Регистрация Войти
Вопрос

Почему стартер «отскакивает»?

Самодельный 4-цилиндровый оппозитный двигатель на базе какого-то Volkswagen/Porshe (не совсем понятно, какого именно) со стартером от Nissan Sentra 1985 года или около того. (общий номер детали 16816)


Видео двух попыток запуска двигателя без подачи топлива и искры, а также осциллограммы соленоида и клемм двигателя:

https://www.youtube.com/watch?v=xhyJddXH4es


На видео видно, что при каждой попытке шестерня входит в зацепление, а затем снова выпадает и начинает вращаться, но она также «отскакивает» при нескольких успешных попытках, прежде чем окончательно выйти из строя, как показано на видео. На «прицеле» видно некоторое колебание, но выпадений нет.


Те же два скриншота из 'scope:


введите описание изображения здесь


введите описание изображения здесь


Жёлтым обозначен язычок соленоида.

Синий — это клемма двигателя, расположенная после контактов.


Лучшее, что я могу предположить, — это то, что ослабления компрессии (которое должно было бы произойти при рабочем ходе поршня) достаточно, чтобы провернуть двигатель быстрее, чем это делает стартер, и поэтому шестерня возвращается в исходное положение, как если бы двигатель работал. Но поскольку он не работает, шестерне нужно снова войти в зацепление, что приводит к «отскоку». Разумно ли это?


Его регулировали разными способами, асимметрично, пытаясь либо точно настроить зацепление, либо использовать угол, чтобы попытаться вывести шестерню из зацепления. Монтажные отверстия были расширены, чтобы можно было выполнить прямую регулировку перед повторной затяжкой. В результате шестерня оказывалась либо слишком близко (не выходила из зацепления, а просто тёрлась), либо слишком далеко (выходила из зацепления, но всё равно тёрлась), а в промежуточном положении, похоже, работала... если бы только оставалась в зацеплении, чего никогда не происходит.


Исходя из теории о том, что «слишком быстрый двигатель опускает шестерню», я обнаружил, что если отключить двигатель и подать питание только на соленоид, то можно легко опустить шестерню пальцем. Свидетельствует ли это о наличии проблемы?


В профессиональной мастерской по ремонту стартеров увидели это видео, хранили его неделю и в итоге сказали, что всё в порядке. То есть они ничего не сделали, и проблема осталась.


Есть какие-нибудь идеи?



Ещё одно тестирование, тот же результат:


Небольшая вспомогательная батарея, которая только приводит в действие соленоид, делает следующее, если измерять на клемме соленоида:


введите описание изображения здесь


Эта батарея плюс бустерный блок:


введите описание изображения здесь


Снова без бустера, но с использованием второго канала (синего) для наблюдения за аккумулятором:


введите описание изображения здесь


Похоже, что эти измерительные провода слишком тонкие, да и вспомогательная батарея могла бы быть побольше. Но у меня сейчас нет проводов потолще.


Обычная проводка тоже примерно такого размера, так что, возможно, проблема в этом?


Также заметил, что на клемме соленоида вспомогательного аккумулятора всё ещё есть люфт. Он стал менее заметным, но всё ещё присутствует. Я думал, что он полностью унаследован от двигателя, но теперь он никак не связан с ним, а люфт всё ещё есть.



У меня есть соединительные кабели 4AWG, которые заменят зажимы 22AWG... плюс около 60 см кабеля 10AWG, который нужно протянуть к контакту соленоида и подсоединить к нему нужный разъем. Я закрепил соединительный кабель на кронштейне крепления стартера, а другой конец кабеля 10AWG — примерно в 1,5 метрах от стандартного автомобильного аккумулятора на земле.


