سیستم استارت خودرو چگونه کار می‌کند؟

حتما در فیلم‌ها و تصاویر قدیمی دیده‌اید که در اتومبیل‌های اولیه به جای استارت از سیستم هندل برای راه‌ انداختن موتور آنها استفاده می‌شد. در حقیقت برای راه‌اندازی اولیه یک اتومبیل نیاز است که محور اصلی موتور به چرخش درآید و این کار در گذشته با کمک هندل و نیروی دست صورت می‌گرفت. البته خودروهایی هم بودند که با هل دادن روشن می‌شدند که این هم روشی برای همان ایجاد چرخش اولیه در محور اصلی موتور بود. هنوز هم اتومبیل‌های کلاسیک و اولیه‌ای که در موزه‌ها نگهداری می‌شوند دارای همین هندل هستند.

حتما بخوانید: آشنایی با سیستم برق خودرو و اجزای آن

چند دهه طول کشید تا این هندل‌های دستی به کنار بروند و استارت برقی جایگزین آنها شوند. در واقع باید گفت که موتور اتومبیل‌ها برای روشن شدن نیاز دارند که در همان ابتدا سیکل احتراق در آنها صورت بگیرد. کاری که استارت‌های برقی انجام می‌دهد این است که ابتدا محور خودش را به حرکت در‌می‌آورد و این حرکت به چرخش چرخ‌دنده‌های موتور اتومبیل منجر می‌شود تا احتراق صورت بگیرد. حالا سیستم‌های استارت روز به روز مدرن‌تر می‌شوند و تکنولوژی مدرنی در آنها مورد استفاده قرار می‌گیرد. مثلا اتومبیل‌های روز دنیا از سیستمی به نام «استاپ\استارت» استفاده می‌کنند. اگر می‌خواهید بیشتر با سیستم استارت آشنا شوید در ادامه با ما همراه باشید.

سیستم استارت خودرو چه کاری انجام می‌دهد؟

اگر بخواهیم به شکل خلاصه بگوییم که استارت خودرو چه کاری انجام می‌دهد باید بگوییم که این قطعه اتومبیل‌ها یک نوع موتور الکتریکی است که انرژی الکتریکی را تبدیل به انرژی مکانیکی می‌کند. وظیفه این قطعه هم در بیان ساده، روشن کردن موتور اتومبیل است. یعنی در حقیقت ما برق را از باتری اتومبیل به استارت می‌دهیم و استارت این برق را تبدیل به انرژی مکانیکی کرده و به محور موتور یا همان میل‌لنگ منتقل می‌کند. حرکت میل‌لنگ هم باعث می‌شود که یک سیکل احتراق در موتور صورت بگیرد و موتور روشن شود.

نکته فنی ماجرا این است که موتورهای امروزی خودروها برای شروع فعالیت باید به حداقل ۱۰۰ دور در دقیقه برسند. بعد از آن موتورها می‌توانند به طور اتوماتیک به فعالیت خود ادامه دهند و در حقیقت ما می‌گوییم که موتور روشن شده است. وقتی ما سوییچ را در کابین اتومبیل می‌چرخانیم در واقع برق را به سیستم استارت می‌رسانیم و آن را به حرکت در می‌آوریم تا این سیستم، موتور را به ۱۰۰ دور در دقیقه برساند، آن‌وقت اتومبیل روشن می‌شود. شاید به نظر برسد که استارت یک موتور الکتریکی ساده است، اما اگر همین سیستم به ظاهر ساده درست کار نکند یا دچار خرابی شود اتومبیل شما به هیچ‌وجه به حرکت درنمی‌آید. موقعیت مکانی استارت هم معمولا پشت و کنار موتور اتومبیل است. به هر حال باید حرکت «دنده استارت» بلافاصله به میل‌لنگ منتقل و موتور خودرو روشن شود.

