Инженерная экспертиза стартера представляет собой комплексное научно- техническое исследование пускового устройства двигателя внутреннего сгорания, направленное на установление причин возникновения неисправностей, оценку фактического технического состояния агрегата, определение наличия производственных дефектов либо нарушений условий эксплуатации, а также на решение вопросов о возможности дальнейшей эксплуатации, необходимости ремонта или замены.  Данный вид экспертизы является ключевым инструментом при разрешении технических споров между владельцами транспортных средств, продавцами автозапчастей, страховыми организациями и ремонтными предприятиями.

Стартер представляет собой электродвигатель постоянного тока последовательного возбуждения, преобразующий электрическую энергию аккумуляторной батареи в механическую для принудительного проворачивания коленчатого вала двигателя с частотой, достаточной для воспламенения топливовоздушной смеси.  Пусковая частота вращения коленчатого вала для бензиновых двигателей составляет 200–350 об/мин, для дизельных — до 600 об/мин.  Момент сопротивления вращению коленчатого вала зависит от литража двигателя, числа цилиндров, степени сжатия и вязкости моторного масла.  При пуске холодного двигателя момент сопротивления может превышать рабочий момент в 2 раза и достигать 80–90% пускового момента при отрицательных температурах.

Статистика отказов автомобильных стартеров показывает, что на электрооборудование автомобиля приходится от 25% до 34% всех отказов, причем на их устранение затрачивается до 30% времени ремонта.  Отказ стартера автоматически приводит к невозможности запуска двигателя, что в неблагоприятных условиях (например, неожиданная остановка на перекрестке или железнодорожном переезде) может создать аварийную ситуацию.  ⚡

Раздел 1.  Конструктивные особенности стартера как объекта инженерной экспертизы

1. 1.  Устройство и принцип действия

Инженерная экспертиза стартера требует глубокого понимания конструкции и принципа действия данного агрегата.  Стартер состоит из следующих основных узлов и элементов.

Электрическая часть:

Корпус с полюсами и обмоткой возбуждения (статор), создающая основное магнитное поле;

Якорь с обмоткой и коллектором — вращающаяся часть, в обмотке которой индуцируется ток;

Щеточный узел — обеспечивает электрический контакт между неподвижной частью цепи и вращающимся коллектором;

Тяговое реле с втягивающей и удерживающей обмотками, контактной группой и возвратной пружиной.

Механическая часть:

Муфта свободного хода (бендикс) с шестерней привода, передающая крутящий момент только в одном направлении;

Приводной рычаг (вилка), связанный с якорем тягового реле;

Валы (вал якоря, вал привода) на подшипниковых втулках.

Принцип действия:  При повороте ключа зажигания в положение «пуск» ток поступает на втягивающую обмотку тягового реле.  Якорь тягового реле втягивается, через приводной рычаг перемещает шестерню привода в зацепление с венцом маховика.  При крайнем положении якоря замыкаются силовые контакты тягового реле, и ток через щеточный узел и коллектор подается на обмотки статора и якоря стартера, создавая электромагнитный момент.  Вращение якоря передается через муфту свободного хода на шестерню, проворачивая коленчатый вал двигателя.  После пуска двигателя частота вращения маховика превышает частоту вращения якоря стартера, муфта свободного хода размыкается, предотвращая передачу вращения на стартер и его разрушение.

1. 2.  Диагностические параметры стартера

В процессе инженерной экспертизы стартера используются следующие диагностические параметры, позволяющие количественно оценить техническое состояние агрегата.

Температура обмоток как диагностический параметр не обладает достаточной чувствительностью, а уровень шума позволяет оценить общее состояние механической части, но не дает информации о конкретном неисправном узле.  Поэтому при инженерной экспертизе стартера основными диагностическими параметрами являются сила потребляемого тока и напряжение на клеммах, регистрируемые в динамике пуска двигателя с помощью осциллографа.

1. 3.  Классификация режимов испытаний

Инженерная экспертиза стартера в стендовых условиях проводится в трех основных режимах, каждый из которых позволяет оценить различные аспекты технического состояния агрегата.