Без изменений. По-прежнему около 10 вольт между контактом соленоида и монтажным кронштейном и 11 вольт на полностью заряженном свинцово-кислотном автомобильном аккумуляторе. (умное зарядное устройство только что отключилось)


Омметр, подключённый к соленоиду, показывает короткое замыкание — 0,0 Ом, что немного странно, поскольку при соединении тех же проводов между собой сопротивление составляет около 0,2 Ом. Соленоид неисправен?
Авто и транспорт

Перевод вопроса с Mechanics Stack Exchange
Лицензия: CC BY-SA (2.5–4.0)
Оригинальный вопрос: https://mechanics.stackexchange.com/questions/91088/why-does-a-starter-bounce
1
+ Читать

0 Комментариев

  1. Спасибо @MTA за развенчание теории сжатия.

    https://mechanics.stackexchange.com/a/91092/10721

    Мне не нужны инструменты, чтобы это измерить.


    И @HandyHowie почти угадал.

    https://mechanics.stackexchange.com/a/91091/10721


    Проголосовал против обоих.


    Проблема оказалась в слабом соленоиде. Как отметили @Pᴀᴜʟsᴛᴇʀ2 и @MTA в комментариях к вопросу, а @HandyHowie сказал в ответе, шестерню было слишком легко вставить обратно. Другой восстановленный стартер (новые больше не выпускают) вставляется гораздо труднее (хотя его всё ещё можно вставить вручную), даже с помощью крошечных проводов с зажимами для проверки, и не отсоединяется от кольца при установке. Он всё ещё подпрыгивает в такт характерному звуку стартера (это отсюда этот звук?!?), но каждый раз включается, остаётся включённым и никогда не заедает.


    Так что, думаю, если вам нужен этот стартер, не удивляйтесь, если тот, что вы купите в магазине запчастей, окажется бракованным. Слабый соленоид может не проявиться во время ремонта или даже при проверке на стенде, и вы не сможете купить новый. Продолжайте менять, пока не найдёте хороший. :-/

  1. Я только что попробовал подать питание только на соленоид запасного стартера, который у меня есть (он от Jaguar, но я думал, что он будет работать так же).


    Я никак не смогу отодвинуть шестерню назад, пока к соленоиду подключено питание, так что, думаю, проблема в этом.


    Есть ли у вас достаточно толстые кабели для подачи питания 12 В и заземления?


    Можете ли вы попробовать подключить соленоид к отдельному источнику питания на 12 В, а не к тому, который используется для стартера?
  1. @AaronD Помните, что компрессия также требует большего крутящего момента от стартера, а значит, потребляет больше ампер и снижает доступное напряжение и силу тока, необходимые для полного втягивания соленоида. Вы можете проверить это, подав питание на соленоид от отдельного аккумулятора на 12 В, например от пускового устройства, при установленных свечах. Таким образом, любой расход тока на стартере не повлияет на питание соленоида от 12 В.
  1. Интересная деталь: как я уже упоминал в своём ответе, новый (или старый) стартер всё ещё подпрыгивает, но не отключается. Но после того, как я вынул все свечи зажигания, чтобы проверить компрессию, он перестал это делать. Ровный звук и никаких подпрыгиваний. Я вставил компрессометр в один цилиндр, оставив остальные открытыми, и стартер снова подпрыгнул в такт только одному такту сжатия. Так что я думаю, что теория сжатия-разрядки может снова стать актуальной, по крайней мере для этого конкретного двигателя.
  1. Это возможно. Я добавил в вопрос ещё несколько результатов тестирования, которые указывают на частичное короткое замыкание катушки, из-за которого она потребляет много тока и плохо держит заряд.
  1. @AaronD стартер предназначен только для питания внутреннего соленоида стартера.
  1. Я не догадался взять с собой для этого теста соединительные кабели, только зажимы для электроники. (Сколько энергии нужно катушке реле? Оказывается, много.) Так что у меня пока нет точных данных.
  1. Я тоже не знаю, что это за колебания с частотой 100 Гц. Я думаю, что паразитный резонанс в проводке должен быть намного быстрее. (может быть, он и есть, а мой осциллограф с автоматической частотой дискретизации выдаёт алиасинг?)
  1. Покрутил шестерню вручную. Легко вращается вперёд, совсем не вращается назад. Значит, сцепление работает.
  1. @AaronD Просто мысль: вы проверяли обгонную муфту стартера? Судя по видео, шестерня должна свободно вращаться против часовой стрелки, но по часовой стрелке — с гораздо большим усилием. По часовой стрелке вращается ротор двигателя, а против часовой стрелки — только вал шестерни до обгонной муфты, в то время как ротор двигателя остаётся неподвижным.