نگاهی به تاریخچه اختراع استارت خودرو

همانطور که گفته شد اتومبیل‌های اولیه با هل دادن یا استفاده از هندل روشن می‌شدند. یعنی چرخش اولیه محور موتور با انرژی دست صورت می‌گرفت. البته روش‌های دیگری هم مثل استفاده از فنرهای بادی و سیلندر باروت برای روشن کردن موتور احتراقی اتومبیل‌ها استفاده می‌شد که چندان رواج نیافت. گفته می‌شود که اولین استارت برقی برای یک موتورسیکلت ساخته شد. بعد از آن یک مهندس برق انگلیسی به نام اچ‌ جی‌ داوسینگ، یک استارت برقی در سال ۱۸۹۶ میلادی اختراع کرد که البته هیچ‌گاه به عنوان یک اختراع ثبت نشد. اولین استارت برقی توسط یک فرد آمریکایی به نام «کلاید جی کلمن» در سال ۱۹۰۳ ثبت شد. حدود ۸ سال بعد، یعنی در سال ۱۹۱۱ میلادی هم یک آمریکایی دیگر به نام «چارلز اف کترینگ» موتور استارتی را برای جایگزین کردن با هندل اتومبیل‌ها در شرکت دلکو طراحی و ثبت کرد، اما سال‌ها طول کشید تا سیستم استارت جایگزین هندل شود. در همان سال ۱۹۱۱ شرکت کادیلاک یک استارت الکتریکی روی موتور اتومبیلش نصب کرد که همین ماجرا باعث شد که استفاده از خودرو برای خانم‌ها هم رواج یابد.

درباره اساس عملکرد استارت یا استارتر خودرو

یک استارت به طور خلاصه از یکسری سیم‌پیچ و آهنربا تشکیل شده که میدان مغناطیسی ثابت و همنامی را ایجاد می‌کنند. در حقیقت استارت‌های ساده از ۲ آهنربای مغناطیسی تشکیل شده است و قدرت آن هم برای چرخاندن محور موتور بستگی به همین نیروی ایجاد شده توسط آهنربا دارد. بالشتک‌های استارت در حقیقت هسته آهنی هستند که به دور آنها سیم‌پیچ پیچیده شده است. وقتی جریان برق در این سیم‌پیچ‌ها برقرار می‌شود در دو هسته آهنی قطب N و S به وجود می‌آید و این قطب‌ها هم حوزه و میدان مغناطیسی ایجاد می‌کند. حالا یک سیم‌پیچ حاوی جریان الکتریکی به نام آرمیچر در وسط این میدان مغناطیسی قرار می‌گیرد و بر اساس قواعد فیزیکی شروع به چرخش می‌کند. در حقیقت با این کار انرژی الکتریکی تبدیل به انرژی مکانیکی خواهد شد. می‌توان گفت که نیروی دافعه ایجاد شده توسط آهنربای استارت به آرمیچر در وسط استارت وارد می‌شود و آن را به حرکت می‌اندازد، این اساس کار یک موتور الکتریکی است و همانطور که گفته شد استارت هم یک موتور الکتریکی به حساب می‌آید.

معرفی بخش‌های اصلی استارت خودرو

استارت‌های رایج و معمول از دو قسمت اصلی تشکیل شده است؛

-اتوماتیک استارت

-موتور استارت

اتوماتیک استارت همان استوانه کوچک‌تری است که روی استوانه بزرگ‌تر که همان موتور استارت محسوب می‌شود قرار گرفته. برق باتری به بخش اتوماتیک منتقل می‌شود و در حقیقت اتوماتیک استارت، محل اتصال و رابط برق مستقیم باتری و موتور استارت است. کار دوم بخش اتوماتیک هم این است که دنده استارت را هنگام استارت زدن به جلو می‌برد تا با فلایول (همان چرخ طیار یا لنگر که روی میل‌لنگ است) درگیر کند و آن را به چرخش درآورد.

استارت برای عمل کردن برق بسیار زیادی از باتری می‌کشد یا مصرف می‌کند که حدود ۵۰ تا ۱۵۰ آمپر است. جریان ضعیف باتری باید از یک رله یا کنتاکتور عبور کند و تبدیل به یک جریان بالا شود تا بتواند مورد استفاده موتور استارت قرار گیرد. این اتفاق در بخش اتوماتیک استارت می‌افتد. همزمان با این اتفاق، در اتوماتیک استارت یک اهرم دوشاخه وجود دارد که این اهرم، دنده استارت را به جلو هل می‌دهد تا با فلایول درگیر شود. اتوماتیک استارت بین باتری و موتور استارت قرار دارد و در حقیقت با کنتاکتور که در بخش اتوماتیک استارت قرار دارد، برق میان باتری و موتور استارت وصل یا قطع می‌شود.

همانطور که گفته شد، ساختمان استارت چیزی جز آهنربا و سیم‌پیچ نیست. آهنربا هم این طور نیست که ثابت باشد. در حقیقت یک هسته آهنی یا بالشتک است که سیم‌پیچی دور آن پیچیده شده و با عبور جریان برق از داخل آن، این بالشتک‌ها یا هسته‌‌های آهنی تبدیل به آهنربا می‌شوند.

