Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Khởi Động Trên Xe Ô Tô.docx

EBOOKBKMT.COM LỜI NĨI ĐẦU Trên ơtơ nay, để động hoạt động cần phải có hệ thống khởi động để làm quay trục khuỷu động đến số vịng quay tự làm việc Do đó, hệ thống khởi động hệ thống quan trọng, thiếu ôtô ngày Sau học xong môn Trang Bị Điện Điện Tử Động Lực Chúng em giao đồ án môn học ‘‘Trang bị điện tử động lực’’ nhằm củng cố kiến thức học hiểu hệ thống khởi động thường sử dụng nay, kết cấu nguyên lý làm việc chúng Trong trình làm đồ án, em hướng dẫn tận tình thầy TS Lê Văn Tụy để em hoàn thành đồ án Trang Bị Điện Điện Tử Động Lực Cuộc sống ngày đại hơn, đầy dủ nên yêu cầu hệ thống khởi động ngày nhỏ gọn, hiệu suất cao…đảm bảo khởi động nhanh, an toàn điều kiện hoạt động động Trong trình làm đồ án thời gian hạn hẹp kiến thức cịn nhiều hạn chế nên khơng thể tránh khỏi thiếu sót mong nhận lời đóng góp quý thầy cô bạn bè Em xin chân thành cảm ơn! Đà Nẵng ngày 01 tháng 12 năm 2014 Sinh viên thực Lê Quốc Khánh Trang EBOOKBKMT.COM CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG TRÊN ÔTÔ 1.1 Công dụng hệ thống khởi động - Hệ thống khởi động đóng vai trị quan trọng hệ thống điện ôtô Hệ thống khởi động sử dụng lượng từ bình ắc quy chuyển lượng thành quay máy khởi động Máy khởi động truyền cho bánh đà trục khuỷu động thông qua việc gài khớp Chuyển động bánh đà làm hỗn hợp khí-nhiên liệu hút vào bên xylanh, nén đốt cháy để quay động Hầu hết động phải quay đến tốc độ tối thiểu để đảm bảo nhiên liệu đưa vào động đốt cháy sau động tự làm việc Tốc độ tối thiểu gọi tốc độ khởi động động nkđ - Có hai hệ thống khởi động khác dùng xe ôtô Cả hai hệ thống có mạch điện riêng, mạch điều khiển mạch motor Một hệ thống có motor khởi động riêng Hệ thống dùng hầu hết dòng xe đời cũ Loại cịn lại có motor khởi động giảm tốc Hệ thống dùng hầu hết dịng xe Một cơng tắc từ cơng suất lớn hay solenoid đóng mở motor, thành phần hai mạch điều khiển mạch motor - Trên số dòng xe, rơle khởi động dùng để khởi động mạch điều khiển Trên xe hộp số tự động có cơng tắc khởi động trung gian ngăn trường hợp khởi động xe cài số Trên xe hộp số thường có cơng tắc ly hợp ngăn trường hợp khởi động xe mà khơng đạp ly hợp Trên dịng xe đặc biệt có cơng tắc an tồn cho phép xe khởi động đường đồi dốc mà không cần đạp ly hợp 1.2 Yêu cầu kỹ thuật hệ thống khởi động - Máy khởi động phải quay trục khuỷu động với tốc độ thấp mà động nổ nkđ - Nhiệt độ làm việc không giới hạn cho phép - Phải đảm bảo khởi động lại nhiều lần - Tỷ số truyền từ bánh máy khởi động vành bánh đà nằm giới hạn (từ đến 18) Trang EBOOKBKMT.COM - Momen khởi động Mkđ phải đủ lớn để đảm bảo khởi động - Chiều dài điện trở dây dẫn nối từ ắc quy đến máy khởi động phải nằm giới hạn quy định ( l < 1m) 1.3 Phân loại hệ thống khởi động 1.3.1 Hệ thống khởi động tay Hình 1.1- Sơ đồ hệ thống khởi động tay quay 1- Vành bánh đà; 2- Bánh khởi động; 3- Cần gạt ly hợp; 4-Ly hợp; 5, 7- Cơ cấu hành tinh; 6- Bánh đà cân bằng; 8- Tay quay Hình 1.2- Sơ đồ hệ thống khởi động dây kéo 1- Vành bánh đà; 2- Bánh khởi