  1. Я не могу дать вам однозначный ответ на ваш вопрос, но я хотел бы привести доказательства того, что ваша теория о том, что двигатель превышает скорость вращения шестерни стартера за счёт высвобождения энергии сжатия, неверна. (Не принимайте это на свой счёт, я просто пытаюсь помочь вам найти истинную причину рывка.)


    Должен сразу сказать, что мне кажется совершенно неправильным то, что вы можете вернуть шестерню в исходное положение пальцем, преодолевая сопротивление соленоида. Я думаю, вам стоит измерить с помощью осциллографа фактическое напряжение, подаваемое на клемму соленоида во время работы стартера, чтобы проверить, насколько оно близко к 12 В. Если оно сильно падает из-за потребления тока стартером, то для решения проблемы может быть достаточно просто поменять проводку соленоида.


    Теперь, чтобы опровергнуть теорию о том, что двигатель работает на холостом ходу, прошу меня простить...


    Это осциллограмма длительностью 380 мс, на которой показано начало пускового цикла дизельного двигателя с рядным расположением шести цилиндров объёмом 5,9 л и степенью сжатия 19,5 : 1. (Изображение предоставлено мной.) Я разрабатывал метод автоматизации запуска двигателя и мне нужно было определить, вращается ли двигатель. Этот двигатель был выпущен до появления электронной системы управления двигателем в 1989 году, и в нём нет датчиков положения коленчатого или распределительного вала, поэтому я добавил магнитный датчик для определения зубьев зубчатого венца.


    введите описание изображения здесь


    Верхняя жёлтая линия — это сигнал от зубьев на зубчатом венце, а нижняя синяя линия — от клеммы + на соленоиде стартера. Каждое деление пунктирной линии соответствует 20 мс. (Нажмите на изображение, чтобы рассмотреть его подробнее.)


    Как видно на синей кривой, соленоиду требуется около 30 мс, чтобы переместиться на достаточное расстояние и соединить шестерню стартера с кольцевой шестерней, а также замкнуть контакты стартера. В этот момент происходит падение напряжения, так как стартер начинает потреблять ток. Зубья кольцевой шестерни (желтая кривая) начинают быстро вращаться, сначала медленно, но примерно через 50 мс кольцевая шестерня достигает стабильной скорости.


    Магнитные датчики дают более сильный сигнал, когда зуб шестерни движется быстрее. Вы можете видеть, что на общей верхней жёлтой диаграмме есть два «всплеска», которые соответствуют сжатию и разрежению в цилиндре. (Во время этого теста подача топлива была отключена.)


    Однако вы заметите, что расстояние между пиками — обратно пропорциональное скорости вращения двигателя — меняется незначительно, примерно пропорционально «всплеску» общей формы сигнала. Это двигатель с высокой степенью сжатия, которая, безусловно, превышает степень сжатия любого двигателя с циклом Отто. Таким образом, вы видите, что увеличение скорости вращения при выпуске сжатого воздуха действительно незначительно и, скорее всего, недостаточно для того, чтобы запустить стартерный двигатель, который работал бы на тысячах оборотов в минуту, если бы не необходимость проворачивать двигатель.


