راهنمای کامل انواع استارت خودرو

استارت خودرو قطعه‌ای است که انرژی اولیه لازم برای شروع احتراق در موتور را تأمین می‌کند و بدون آن روشن شدن خودرو امکان‌پذیر نیست. انواع استارت خودرو با استفاده از انرژی الکتریکی، شرایط را برای ایجاد جرقه و احتراق مخلوط هوا و سوخت فراهم می‌کنند تا موتور شروع به کار کند. در واقع سیکل احتراق موتور که آن را روشن نگه می‌دارد، باید از نقطه‌ای آغاز شود که به آن استارت گفته می‌شود.

شناخت انواع استارت خودرو

استارت خودرو از یک موتور الکتریکی کوچک به همراه آرمیچر تشکیل شده که به چرخ‌دنده‌ای به نام دنده استارت متصل است. روی فلایویل موتور، یک چرخ‌دنده حلقوی قرار دارد که دنده استارت به عنوان دنده محرک با آن درگیر می‌شود. استارت به‌طور کلی از دو بخش اصلی موتور استارت و اتوماتیک استارت تشکیل شده است. زمانی که موتور استارت فعال می‌شود، دنده استارت، فلایویل را می‌چرخاند، موتور شروع به مکش هوا و سوخت می‌کند، سیکل احتراق آغاز می‌شود و در نهایت خودرو روشن می‌گردد.

در ابتدا خودروها با استارت هندلی و دستی روشن می‌شدند؛ روشی سخت و پرخطر که می‌توانست باعث شکستگی انگشت شست، مچ دست و آسیب‌های جدی شود. بعد از آن از روش‌های مختلفی مثل استارت مکانیکی، طناب‌کشی و حتی انفجار باروت برای راه‌اندازی موتور استفاده شد که هرچند گاهی جواب می‌دادند، اما همچنان ناایمن، ناخوشایند و نامناسب برای موتورهای در حال رشد خودروها بودند. نمونه‌ای شبیه استارت پدالی موتورسیکلت برای بعضی موتورهای کوچک کاربرد داشت، اما برای موتور خودروهای جدید دیگر کافی نبود.

نیاز به روشی ایمن، ساده و بدون خطر برای روشن کردن موتور ماشین باعث شد مهندسان کادیلاک به رهبری هنری لیلاند اولین موتور استارت الکتریکی (استارت برقی خودرو) را در سال 1912 توسعه دهند. این اختراع نقطه عطفی در تاریخچه استارت خودرو بود و رانندگی را برای افراد بیشتری ایمن‌تر و در دسترس‌تر کرد، هرچند شرکت فورد تا سال 1919 همچنان از استارت هندلی دستی در بعضی مدل‌ها استفاده می‌کرد.

در موتورهای احتراق داخلی برای این‌که موتور بتواند اولین دور خود را بزند و سیکل احتراق آغاز شود، نیاز به یک منبع انرژی خارجی وجود دارد. این وظیفه را استارت خودرو یا موتور استارت بر عهده دارد. استارت با استفاده از انرژی الکتریکی باتری ماشین، میل‌لنگ را می‌چرخاند تا موتور بتواند مخلوط هوا و سوخت را مکش کرده و عمل احتراق را شروع کند. محل نصب استارت برقی خودرو معمولاً در مجاورت فلایویل و بین محفظه گیربکس و بلوک موتور است تا از طریق درگیر شدن با چرخ‌دنده فلایویل، گشتاور لازم برای روشن شدن موتور تأمین شود. شناخت اجزای استارت خودرو برای عیب‌یابی، تعمیر و تعویض این قطعه در سیستم برق خودرو اهمیت زیادی دارد.

قطعات اصلی استارت خودرو

⚙️ آرمیچر (Armature)
آرمیچر هسته‌ی چرخان موتور استارت است که از هسته آهنی لایه‌لایه و سیم‌پیچ‌های مسی تشکیل شده است. با عبور جریان از سیم‌پیچ‌ها، در میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط بالشتک‌ها، گشتاور لازم تولید می‌شود و آرمیچر شروع به چرخش می‌کند. این حرکت چرخشی در نهایت به پینیون استارت (دنده استارت) منتقل شده و باعث چرخش فلایویل موتور می‌شود.