Режим холостого хода:  Стартер работает без нагрузки (шестерня не зацеплена с маховиком).  Измеряются сила тока, частота вращения якоря и напряжение на клеммах.  Увеличение силы потребляемого тока с уменьшением указанного значения тормозного момента свидетельствует о неисправности в обмотках якоря или возбуждения.

Режим полного торможения:  Шестерня стартера затормаживается тормозным устройством, измеряются сила тока и развиваемый тормозной момент.  Падение тормозного момента и силы потребляемого тока ниже номинальных значений происходит из- за нарушения контактов во внутренних соединениях стартера или ослабления усилия прижима щеток к коллектору.  Также, если при испытаниях якорь стартера проворачивается в момент заторможенного состояния шестерни, происходит пробуксовка муфты свободного хода.

Режим снятия механической характеристики:  Плавно изменяя нагрузку, снимается зависимость частоты вращения якоря от момента сопротивления (либо зависимость полезной мощности от тока).  Данный режим позволяет оценить техническое состояние стартера в динамике и спрогнозировать его остаточный ресурс.  Сравнивая данные испытания конкретного агрегата с накопленными данными по эксплуатации подобного оборудования, можно рассчитать примерную оставшуюся наработку на отказ и спрогнозировать вероятность отказов различных частей агрегата.

Раздел 2.  Методология проведения инженерной экспертизы стартера

2. 1.  Органолептический метод

Органолептический метод является первым этапом инженерной экспертизы стартера и базируется на использовании органов чувств эксперта для оценки внешних проявлений неисправностей.  К диагностируемым параметрам относится уровень шума (дБа), который позволяет оценить общее состояние механической части, однако не дает информации о том, какой конкретный узел неисправен.

Характерные шумы и их причины:

2. 2.  Функциональная диагностика без разборки

Функциональная диагностика без разборки агрегата позволяет провести первичную оценку технического состояния стартера перед принятием решения о его демонтаже или дальнейшем углубленном исследовании.

Измерение тока и напряжения при пуске:  С помощью токоизмерительных клещей и вольтметра регистрируются пусковые токи и просадки напряжения.  Анализ осциллограмм позволяет выявить следующие неисправности:

Провалы и всплески на осциллограмме тока — свидетельствуют о замыканиях между ламелями коллектора или износе коллектора;

Неравномерный износ ламелей коллектора или замыкания между ними — также диагностируется по осциллограмме;

Напряжение при пуске падает и не восстанавливается — чрезмерное переходное сопротивление в результате ослабления контактов или неисправности в обмотках;

Пониженная частота вращения коленчатого вала при нормальном пусковом токе — неисправность обмоток (обрыв или межвитковое замыкание).

Проверка тягового реле:  При подаче напряжения от аккумулятора на управляющий вывод тягового реле проверяется срабатывание (характерный щелчок) и возврат в исходное положение при отключении.  Также проверяется цепь силовых контактов (отсутствие обрыва).

2. 3.  Поэлементная дефектовка (разборка и осмотр)

При подозрении на внутренние неисправности, не выявляемые функциональными методами, проводится поэлементная дефектовка — разборка стартера с оценкой состояния каждого компонента.  Это наиболее информативный, но и наиболее трудоемкий метод инженерной экспертизы стартера.

Состояние коллектора и щеточного узла:

Коллектор осматривается на предмет износа, подгорания, забоин, замыканий между ламелями;

Щетки проверяются на износ (высота должна быть не менее 9–14 мм в зависимости от конструкции), их подвижность в направляющих, прилегание к коллектору;

Сила щеточных пружин проверяется динамометром.

Состояние обмоток:

Обмотки якоря и статора проверяются на обрыв (прозвонка мультиметром);

Проверяется отсутствие межвитковых замыканий (сравнение индуктивности с эталоном, приборами для поиска межвитковых замыканий);

Проверяется сопротивление изоляции обмоток относительно корпуса мегаомметром (норма — не менее 0,5 МОм);

Проверяется состояние коллекторных пластин и места пайки выводов обмотки к коллектору (нет ли пропаев, трещин).

