Проблема пуска двигателя не давала покоя автомобильным конструкторам более полувека. Первым их изобретением стала пусковая рукоятка с храповиком. С ее помощью водитель проворачивал коленвал. Чтобы при вспышке избежать перелома руки, ручку приходилось по-особому захватывать пальцами. Если литраж мотора был большим, процедура требовала немалой физической силы.
Неудобства, создаваемые «кривым стартером», дали жизнь множеству хитроумных механических устройств — пружинных, шестеренчатых и других. Водитель, сидя за рулем, дергал ручку или рычаг. Тот, в свою очередь, действовал на коленвал через передаточный механизм, который далеко не всегда работал надежно и эффективно.
На дорогих автомобилях пробовали применять пневматические стартеры. Сжатый воздух подавался в цилиндры через впускную систему и раскручивал коленвал. Затем его доступ перекрывался, и включалось зажигание. Система была сложна, потому что состояла из множества компонентов: компрессора, баллона для сжатого воздуха, редуктора давления, а также сложной системы трубочек и клапанов. Подобный стартер применялся на автомобилях «Delauney Belleville» модели SMT, изготовленных для царя Николая II. В случае отказа мотора такая машина могла пройти несколько километров на запасе сжатого воздуха.
Долой «кривой стартер»!
Революция в запуске двигателя произошла 90 лет назад, когда 22 июля 1912 года появился «Cadillac» с электрическим стартером. Автор конструкции — Чарльз Кеттеринг из фирмы «Detroit Electric Laboratories Compani», известной как «DELCO».
Примерно в то же время еще несколько компаний разработали свои конструкции электрических стартеров. В основном громоздкие электродвигатели, которые входили в зацепление с зубчатым венцом маховика посредством передвижной шестерни.
На первых порах возникали большие трудности в расцеплении стартерной шестерни и маховика. Передаточное число от нее к зубчатому венцу было большим: от 15:1 до 20:1. Как только двигатель начинал работать, якорь стартера выходил на режим 10 и более тысяч оборотов, и его обмотки почти мгновенно разрушались.
Устройство современного стартера
Устройство современного стартера: 1 — вилка включения; 2 — муфта свободного хода; 3 — электромагнитное реле
Винсент Бендикс предложил хитроумный механизм автоматического отключения с ходовым винтом и вращающейся на нем стартерной шестерней. Это устройство, в честь своего создателя получившее название «бендикс», на многие десятилетия стало неотъемлемой частью электростартеров.
Любопытно, что уже в 1913 году американская фирма USL предложила дина-стартер. Прибор совмещал функции генератора и стартера и заменял собой маховик двигателя. Тогда такая идея казалась сырой, но уже в 30-е годы она нашла применение на автомобилях DKW. Машин с дина-стартером фирма выпустила более 200 тысяч, хотя сам агрегат зарекомендовал себя как ненадежный.
Альтернатива бендиксу
Электрические стартеры с бендиксом в конце 30-х годов обрели дистанционное управление. В этом случае для включения использовалась уже не педаль, а кнопка на панели приборов. Инженеры компании «Chrysler» сочли возможным разработать систему дистанционного управления стартером посредством поворота ключа зажигания. Впервые ее применили в 1949 году, и ныне она получила широчайшее распространение.
Но не бендиксом единым существовали стартеры. Альтернативой им стало устройство с роликовой муфтой свободного хода. Когда включался стартер, ролики заклинивали, и шестерня передавала вращение на зубчатый венец маховика. Но стоило двигателю заработать, как стартерная шестерня начинала вращаться в обратном направлении. Муфта свободного хода расцеплялась, и вредных последствий для обмоток стартера не наступало.
Механизм включения типа «бендикс» был инерционным, а конструкция с муфтой свободного хода относилась к узлам принудительного включения. В последней конструкции применялось электромагнитное реле включения. Фирма «Bosch» и ряд других компаний в 40-е годы предложили стартер, у которого якорь перемещался в осевом направлении вместе со стартерной шестерней.
В конструкции «Bosch» в выключенном состоянии стартера якорь смещен относительно обмоток статора, и стартерная шестерня не зацепляется с зубчатым венцом маховика. Когда при включении стартера в обмотки полюсов поступает электрический ток, они втягивают якорь.
И снова дина-стартер
С началом работ по созданию гибридных силовых установок возникла потребность в очень компактном дина-стартере, способном успешно работать в обоих режимах — стартерном и генераторном.
Немецкая компания «Sachs» сконструировала дина-стартер переменного тока CSG: на 30% легче генератора и стартера постоянного тока, надежнее их, да и работал с напряжением в 42 вольта. Главное достоинство нового агрегата — компактность. Его ротор может монтироваться на маховике и даже взамен его. Длина узла в осевом направлении — всего 60 мм, благодаря чему он легко устанавливается между двигателем и сцеплением. Специалисты предсказывают дина-стартеру большое будущее.
Наиболее сложная из задач, стоящих перед фирмой «Sachs», — создание надежной системы управления, поскольку режимы работы генератора и стартера существенно отличаются. Немецким специалистам удалось найти вполне работоспособный вариант, но тем не менее до сих пор одна из самых восстребованых в автосервисе. Возможно, что компания «Sachs» стала родоначальницей нового поколения стартеров, обещающего получить широкое распространение.