🧷 کموتاتور (Commutator)
کموتاتور مجموعه‌ای از تیغه‌های مسی بخش‌بندی‌شده بر روی محور آرمیچر است که جریان DC باتری را به جریان بخش‌بندی‌شده و جهت‌دار در سیم‌پیچ‌های آرمیچر تبدیل می‌کند. این قطعه با همکاری ذغال استارت، باعث می‌شود میدان مغناطیسی دائماً در موقعیت مناسب تولید شده و گشتاور یکنواخت برای چرخش آرمیچر فراهم شود.

🪫 ذغال استارت (Brushes)
ذغال‌ها قطعاتی از جنس گرافیت/کربن هستند که روی کموتاتور قرار گرفته و اتصال الکتریکی بین باتری خودرو و سیم‌پیچ‌های آرمیچر را برقرار می‌کنند. کیفیت و طول ذغال نقش مهمی در قدرت استارت زدن خودرو، کاهش جرقه‌زنی روی کموتاتور و افزایش عمر موتور استارت دارد.

🔁 سلونوئید یا اتوماتیک استارت (Starter Solenoid)
سلونوئید یک رله الکترومغناطیسی قدرت است که دو وظیفه کلیدی دارد: 1️⃣ وصل کردن جریان اصلی باتری ماشین به موتور استارت، 2️⃣ درگیر کردن پینیون استارت با دنده فلایویل. با چرخاندن سوئیچ یا فشردن دکمه استارت، جریان ضعیفی به سیم‌پیچ سلونوئید می‌رسد، میدان مغناطیسی ایجاد می‌شود، کنتاکت‌های قدرت بسته می‌شوند و هم‌زمان مکانیزم درگیر شدن دنده استارت فعال می‌گردد.

📍 پلانجر (Plunger)
پلانجر هسته متحرک داخل سلونوئید است که در اثر میدان مغناطیسی کشیده می‌شود. حرکت پلانجر باعث جابه‌جایی اهرمی می‌شود که دنده استارت را به سمت چرخ‌دنده فلایویل می‌برد و آن را درگیر می‌کند. در واقع پلانجر رابط مکانیکی بین سلونوئید استارت و مکانیزم درگیر‌کننده دنده است.

🧲 بالشتک (Field Coils / Stator)
بالشتک‌ها در استارت‌های قدیمی به صورت سیم‌پیچ میدان و در مدل‌های جدیدتر گاهی به صورت آهن‌ربای دائم در بدنه موتور استارت قرار دارند. وظیفه آن‌ها ایجاد میدان مغناطیسی ثابت برای چرخش آرمیچر است. طراحی بالشتک‌ها نقش مهمی در گشتاور خروجی، راندمان و اندازه استارت برقی خودرو ایفا می‌کند.

🛞 پینیون استارت یا دنده استارت (Starter Pinion Gear)
پینیون یک چرخ‌دنده کوچک روی محور خروجی استارت است که هنگام استارت زدن، توسط مکانیزم سلونوئید با چرخ‌دنده حلقوی فلایویل درگیر می‌شود. این قطعه مسئول انتقال گشتاور تولیدشده توسط آرمیچر به فلایویل است. در ادامه، به کمک کلاچ یک‌طرفه استارت از برگشت سرعت بالای موتور به استارت و آسیب دیدن آن جلوگیری می‌شود.

🧵 سیم‌پیچ‌ها (Windings)
سیم‌پیچ‌ها شامل سیم‌پیچ آرمیچر و در برخی طراحی‌ها سیم‌پیچ میدان (بالشتک) هستند. جنس، قطر و تعداد دور این سیم‌پیچ‌ها روی توان استارت، میزان جریان مصرفی، گشتاور راه‌اندازی و مقاومت حرارتی استارت خودرو تأثیر مستقیم دارند. طراحی درست سیم‌پیچ‌ها باعث می‌شود استارت بتواند در مدت‌زمان کوتاه، گشتاور بالا را بدون داغ شدن غیرعادی در اختیار موتور قرار دهد.