Состояние подшипников и валов:

Проверяется радиальный зазор между валом якоря и подшипниковыми втулками (допустимый зазор — по паспорту);

Проверяется состояние поверхности вала под подшипники (отсутствие задиров, следов проворота, износа);

Проверяется состояние винтовых шлицев вала якоря и привода.

Муфта свободного хода (бендикс):

Проверяется надежность фиксации шестерни при вращении в рабочем направлении и свободное вращение в обратном;

Проверяется подвижность привода по валу (отсутствие заеданий);

Проверяется состояние зубьев шестерни (отсутствие сколов, заусенцев, износа).

Тяговое реле:

Проверяется подвижность якоря (отсутствие заеданий), срабатывание и отпускание;

Осматриваются контакты (отсутствие подгорания, эрозии, приваривания);

Проверяется сопротивление втягивающей и удерживающей обмоток.

2. 4.  Лабораторные методы исследования

При подозрении на производственный дефект (брак материала шестерни, вала якоря, контактной группы) могут применяться лабораторные методы исследования.

Металлографический анализ:  Исследование микроструктуры металла под микроскопом позволяет выявить наличие неметаллических включений (оксидов, сульфидов), которые являются концентраторами напряжений и приводят к преждевременному разрушению детали; оценить зернистость структуры; выявить признаки усталостного разрушения.

Измерение твердости:  Твердость поверхности и сердцевины детали измеряется на твердомере.  Заниженная твердость является причиной быстрого износа, завышенная — хрупкости и склонности к трещинам.

Спектральный анализ:  Определение химического состава стали детали позволяет проверить соответствие марке стали, указанной в конструкторской документации (например, присутствие легирующих элементов).

Исследование контактной группы (микроскопия):  Анализ поверхности контактов тягового реле на предмет характера эрозии (нормальное коммутационное старение или аварийное оплавление от короткого замыкания или перегрузки).

Раздел 3.  Классификация неисправностей стартера

3. 1.  Электрические неисправности

Электрические неисправности являются наиболее частой причиной отказа стартера и требуют применения специальных диагностических методов в рамках инженерной экспертизы стартера.

Таблица 2.  Электрические неисправности и их диагностика

Развитие электрических неисправностей во времени:  При увеличении сопротивления обмотки якоря (например, из- за окисления паек или нарушения контакта щеток) возрастает сила потребляемого тока и падает частота вращения якоря.  При уменьшении сопротивления обмотки (межвитковое замыкание) также возрастает сила потребляемого тока, но частота вращения якоря падает более резко.  При замыкании обмотки на массу сила потребляемого тока резко возрастает, частота вращения якоря падает.

3. 2.  Механические неисправности

Механические неисправности стартера также являются частым предметом инженерной экспертизы, особенно при спорах о качестве ремонта или установки.

Таблица 3.  Механические неисправности и их диагностика

3. 3.  Неисправности тягового реле

Неисправности тягового реле часто являются причиной отказов стартера и требуют отдельного рассмотрения.

Раздел 4.  Диагностическое оборудование для инженерной экспертизы стартера

4. 1.  Осциллограф и токоизмерительные клещи

Осциллограф является наиболее информативным инструментом при проведении инженерной экспертизы стартера, так как позволяет регистрировать и анализировать форму кривых тока и напряжения в динамике пуска двигателя.  Промышленностью выпускаются специализированные мотор- тестеры и осциллографы, имеющие соответствующие программные возможности.

Преимущества осциллографического метода:

Не требуется снятие стартера с автомобиля;

Позволяет выявить неисправности на ранней стадии развития;

Позволяет визуально оценить форму сигнала.

Информативные параметры осциллограммы:

Амплитуда и форма зубцов пульсаций тока — характеризует состояние коллектора;

Провалы в осциллограмме тока — указывают на дефекты обмоток якоря;

Постоянная времени спада тока после отключения — характеризует величину обратной ЭДС и состояние обмоток.

4. 2.  Стенды для испытания стартеров

Специализированные стенды для проверки стартеров позволяют провести углубленную инженерную экспертизу стартера в лабораторных условиях.  При проверке стартер укладывается на постель и закрепляется скобой, подключаются электрические цепи стартера, и включается программа проверки стартеров.

