکتریکی در سیستم استارتر عمل می کند. این مولفه جریانی را که اجازه عبور در کابل می دهد محدود می کند، بنابراین می توان از خطر گرما و آتش سوزی جلوگیری کرد. در حالی که عملکرد رله برای سوئیچ بین سوئیچ احتراق و موتور استارتر می باشد تا ایمن تر و بادوام تر باشد.
- موتور استارتر
موتور استارت جزء سیستم استارت خودرو است که نیروی الکتریکی جریان یافته را به یک لحظه چرخشی روی موتور تغییر می دهد. این جزء موتور استارت با چرخاندن چرخ دنده ها روی فلایویل کار می کند که باعث فشرده شدن موتور می شود و روشن شدن آن می شود و ماشین می تواند حرکت کند.
- سوئیچ احتراقی
سوئیچ جرقه ای یا احتراقی قطعه ای است که جریان و ولتاژ باتری را به استارت موتور متصل یا قطع می کند. در خودروهای قدیمی، سوئیچ جرقه ای جزء اجباری سیستم استارت بود. با این حال، این جزء دیگر نقش مستقیمی در سیستم استارت جدیدترین خودروها به دلیل ویژگی دکمه استارت یا استاپ ندارد.
قطعات سیستم استارتر
قبل از بحث در مورد نحوه عملکرد سیستم استارت در خودرو، فراموش نکنید که بهتر است بدانید سیستم استارت چیست. مدار سیستم استارت خودرو به روش های مختلفی مونتاژ می شود، یعنی با استفاده از رله یا بدون رله.
1. سیستم استارت بدون رله
هنگامی که کلید در موقعیت استارت چرخانده می شود، جریان الکتریکی از باتری از طریق فیوز و جرقه عبور می کند تا به ترمینال 50 شیر برقی موتور استارت برود. سپس شیر برقی فعال می شود و ترمینال 30 موتور استارت را با سیم پیچ آرمیچر وصل می کند که باعث می شود جریان از باتری به سیم پیچ جریان یابد تا آرمیچر بتواند به سرعت بچرخد.
2. سیستم استارت با رله
هنگامی که کلید در موقعیت استارت چرخانده می شود، جریان از طریق اتصالات به ترمینال 85 رله از باتری به فیوز می رسد که سپس از ترمینال 86 به جرم خارج می شود. در این شرایط سیم پیچ مغناطیسی روی رله برای ایجاد مغناطیس، الکتریکی شده است که باعث جذب اتصالات نقطه رله و اتصال ترمینال های 30 و 87 رله می شود.
یک استارتر چگونه کار می کند؟
برای چرخاندن موتور، موتور استارت از یک چرخ دنده کوچک برای چرخاندن فلایویل موتور بزرگتر (یا صفحه فلکس) استفاده می کند.
چرخ فلایویل موتور یک حلقه چرخ دنده در اطراف لبه خود دارد. چرخ دنده جناحی (Pinion gear) استارت طوری طراحی شده است که به طور موقت فقط به اندازه ای که چرخش را انجام دهد با چرخ فلایویل مشبک شود.
دقیقا چه اتفاقی می افتد؟
موتور استارت دارای دو مدار است – مدار موتور استارت و مدار کنترل.
مدار استارت جریان های زیادی را از باتری برای به حرکت درآوردن موتور استارت می برد، اما با چرخاندن کلید استارت بلافاصله روشن نمی شود. برای این کار، به شیر برقی استارت نیاز دارد، زیرا قدرت زیادی برای کنترل یک کلید کوچک (مانند کلید احتراق) وجود دارد.
در عوض، باتری مدار کنترل را فعال می کند که اغلب از طریق یک رله استارت و سوئیچ ایمنی خنثی به شیر برقی انرژی می دهد.
شیر برقی یک آهنربای الکتریکی است که به عنوان کلید استارت عمل می کند. هنگامی که انرژی می گیرد، دو کار انجام می دهد:
- شیر برقی یک پیستون را به سمت پایین می کشد و دو اتصال فلزی را می بندد. این مدار استارت را کامل می‌کند و به جریان سنگین باتری اجازه می‌دهد تا به موتور استارتر برسد.
- به طور همزمان، پیستون یک چنگال اهرمی را درگیر می کند که چرخ دنده جناحی استارت را به سمت بیرون هل می دهد تا با چرخ دنده حلقه فلایویل بزرگتر مشبک شود.