در مجموع، هماهنگی دقیق این اجزا باعث می‌شود استارت برقی خودرو بتواند انرژی الکتریکی باتری ۱۲ ولت یا ۲۴ ولت را به انرژی مکانیکی چرخشی تبدیل کرده و شرایط لازم برای روشن شدن موتور ماشین را فراهم کند؛ به همین دلیل، آشنایی با این قطعات برای تعمیرکاران برق خودرو و علاقه‌مندان به یادگیری سیستم استارت خودرو بسیار ضروری است.

مدلهای استارت ماشین

در انواع استارت خودرو و سایر وسایل نقلیه، نوع موتور استارت بر اساس نوع موتور (بنزینی یا دیزلی)، سبک یا سنگین بودن وسیله، و قدیمی یا جدید بودن طراحی، انتخاب می‌شود. به‌طور کلی مهم‌ترین انواع استارت موتور عبارت‌اند از: استارت برقی، استارت پنوماتیکی، استارت هیدرولیکی، استارت اینرسی، استارت‌ پیش‌درگیر، استارت کاهش دنده و استارت خودروهای سنگین. در ادامه هرکدام را به‌صورت تخصصی و با اصطلاحات پرجستجو بررسی می‌کنیم.

⚡ استارت برقی (Electric Starter Motor)
استارت برقی خودرو رایج‌ترین نوع در موتورهای بنزینی و دیزلی است. این نوع استارت از یک موتور DC، مجموعه آرمیچر و بالشتک (فیلد) و یک سلونوئید یا اتوماتیک استارت تشکیل می‌شود که روی بدنه آن قرار دارد. با چرخاندن سوئیچ یا فشردن دکمه استارت، برق باتری ماشین به سلونوئید می‌رسد، پینیون یا دنده استارت به سمت دنده فلایویل حرکت کرده و با آن درگیر می‌شود و در همان لحظه، موتور استارت شروع به چرخش می‌کند. به این ترتیب، گشتاور لازم برای روشن شدن موتور خودرو تأمین می‌شود.

موتورهای استارت برقی از دو جهت دسته‌بندی می‌شوند:

از نظر نوع میدان مغناطیسی:

🔹 استارت آهنربای دائم (Permanent Magnet Starter): در بدنه آن از آهنربای دائم استفاده شده و دیگر خبری از سیم‌پیچ میدان نیست. این نوع استارت‌ها سبک‌تر هستند و مصرف برق کمتری دارند.

🔹 استارت با سیم‌پیچ میدان (Field Coil Starter): در این نوع، بدنه شامل کفشک و سیم‌پیچ بالشتک است که میدان مغناطیسی را ایجاد می‌کند.

از نظر مکانیزم انتقال قدرت:

🔹 استارت ساده (Direct Drive Starter)

🔹 استارت گیربکسی یا کاهش دنده (Gear Reduction Starter)

انواع مهم استارت برقی خودرو عبارت‌اند از:

1️⃣ استارت با چرخ‌دنده سیاره‌ای (Planetary Gear Starter)
در این نوع، از مکانیزم چرخ‌دنده سیاره‌ای بین آرمیچر و پینیون استفاده می‌شود. آهنربای دائم میدان را فراهم می‌کند و به دلیل اتصال مستقیم و نسبت دنده مناسب، آرمیچر می‌تواند با سرعت بالاتری بچرخد و گشتاور بیشتری تولید کند. این طراحی، استارت را قدرتمند و در عین حال کوچک و سبک می‌کند.

2️⃣ استارت مگنت دائم (Permanent Magnet Starter)
در این مدل، از ۴ تا ۶ آهنربای دائم در بدنه استفاده می‌شود. جریان مستقیم (DC) تقریباً به‌طور کامل به آرمیچر می‌رسد و همین موضوع باعث کاهش مصرف انرژی و راندمان بالاتر می‌شود. در نوع ۶ تایی معمولاً همه آهنرباها دائمی هستند، اما در نوع ۴ تایی ممکن است ترکیبی از آهنربای دائم و میدان الکتریکی به کار رود.