آشنایی با اجزا و کارکرد اتوماتیک استارت خودرو

اجزای تشکیل دهنده اتوماتیک استارت عبارتند از؛

• دو پیچ
• فیش اتوماتیک
• پلانجر
• سیم‌پیچ کشنده
• سیم‌پیچ نگهدارنده
• پولکی مسی
• اهرم دو شاخه

اتوماتیک استارت در نمای ظاهری از دو پیچ و یک فیش تشکیل شده است. یک پیچ به نام S شناخته می‌شود که به قطب مثبت باتری وصل می‌شود و یک پیچ هم به نام پیچ M که برق از این پیچ راهی سیم‌پیچ دور بالشتک‌های موتور استارت می‌شود.  فیش بخش اتوماتیک هم به سوییچ وصل می‌شود. در داخل بخش اتوماتیک استارت هم دو سیم‌پیچ وجود دارد؛‌ ۱-سیم‌پیچ کشنده (سیم ضخیم) و ۲-سیم‌پیچ نگهدارنده (سیم نازک). علاوه بر این سیم‌پیچ‌ها، یک قطعه استوانه‌ای شکل هم وجود دارد به نام پلانجر.

حتما بخوانید: علل استارت نخوردن ماشین و نحوه برطرف‌ کردن آن

وقتی سیم‌پیچ کشنده داخل اتوماتیک، آهنربا می‌شود پلانجر را به سمت داخل اتوماتیک می‌کشد. سیم‌پیچ نگهدارنده هم پلانجر را که به داخل کشیده شده در داخل نگه می‌دارد. پلانجر در حقیقت با حرکت خود یک پولک مسی را حرکت می‌دهد و ارتباط بین پیچ ‌S و پیچ M را برقرار می‌کند، یعنی برق از باتری به داخل موتور استارت می‌رود و آن را به حرکت درمی‌آورد. حرکت پلانجر در بخش اتوماتیک استارت، کار دیگری هم انجام می‌دهد؛ انتهای این پلانجر به اهرم دوشاخه‌ای متصل است. با حرکت پلانجر، اهرم دوشاخه هم حرکت کرده و دنده استارت را به سمت جلو هل می‌دهد تا این دنده با فلایول درگیر شود. موقعیت اهرم دوشاخه هم به این شکل است که نصف آن در اتوماتیک استارت و نصف آن در بخش موتور استارت قرار دارد.

آشنایی با اجزاء و کارکرد موتور استارت خودرو

اجزای تشکیل دهنده موتور استارت عبارتند از؛

• پوسته اصلی
• بالشتک‌ها: هسته‌های آهنی و سیم‌پیچ‌ها
• پیچ اتصال بالشتک به پوسته
• زغال‌ها
• فنر و پایه نگهدارنده زغال
• جازغالی پلاستیکی
• آرمیچر
• کلکتور آرمیچر (مجموعه لامل‌ها)
• سیم‌پیچ‌های آرمیچر
• هسته آرمیچر
• شافت آرمیچر
• دنده استارت
• کلاچ

پوسته اصلی موتور استارت از استوانه فولادی تشکیل شده است که قطعات داخل آن قرار دارند. به طور کلی قطعات داخل موتور استارت از دو قسمت اصلی تشکیل شده که شامل بالشتک‌ها و آرمیچر است. بالشتک‌ها که معمولا شامل ۴ باشتک است با پیچ‌هایی به پوسته اصلی وصل شده‌اند. هر بالشتک‌ها از یک هسته آهنی (کفشک) و سیم‌پیچی به دور آن تشکیل شده است.

حتما بخوانید: طرز کار دینام خودرو چگونه است؟

وظیفه باشتک هم این است که میدان مغناطیسی به وجود آورد که این کار با آهنربا شدن بالشتک انجام می‌شود. از سیم‌پیچ‌های باشتک با کمک یک اتصال، برق خروجی از اتوماتیک استارت عبور می‌کند که آمپر بالایی دارد و به همین دلیل باید از مفتول باشد، نه یک سیم نازک. بالشتک‌ها با عبور جریان الکتریکی از سیم‌پیچ‌ها تبدیل به آهنربا شده و میدان مغناطسی به وجود می‌آورند. در این میدان ایجاد شده توسط ۴ بالشتک هم قطب‌های همنام روبه‌روی یکدیگر و قطب‌های غیرهمنام در مجاور یکدیگر تشکیل می‌شوند. جهت سیم‌پیچ‌های مجاور که قطب‌های غیر همنام تولید می‌کنند هم مخالف یکدیگر و جهت سیم‌پیچ‌های روبه‌رو که قطب‌های همنام تولید می‌کنند هم جهت پیچیده می‌شوند. یک نکته این است که بالشتک‌ها هیچ ارتباطی با پوسته اصلی ندارند و نسبت به یکدیگر عایق هستند. در بخش موتور استارت، به تعداد بالشتک‌ها، زغال یا جاروبک هم وجود دارد که از جنس مس گرافیک‌دار هستند.