از آنجایی که مدار استارت اکنون کامل شده است، موتور استارت روشن می شود و باعث چرخش چرخ دنده جناحی که چرخ فلایویل را می چرخاند، می شود. میل لنگ های فلایویل موتور را به ترتیبی در حال حرکت می‌کند تا جایی که پیستون‌ها حرکت می‌کنند، مخلوط هوا و سوخت آزاد می‌شود، شمع‌ها آتش می‌گیرند و غیره.
با چرخش موتور، چرخ فلایویل سرعت چرخش را افزایش می دهد و فنرهای برگشتی چرخ دنده جناحی را جمع می کنند. این عمل بسیار مهم است زیرا بک درایو یا درایو معکوس از فلایویل می تواند به چرخ دنده جناحی و موتور استارت آسیب برساند.
نکته: بک درایو “Backdrive” زمانی است که فلایویل سریعتر از چرخ دنده جناحی یا پینیون pinion حرکت می کند و آن را برعکس می راند. این سیستم یک سیستم از پیش درگیر نامیده می شود زیرا پینیون قبل از چرخش فلایویل را از قبل درگیر می کند.
در مرحله بعد، بیایید استارت موتور را به قطعات تقسیم کنیم.
اجزای یک موتور استارت چیست؟
در اینجا نگاهی به اجزای اصلی یک موتور استارت می اندازیم.
1. سیم پیچ های میدانی، فیلد کویل (Field Coils)
محفظه موتور استارت دارای 2 تا 4 سیم پیچ میدانی است که آرمیچر را احاطه کرده است. سیم پیچ آرایه ای قوی و ثابت از میدان الکترومغناطیسی با عبور جریان از میان گذرگاه باتری ایجاد می کند.
2. آرمیچر
آرمیچر یک آهنربای الکتریکی است که روی محور محرک استارت (که شفت آرمیچر نیز نامیده می شود) ثابت شده است و از یک هسته آهنی نرم چند لایه ساخته شده است که با سیم پیچ های هادی متعدد پیچیده شده است.
آرمیچر یک محور مشترک با کموتاتور commutator دارد که جریان را برای تولید میدان الکترومغناطیسی فراهم می کند. واکنش بین میدان مغناطیسی آرمیچر و سیم پیچ میدان مغناطیسی همان چیزی است که آرمیچر را می چرخاند.
3. کموتاتور و برس ها
کموتاتور در پشت محفظه موتور استارت قرار دارد و از دو صفحه متصل به محور شفت آرمیچر ساخته شده است. برس های کربنی به هر صفحه متصل می شوند و یک اتصال الکتریکی برای سیم پیچ های آرمیچر فراهم می کنند.
4. شیر برقی
شیر برقی استارت به عنوان یک رله الکتریکی قدرتمند عمل می کند.
یک شیر برقی استارت معمولی یک کانکتور کوچک برای سیم مدار کنترل استارت (متصل به کلید احتراق) و دو پایانه بزرگتر دارد. یک ترمینال ورودی برای کابل مثبت باتری و یک خروجی برای کابلی که خود موتور استارت را تغذیه می کند.
شیر برقی معمولاً دارای دو سیم پیچ است که دور یک پیستون متحرک پیچیده شده است.
سیم پیچ ها این کار را انجام می دهند:
- یک سیم پیچ محکم بسته شده در پیستون کشیده می شود.
- یک سیم پیچ ضعیف تر، پیستون را در موقعیت خود نگه می دارد، هنگامی که این اتفاق می افتد، جریان از سیم پیچ قوی حذف می شود و مقداری در مصرف انرژی صرفه جویی می شود.
هنگامی که شیر برقی از طریق مدار کنترل فعال می شود، چرخ دنده پینیون را گسترش می دهد تا با چرخ دنده حلقه فلایویل مشبک شود و مدار استارت را ببندد تا ولتاژ باتری به موتور راه اندازی ارسال شود.
6. پیستون
پیستون با شیر برقی کار می کند تا برق باتری را به موتور استارت متصل کند و دوشاخه اهرمی را بکشد.
7. چنگال اهرمی
چنگال اهرمی به یک انتهای پیستون وصل شده است. هنگامی که پیستون به داخل هسته شیر برقی حرکت می کند، چنگال اهرمی چرخ دنده پینیون را بیرون می راند تا با چرخ دنده حلقه فلایویل مشبک شود.