3️⃣ استارت کاهش دنده (Gear Reduction Starter)
در این نوع، پینیون استارت مستقیماً روی محور آرمیچر نیست. روی انتهای آرمیچر یک چرخ‌دنده کوچک قرار دارد که یک دنده میانی را می‌چرخاند و آن هم دنده پشت پینیون را به حرکت در می‌آورد. این چیدمان باعث ایجاد نسبت دنده بالاتر می‌شود؛ یعنی موتور استارت با سرعت زیاد می‌چرخد ولی پینیون با گشتاور بالا و سرعت مناسب فلایویل را می‌گرداند. نتیجه:

• استارت سبک‌تر و کوچک‌تر

• مصرف جریان کمتر از باتری

• مناسب برای موتورهای دیزلی و انژکتوری مدرن

انواع مختلف استارت برقی

استارت پنوماتیکی (Pneumatic Starter)

💨 استارت پنوماتیکی در بسیاری از موتورهای دیزلی و بنزینی سنگین، به‌ویژه در ماشین‌آلات صنعتی و تجهیزات ثابت، استفاده می‌شود. این سیستم معمولاً شامل اجزای زیر است:

• مخزن فشار هوا

• کمپرسور هوا

• توربین دنده‌ای و مجموعه چرخ‌دنده‌ها

وقتی هوای فشرده از مخزن آزاد می‌شود، به سمت توربین استارت هدایت شده و آن را می‌چرخاند. توربین از طریق مجموعه چرخ‌دنده‌ها، فلایویل موتور را به حرکت درمی‌آورد و سیکل احتراق آغاز می‌شود. مزایای مهم این نوع استارت:

• مناسب برای وسایل نقلیه سنگین و موتورهای صنعتی

• امکان راه‌اندازی در شرایطی که باتری ضعیف یا محدود است

• مناسب برای محیط‌های با ریسک انفجار، چون جرقه الکتریکی مستقیم ندارد

استارت هیدرولیکی (Hydraulic Starter)

🛢️ استارت هیدرولیکی خودرو و ماشین‌آلات سنگین بیشتر در موتورهای دیزلی ۶ تا ۱۶ سیلندر به کار می‌رود. این نوع استارت بدون استفاده از جرقه الکتریکی عمل می‌کند و به همین دلیل در محیط‌های حساس (نفت، گاز، پتروشیمی) ایمن‌تر از انواع دیگر است.

اجزای اصلی سیستم استارت هیدرولیکی عبارت‌اند از:

• پمپ هیدرولیک

• شیرها و ولوهای کنترل فشار

• مخزن روغن هیدرولیک

• فیلترها

• آکومولاتور پیستونی (Hydraulic Accumulator)

در این سیستم، انرژی به صورت فشار روغن در آکومولاتور ذخیره شده و هنگام نیاز، به موتور هیدرولیک استارت تزریق می‌شود. این موتورها قادرند گشتاور بسیار بالا تولید کنند، آن هم تقریباً مستقل از دمای محیط؛ یعنی در هوای بسیار سرد یا بسیار گرم نیز راه‌اندازی مطمئنی فراهم می‌کنند.

استارت اینرسی (Inertia Starter)

🌀 استارت اینرسی معمولاً در وسایل نقلیه کوچک‌تر و برخی موتورهای قدیمی استفاده می‌شد. در این نوع، برای محافظت از دنده استارت و فلایویل، از اصل اینرسی و ذخیره انرژی جنبشی استفاده می‌شود.

در طراحی کلاسیک استارت اینرسی:

• پینیون استارت مانند مهره روی شفت رزوه‌دار قرار دارد.

• با چرخش شفت موتور استارت، پینیون روی رزوه به سمت جلو حرکت کرده و با دنده فلایویل درگیر می‌شود.

• در انتهای مسیر، یک استاپ مکانیکی وجود دارد که مانع از پیشروی بیشتر پینیون می‌شود.