Возможности стендов:

Проверка работоспособности тягового реле и момента замыкания главных контактов;

Снятие механической характеристики стартера без нагрузки (холостой ход);

Снятие механической характеристики под нагрузкой (полное торможение) с измерением тормозного момента;

Запись осциллограммы рабочего тока стартера;

Вычисление полезной мощности, КПД и других параметров после ввода паспортных данных;

4. 3.  Вспомогательное измерительное оборудование

Раздел 5.  Практические кейсы инженерной экспертизы стартера

Кейс № 1.  Спор о гарантийной замене стартера Hyundai Solaris

Исходные данные.  Владелец автомобиля Hyundai Solaris 2021 г. в.  обратился к дилеру с жалобой:  при повороте ключа зажигания слышен щелчок (тяговое реле срабатывает), но стартер не вращает коленчатый вал.  Автомобиль находился на гарантии (пробег 25 000 км).  Дилер после диагностики без разборки заявил, что неисправность вызвана попаданием воды и грязи, что не является гарантийным случаем, и выставил счет на замену стартера (30 000 руб).

Проведение инженерной экспертизы стартера.  Независимым экспертом был произведен демонтаж спорного стартера и его детальная инженерная экспертиза.  При наружном осмотре не выявлено следов сильного загрязнения, ударов или повреждений.  При проверке мультиметром:  силовые контакты тягового реле показали высокое переходное сопротивление (>1 Ом).  Разборка и осмотр:

Коллектор и щетки:  следов износа или загрязнений нет (износ <10% от нормы);

Статор (обмотки возбуждения):  сопротивление обмоток в норме, изоляция в норме;

Якорь:  при тщательном осмотре на коллекторе обнаружены незначительные следы эрозии, но не критические;

Тяговое реле:  контактная группа оплавлена на одном из контактов, центральный контакт имеет точечное приваривание;

Измерение геометрии и материала:  дополнительных лабораторных исследований не требовалось.

Причина неисправности.  Оплавление контактов тягового реле.  Следы приваривания центрального контакта — характерный признак того, что контакты реле были недостаточно прижаты в момент замыкания (возможно, из- за заводского брака пружины или несоосности контактных частей).  Попадания воды и грязи как причины неисправности не подтвердилось.

Результат.  Экспертное заключение было передано дилеру с требованием произвести гарантийный ремонт.  Дилер, ознакомившись с выводами экспертизы, согласился на замену стартера по гарантии.  Владелец также взыскал с дилера стоимость проведенной независимой экспертизы (досудебное урегулирование).

Кейс № 2.  Поломка стартера после неквалифицированного ремонта генератора Ford Mondeo

Исходные данные.  Владелец автомобиля Ford Mondeo обратился в СТО для замены генератора.  В процессе выполнения работы стартер демонтировался для обеспечения доступа к генератору.  Владелец забрал автомобиль, однако через 200 км стартер отказал (при включении слышен глухой звук и стартер не проворачивает двигатель).  Владелец потребовал от СТО бесплатного ремонта стартера, но СТО отказалось, утверждая, что поломка стартера не связана с ремонтом генератора.

Проведение инженерной экспертизы стартера.  Экспертиза стартера, снятого с автомобиля, включала:

Наружный осмотр:  обнаружены свежие следы удара на фланце крепления стартера (следы от монтажа монтажной лопаткой) и забоины на посадочном месте.

Разборка и дефектовка:  разрушен корпус стартера в зоне крепления (трещина), из- за чего произошла разгерметизация стартера и, как следствие, попадание грязи и пыли в механизм.  Щеточный узел забит абразивной пылью, что привело к зависанию щеток.

Причина неисправности.  СТО при демонтаже генератора применила грубую силу для отделения генератора от блока (монтировка), повредив установленный рядом стартер (трещина корпуса).  Также были повреждены посадочные места (ступицы) и отверстия под крепеж, что привело к ослаблению посадки после установки стартера, вибрации и ударам.  Механическое повреждение корпуса — прямая причина загрязнения и отказа.  Заказчик также заявил, что до обращения в СТО стартер работал исправно (что подтверждалось отсутствием наработки на деталях).