8. چرخ دنده پینیون (چرخ دنده راندن، چرخ دنده استارت)
چرخ دنده پینیون چرخ دنده حلقه فلایویل موتور را می چرخاند. این چرخ دنده، چرخ دنده راندن یا چرخ دنده استارت نیز نامیده می شود و بخشی از چیزی است که گاهی اوقات به عنوان درایو Bendix استارت شناخته می شود و اغلب از طریق یک کلاچ پراکنده به شفت محرک آرمیچر، متصل است. کلاچ اسپراگ به چرخ دنده پینیون اجازه می دهد تا درایو را فقط در یک جهت منتقل کند.
بنابراین، اگر پینیون با فلایویل درگیر بماند (اگر کلید احتراق هنگام روشن شدن موتور رها نشود، این اتفاق می‌افتد)، پینیون مستقل از محور محرک می‌چرخد. این عمل از بک درایو و آسیب به موتور استارت جلوگیری می کند.
توجه به این نکته مهم است که موتور استارت در طول زمان تکامل یافته است و ما اکنون انواع مختلفی از استارت ها را داریم. ( منبع)
انواع موتورهای استارت
در اینجا مروری بر برخی از انواع متداول موتورهای استارت الکتریکی آورده شده است:
1. DD – درایو مستقیم Direct Drive
DD متداول ترین نوع موتور استارت است و معمولاً با شیر برقی کار می کند. چرخ دنده محرک (دنده پینیون) روی DD مستقیماً به آرمیچر متصل می شود، بنابراین “محرک مستقیم” نامیده می شود.
2. PLGR – چرخ دنده سیاره ای Planetary Gear
موتور استارت PLGR از یک مجموعه چرخ دنده سیاره ای استفاده می کند که بین آرمیچر و چرخ دنده پینیون قرار دارد. مجموعه چرخ دنده سیاره ای امکان کاهش دنده را فراهم می کند که باعث افزایش گشتاور با کاهش قابل توجه سرعت موتور استارت می شود و به این ترتیب، تقاضای جریان را کاهش می دهد.
3. PMGR – کاهش دنده آهنربایی دائمی Permanent Magnet Gear Reduction
موتور استارت PMGR برای کاهش وزن، سهولت ساخت و کاهش تولید گرما طراحی شده است و به جای استفاده از مجموعه سیم پیچ میدان سنگین تر، PMGR از آهنرباهای دائمی استفاده می کند.
4. PMDD – درایو مستقیم آهنربای دائمی Permanent Magnet Direct Drive
همانطور که از نام آن پیداست، PMDD یک موتور راه انداز مستقیم است که از آهنرباهای دائمی به جای سیم پیچ های میدان استفاده می کند.
5. OSGR – کاهش دنده خارج از تنظیم Off-Set Gear Reduction
موتور استارت OSGR برای کار با سرعت بالا و جریان کم طراحی شده است. مجموعه دنده های داخلی آن افست هستند، به این معنی که دنده محرک و موتور استارت بر روی محورهای مختلف می چرخند.
چرا موتورهای استارت مورد نیاز هستند؟
موتور درون سوز بر روی یک حلقه بازخوردی کار می‌کند و به اینرسی چرخه‌های خود تکیه می‌کند تا به تنهایی کار کند. یک موتور برای کار بدون کمک به هوا، به سوخت و جرقه نیاز دارد، اما جایی که موتور استارت آغاز به کار می کند، محرکی باید این سیکل را شروع کند.
هنگامی که موتور استارت کار موتور را آغاز کرد، انرژی دورانی موتور از یک تسمه محرک تغذیه می کند که اجزای مختلف مانند دینام یا پمپ فرمان را تغذیه می کند.
موتور استارت کجا قرار دارد؟
در اکثر خودروها، موتور استارت به موتور یا گیربکس پیچ می شود. یک راه آسان برای پیدا کردن آن، دنبال کردن کابل ضخیم از ترمینال مثبت باتری است.
موتور استارت چگونه از کار می افتد؟
یک استارت معیوب می تواند از چندین مشکل ناشی شود.
در اینجا دلایلی وجود دارد که می تواند مشکل استارت را شرح دهد:
- اتصالات برقی سوخته، فرسوده یا کثیف از بسته شدن مدار استارت جلوگیری می کند
- برس های کربن فرسوده نمی توانند جریان را به موتور استارت برسانند
- چرخ دنده پینیون به درستی با فلایویل موتور یکپارچه نمی شود
- عایق روی سیم پیچ آرمیچر شروع به خراب شدن می کند و توانایی استارت برای تولید گشتاور را کاهش می دهد.
- سوئیچ ایمنی خنثی استارت از کار افتاده یا تنظیم نشده است
- سوئیچ احتراقی از کار می افتد، بنابراین شیر برقی فعال نمی شود