    Возвращаясь к вашей проблеме: если вы обнаружите сильное падение напряжения на соленоиде стартера, возможно, вы сможете временно подключить кабель-перемычку напрямую от аккумулятора к клемме соленоида стартера, чтобы проверить, будет ли стартер вращаться без подпрыгивания. Если да, то вы будете знать, что на соленоид не поступает достаточное напряжение через замок зажигания, чтобы удерживать шестерню в зацеплении. Если при подаче питания напрямую от аккумулятора подпрыгивание продолжается, возможно, у вас неисправный соленоид или слишком сильная возвратная пружина.
  1. Если с электрикой всё в порядке, значит, проблема в механике соленоида.
  1. К тому же его довольно сложно доставать и вставлять обратно. Много всего втиснуто в маленькое пространство...
  1. @AaronD Я вижу колебания. Думаю, это обратная ЭДС от стального сердечника соленоида, который физически колеблется настолько, насколько это возможно при давлении пружины. Сердечник не возвращается в исходное положение. Судя по единственному соленоиду стартера, который я когда-либо разбирал, он должен работать не так: должен быть жёсткий упор и надёжная, почти нерушимая фиксация. У вас довольно сильное падение напряжения, потому что провод слишком тонкий, на мой взгляд. Если проблема решается с помощью перемычки, то окончательное решение может заключаться в установке 4-контактного соленоида стартера (реле) типа «брандмауэр» рядом с (продолжение)
  1. @AaronD Похоже, что на клемме соленоида достаточно напряжения, и вы можете ясно видеть, как напряжение повышается (при меньшем количестве ампер), когда шестерня выходит из зацепления. Есть ли какая-то закономерность в колебаниях напряжения во время первого провала? Частота колебаний составляет около 100 Гц. Колебания не происходят там, где должен быть второй провал. Вместо этого шестерня выходит из зацепления. В чём дело? Подсказка или отвлекающий манёвр? Надеюсь увидеть результаты тестирования толстого провода, идущего напрямую от аккумулятора к клемме соленоида.
  1. Я прикрепил скриншоты из видео прямо к вопросу. Думаю, они отвечают на вопрос о перепаде напряжения. От аккумулятора до стартера около 3 метров двойного провода 4AWG. Один провод идёт напрямую, а другой — к каким-то «удобным контактам» примерно посередине, которые остальная система воспринимает как «аккумулятор». Для питания соленоида от клеммы аккумулятора отходит один провод сечением 18 AWG (возможно, 22 AWG?), проходит через контакт реле на расстоянии около 60 см и возвращается к контакту. (кнопка запуска очень маленькая, поэтому вместо неё используется реле)
  1. Даже если бы это дало интересный результат, как бы это помогло? Двигатель установлен вертикально, и всё остальное построено вокруг него. Так что стартер тоже должен работать вертикально, чего бы это ни стоило, даже если в итоге он окажется нестандартным.
  1. Похоже, что стартер установлен вертикально. Будет ли он работать по-другому, если установить его горизонтально? Можно ли вручную вдавить шестерню?
  1. Около 3 метров двойного провода 4AWG от аккумулятора до стартера. Один провод идёт напрямую, а другой — к «удобным контактам» примерно на полпути, которые остальная система воспринимает как «аккумулятор». Для питания соленоида от клеммы аккумулятора соленоида отходит один провод 18AWG (может быть, 22AWG?), проходит через контакт реле на расстоянии около 60 см и возвращается к клемме. (кнопка запуска очень маленькая, поэтому вместо неё используется реле)
  1. Это будет следующим шагом. Я ещё этого не сделал. А пока я прикрепил скриншоты осциллографа прямо к вопросу, чтобы вы могли видеть, как меняется напряжение.
  1. Судя по всему, соленоид для этого стартера можно приобрести отдельно. Поскольку все указывает на то, что соленоид слабый и потребляет слишком много ампер, лучшим вариантом может быть его замена.
  1. Я согласен с ответами MTA и HandieHowie, которые утверждают, что проблема, по-видимому, связана с соленоидом. Вы не должны иметь возможность отодвинуть его вручную, когда он задействован.
Вы уже ответили на этот вопрос