Результат.  Суд, на основании экспертного заключения, установил причинно- следственную связь между действиями СТО (повреждение стартера при демонтаже) и последующим отказом.  СТО выплатило компенсацию за ремонт стартера и моральный вред.

Кейс № 3.  Диагностика электрических параметров стартера осциллографом

Исходные данные.  Владелец обратился с жалобой на то, что стартер плохо проворачивает двигатель, и аккумуляторной батареи хватает на 2- 3 короткие попытки пуска (хотя АКБ новая, большой емкости).  Предполагалось наличие неисправности стартера.

Проведение инженерной экспертизы стартера.  Экспертом был произведен замер пускового тока и напряжения с помощью осциллографа (запись осциллограмм для дальнейшего анализа).  Сам метод — один из лучших методов инженерной экспертизы стартера, позволяющий выявить неисправность без его разборки.

Данные осциллограмм:

Пусковой ток при включении стартера:  значения в пределах нормы по паспортным данным стартера (согласно По паспорту стартера).

Частота вращения коленчатого вала:  ниже нормы.

Напряжение при работе стартера:  ниже нормы.

Форма осциллограммы тока:  наблюдались провалы и нерегулярные всплески, а также неравномерность в амплитуде.

Анализ осциллограммы:  Амплитудно- частотное значение при вращении было нестабильным.  Провалы и всплески на осциллограмме тока указывают на замыкания между ламелями коллектора или износ коллектора.  Также неравномерный износ ламелей коллектора или замыкания между ними диагностируется по осциллограмме.  Напряжение при пуске падает, но в процессе работы не восстанавливается, из- за чрезмерного переходного сопротивления в результате ослабления контактов или неисправностей в обмотках.

Причина неисправности.  Дефект коллектора якоря (износ, замыкания).  Это подтвердилось и при последующей разборке стартера (снятого с автомобиля).  Эксперт рекомендовал замену якоря или всего узла стартера.

Применяя компьютерные методы анализа, можно выявить малейшие отклонения в работе (например, изменение фазы зубца), не заметные человеческому глазу, что позволит выявлять неисправность до того, как она привела к отказу оборудования.

Раздел 6.  Прогнозирование остаточного ресурса стартера по результатам экспертизы

Современная инженерная экспертиза стартера не ограничивается констатацией факта неисправности, но также позволяет оценить остаточный ресурс агрегата, что важно для принятия решения о ремонте или замене.

Методика прогнозирования:

Сравнение измеренных параметров (ток холостого хода, ток торможения, частота вращения) с паспортными данными и с данными, характерными для нового агрегата.  Вычисляется процент износа (деградации) по каждому параметру.

Оценка состояния механических деталей (подшипников, шестерни, муфты) по результатам дефектовки:  в каких узлах есть износ, превышающий допустимый.

Лабораторные исследования (металлография) позволяют оценить, не началось ли образование микротрещин в материале деталей под воздействием циклических нагрузок (усталость металла).

Компьютерная обработка осциллограмм позволяет выявлять микро- неисправности (нарастающие тренды, изменение фазы зубца и т. п. ), показывающие скорость деградации стартера.

На основе совокупности данных и накопленной статистики эксперт делает вывод об оставшемся ресурсе (например:  «остаточный ресурс составляет 20 000 пусков» или «требуется замена в ближайшее время»).

Раздел 7.  Оформление результатов инженерной экспертизы стартера

7. 1.  Структура экспертного заключения

По результатам инженерной экспертизы стартера оформляется письменное заключение, которое должно соответствовать требованиям технической документации.

1. Вводная часть: наименование экспертного учреждения; сведения об эксперте (Ф. И. О. , образование, квалификация, стаж работы, сертификаты); основание для проведения экспертизы (договор или определение суда); вопросы, поставленные на разрешение эксперта; перечень представленных документов и объектов; дата и место проведения экспертизы.
2. Исследовательская часть: описание состояния объекта на момент осмотра (внешний вид, маркировка, идентификационные признаки); описание примененных методов исследования (органолептический, осциллографический, стендовые испытания, поэлементная дефектовка, лабораторные анализы); ход исследования (результаты функциональной диагностики, данные осциллограмм, результаты разборки и замеров, лабораторных анализов); фототаблица всех выявленных дефектов с пояснениями и привязкой к масштабу; перечень выявленных неисправностей с указанием их характеристик.