وظیفه زغال‌ها رساندن جریان برق به بر سر کالکتور آرمیچر است. زغال‌ها روی سرسیم‌های بالشتک‌ها لحیم می‌شوند و جریان را از آنجا به آرمیچر منتقل می‌کنند. هر زغال، یک فنر و یک پایه نگهدارنده از جنس پلاستیک هم دارد. زغال‌ها یکی در میان منفی و مثبت هستند. زغال‌های مثبت با بدنه عایق‌بندی شده و زغال‌های منفی عایق‌بندی نشده و با بدنه اتصال دارند. ۴ زغال هم داخل یک جازغالی پلاستیکی قرار گرفته‌اند. فنرهای پشت‌ زغال‌ها هم کمک می‌کنند که اتصال بین زغال و کلکتور آرمیچر قطع نشود.

آرمیچر هم وظیفه تولید میدان مغناطسی را دارد و وسط موتور استارت قرار می‌گیرد و دوران خواهد داشت. چرخش آرمیچر در حقیقت باعث چرخش دنده استارت شده و در نهایت چرخش دنده استارت و درگیر شدن آن با فلایول (همان چرخ طیار یا لنگر که روی میل‌لنگ است) باعث روشن شدن موتور اصلی اتومبیل می‌شود.  یک آرمیچر از ۴ قسمت تشکیل شده که عبارتند از:

۱-کلکتور که از یکسری لایه‌های مسی تشکیل شده و برق از زغال به این کلکتورهای منتقل می‌شود. هر یک از لایه‌های مسی را «لامل» می‌گویند.

۲-سیم‌پیچ که به هر یک از لامل‌های کلکتور متصل شده‌اند.

۳-هسته که دقیقا از وسط آرمیچر عبور می‌کند و از ابتدا تا انتها کشیده شده است. دنده استارت و کلاچ در انتهای همین هسته قرار دارد.

۴-شافت که آن هم در وسط آرمیچر قرار گرفته است و کلکتور دور آن قرار می‌گیرد.

دنده استارت هم با ۸ یا ۹ دندانه روی هسته آرمیچر قرار دارد و دارای دو حرکت است، یکی حرکت چرخشی رو به جلو که توسط اهرم دوشاخه انجام می‌شود و یکی هم حرکت دورانی سریع که با چرخش آرمیچر، این دنده هم شروع به چرخش کرده و فلایول را می‌چرخاند. یادتان باشد که که دنده استارت برای اینکه بتواند موتور یک اتومبیل سواری را روشن کند باید ۸۰۰ تا ۱۰۰۰ دور در دقیقه بچرخد.

کلاچ استارت هم قطعه‌ای است که روی هسته آرمیچر قرار دارد و باعث می‌شود که دنده استارت از یک طرف به آرمیچر قفل و از یک طرف دیگر هرز بچرخد.

شمع گرمکن چیست و چکار می‌کند؟

به طور مختصر می‌توان گفت که شمع گرمکن یک دستگاه گرما دهنده برای کمک به استارت خوردن و شروع به کار موتور‌های دیزلی است. در موتورهای دیزلی، از شمع‌های جرقه‌زن مثل موتورهای بنزینی برای عمل احتراق استفاده نمی‌شود. در واقع فشرده سازی هوا باعث افزایش درجه حرارت دیزل شده و عمل احتراق در این موتورها اتفاق می‌افتد. اما ممکن است موتورهای دیزلی در فصل سرما آنقدر سرد باشند که هوای داخل سیلندر، دمای لازم برای انجام عمل احتراق را نداشته باشد.

حتما بخوانید: انواع روغن موتور خودرو و مقایسه آنها

اینجاست که در این موتورها از قطعه‌ای به نام شمع گرمکن استفاده می‌کنند. این شمع‌ گرمکن‌ها داخل محفظه احتراق خودرو قرار دارند. شمع‌گرمکن‌ها در حقیقت یک نوع سیستم گرمایشی محسوب می‌شوند که توسط جریان الکتریکی گرم شده و محفظه احتراق را گرم می‌کنند تا موتور دیزلی بتواند با استارت خوردن شروع به کار کند.

چنانچه خواندن ابن نوشته برای شما مفید بود و علاقمندید درباره قطعات دیگر خودرو بدانید، پیشنهاد می‌کنیم مقالات ما در زمینه عملکرد دلکو و آشنایی با اگزوز را نیز بخوانید.