• وقتی موتور اصلی روشن و سرعت فلایویل بالا می‌رود، سرعت زیاد دنده فلایویل باعث می‌شود پینیون روی رزوه به عقب برگردد و درگیر بودن قطع شود.

در نوع دیگری از استارت اینرسی، استارت مستقیماً به موتور وصل نیست، بلکه به فلایویل ثانویه متصل می‌شود. استارت ابتدا این فلایویل ثانویه را تا سرعت بالا می‌چرخاند و سپس این فلایویل از طریق کوپلینگ، گشتاور خود را به موتور اصلی منتقل می‌کند.
🔍 نتیجه:

• استارت می‌تواند کوچک‌تر و سبک‌تر باشد

• اما زمان بیشتری لازم است تا فلایویل اینرسی به سرعت کافی برسد

استارت‌های از پیش درگیر شده (Pre-engaged Starter)

⚙️ برای کاهش سایش و شکستگی دنده فلایویل و دنده استارت، نوع جدیدی با عنوان استارت از پیش درگیر شده طراحی شد که امروز در اکثر موتورهای جدید خودرو استفاده می‌شود.

نحوه عملکرد:

1. با چرخاندن سوئیچ، جریان باتری ابتدا سلونوئید استارت را فعال می‌کند.

2. سلونوئید، پینیون را به بیرون می‌فرستد و آن را به‌طور کامل با دنده فلایویل درگیر می‌کند.

3. پس از درگیری کامل، جریان اصلی به موتور استارت وصل شده و موتور شروع به چرخش می‌کند.

در این نوع استارت‌ها:

• از آهنربا یا فنر و مکانیزم قفل‌کننده برای نگه داشتن پینیون درگیر استفاده می‌شود تا در حین استارت‌زدن، دنده‌ها از هم جدا نشوند.

• وجود کلاچ یک‌طرفه (Bendix) باعث می‌شود وقتی موتور روشن شد و سرعت فلایویل بالا رفت، نیروی برگشتی به استارت منتقل نشود و موتور استارت آسیب نبیند.

استارت کاهش دنده (Gear Reduction Starter)

🔧 همان‌طور که اشاره شد، استارت کاهش دنده نوعی از استارت برقی است که در آن، محور آرمیچر به‌طور مستقیم به پینیون متصل نیست. در این سیستم:

• چرخ‌دنده کوچک انتهای آرمیچر، یک چرخ‌دنده میانی را می‌چرخاند.

• چرخ‌دنده میانی، چرخ‌دنده متصل به پینیون را به حرکت درمی‌آورد.

نتیجه این آرایش:

• ایجاد نسبت دنده بالاتر (Reduction Ratio)

• افزایش گشتاور خروجی به فلایویل

• امکان استفاده از موتور استارت کوچک‌تر و دوربالا

• کاهش مصرف جریان از باتری و مناسب برای موتورهای دیزلی، توربوشارژ و خودروهای مدرن

استارت خودروهای سنگین و ماشین‌آلات صنعتی

🚛 در خودروهای سنگین، کامیون‌ها، اتوبوس‌ها، ماشین‌آلات راه‌سازی و دیزل‌ژنراتورها به‌دلیل حجم و نسبت تراکم بالای موتور، به سیستم‌های استارت قوی‌تر و مطمئن‌تر نیاز است. به همین دلیل، ترکیبی از انواع زیر متداول است:

• استارت برقی پرقدرت ۲۴ ولت

• استارت پنوماتیکی با مخزن هوا و کمپرسور

• استارت هیدرولیکی برای کاربردهای حساس و صنعتی

هر سازنده (مانند سازندگان موتورهای دیزلی سنگین) بر اساس توان موتور، کاربرد، شرایط محیطی و الزامات ایمنی، از یک یا ترکیبی از این سیستم‌ها استفاده می‌کند. به همین دلیل، انواع موتور استارت خودروهای سنگین تنوع زیادی داشته و اغلب طراحی اختصاصی براساس برند و مدل موتور دارند.