III.  Аналитическая часть:  оценка выявленных дефектов с технической точки зрения; анализ первопричины возникновения неисправности (производственный брак, нарушение условий эксплуатации, некачественный ремонт или хранение); установление причинно- следственных связей между выявленными дефектами и действиями/бездействием третьих лиц; прогноз остаточного ресурса (при возможности).

1. Выводы: четкие, аргументированные, однозначные ответы на каждый поставленный вопрос, например:  «Имеется ли в стартере неисправность?», «Какова причина возникновения неисправности? (производственная, эксплуатационная, ремонтная)», «Являются ли выявленные неисправности скрытым производственным браком (неустранимым недостатком)?», «Какова стоимость устранения неисправностей (восстановительного ремонта) и возможно ли восстановление?», «Имеются ли на стартере следы некачественного ремонта или неквалифицированного вмешательства?».

7. 2.  Технические требования к фотофиксации

Фотофиксация является обязательной составляющей инженерной экспертизы стартера.  Фотографии должны:

быть четкими, с высоким разрешением и правильным освещением (использовать светофильтры при необходимости);

позволять идентифицировать объект (по номеру, маркировке, заводскому шильдику);

фиксировать все выявленные повреждения с разных ракурсов (общий план, крупный план, макро- съемка);

включать масштабную линейку для оценки геометрических размеров дефектов (износ щеток, подгорание коллектора, сколы на шестерне);

сопровождаться подписями и пояснениями с указанием точного места расположения дефекта.

Запрещается:  Начинать разборку стартера или производить его очистку до завершения фотофиксации и осмотра экспертом.

Раздел 8.  Заключение

Инженерная экспертиза стартера является научно обоснованным методом установления причин выхода из строя пускового устройства и определения виновного лица в технических спорах.  Основные положения, вытекающие из проведенного анализа.

Наиболее информативным методом диагностики стартера является осциллографический метод, основанный на анализе амплитудно- частотной характеристики потребляемого тока, позволяющий выявлять неисправности без снятия агрегата с автомобиля (коллектор, обмотки, щетки).  В стендовых условиях наиболее информативными являются испытания в режиме холостого хода и полного торможения.

Разработан и апробирован метод имитации неисправностей в лабораторных условиях, что позволяет установить количественные границы между работоспособным и неработоспособным состоянием стартера.  Результаты применения метода на примере обрыва и короткого замыкания обмотки якоря позволили установить характер изменения диагностических параметров в процессе развития неисправностей.

Инженерная экспертиза стартера позволяет выявить «корневую причину» неисправности и установить виновное лицо:  производственный брак (материал, изготовление, сборка) — ответственность производителя; нарушение правил эксплуатации — ответственность владельца; некачественный ремонт или неквалифицированный монтаж — ответственность сервисной организации; брак поставленных запчастей — ответственность продавца.

Наиболее частыми причинами выхода стартера из строя являются:  дефекты контактной группы тягового реле (оплавление, приваривание); износ щеток и коллектора (естественный износ, реже — производственный брак); пробуксовка муфты свободного хода; механические повреждения при монтаже на СТО (трещины корпуса, деформация вала).

Использование современных компьютерных методов анализа (осциллографирование с записью, сравнение с эталонной базой данных) позволяет не только констатировать неисправность, но и прогнозировать оставшуюся наработку на отказ, что позволяет заказчику планировать бюджет на ремонт и избегать внезапных отказов в неподходящий момент.

Подробная информация о проведении инженерной экспертизы стартера представлена на официальном сайте:  https: //sud- expertiza. ru/ekspertiza- avtomobilnyh- zapchastej- i- detalej/ 📋

Документ подготовлен специалистами в области инженерно- технической экспертизы автомобильного электрооборудования.  По вопросам проведения инженерной экспертизы стартера обращайтесь в Союз «Федерация судебных экспертов».  🔧