động; 3- Cần gạt ly hợp; 4- Ly hợp; 5- Cơ cấu hành tinh; 6- Bánh đà cân bằng; Trang 7- Puli dây kéo; 8- Dây kéo EBOOKBKMT.COM - Dùng tay quay, dây kéo động xăng phụ để quay trục khuỷu động Phương pháp đơn giản tiện lợi, ứng dụng động xăng hay diesel cỡ nhỏ động lớn, tỉ số nén cao, cơng suất lớn, sức người khó quay để đạt đến tốc độ khởi động - Để khởi động nhẹ, người ta trang bị thêm cấu giảm áp có nghĩa dùng cấu cam để điều khiển xupáp nạp hay thải mở Nếu ta quay trục khuỷu động đến tốc độ định, đóng xupáp lại lượng tích bánh đà thực việc khởi động cho động Hình 1.3- Hệ thống khởi động động xăng phụ 1- Động diesel; 2- Khớp truyền động; 3- Bánh ăn khớp; 4- Động xăng hai kỳ khởi động; 5- Máy khởi động; 6- Cơ cấu tự động nhả khớp; 7- Mặt bích bánh đà; 8- Khớp ly hợp hành trình tự - Phương pháp khởi động động xăng phụ thường dùng cho động diesel có cơng suất lớn - Trục khuỷu động diesel (1) quay nhờ động xăng hai kỳ khởi động (4) Đông đưa vào làm việc nhờ khởi động điện (5) Momen xoắn từ động khởi động truyền đến động diesel qua bánh (3), khớp (2) cấu tự động nhả khớp (6) đến mặt bích (7) bánh đà Khớp hành rình tự (8) đưa vào dẫn động, khớp bảo vệ động khỏi bị hỏng số vòng quay tăng lớn Trang EBOOKBKMT.COM 1.3.2 Hệ thống khởi động điện Hình 1.4 - Sơ đồ hệ thống khởi động điện [3] 1- Ắc quy; 2- Rơle nguồn; 3- Mạch nối cầu chì; 4- Hộp cầu chì; 5- Rơle đề; 6- Hộp nối dây; 7- Vành bánh đà; 8- Bánh khởi động; 9- Motor đề - Hệ thống khởi động điện dùng đa số dịng xe ơtơ tính hiệu an tồn - Hệ thống khởi động điện nói chung có ba phận sau : Động điện chiều, khớp truyền động cấu điều khiển 1.3.3 Hệ thống khởi động động thủy lực - Phương pháp khởi động sử dụng chủ yếu cho máy tĩnh Trang EBOOKBKMT.COM Hình 1.5 - Sơ đồ khởi động động thủy lực 1- Vành bánh đà; 2- Động thủy lực; 3- Van phân phối; 4- Van tiết lưu; 5- Van an toàn; 6- Đồng hồ áp suất; 7- Van chiều; 8- Bơm thủy lực; 9- Lọc dầu; 10- Bình chứa dầu Nguyên lý làm việc : - Khi khởi động động cơ, dầu thủy lực từ bình chứa (10) đưa đến van phân phối (3) bơm thủy lực (8) qua lọc dầu (9) van tiết lưu (4) Van phân phối (3) điều khiển điện từ đóng mở cửa lưu thơng cho dầu chảy vào làm quay động thủy lực, bánh đà nối trục với động thủy lực quay theo - Khi ngừng khởi động động dầu từ động thủy lực van phân phối qua van chiều (7) lại bình chứa (10) Trang EBOOKBKMT.COM 1.3.4 Hệ thống khởi động khí nén Hình 1.6 - Sơ đồ hệ thống khởi động khí nén 1- Xylanh lực; 2- Van phân phối; 5- Đồng hồ áp suất; 3- Lọc khí có van xả; 6- Máy nén khí; 4- Van an tồn; 7- Van chiều Nguyên lý làm việc : - Khi khởi động động cơ, khí nén đưa từ máy nén khí (6) đến van phân phối (2) sau qua lọc khí (3) Van phân phối (2) dẫn động từ trục cam động có nhiệm vụ phân phối khí nén đến xylanh thời điểm thứ tự làm việc - Khi khí nén đưa vào xylanh (1) tương ứng với hành trình giãn nở sinh cơng làm đẩy piston xuống làm quay trục khuỷu để khởi động động Trang EBOOKBKMT.COM CHƯƠNG CÁC BỘ PHẬN CỦA HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG 2.1 Sơ đồ nguyên lý làm việc hệ thống khởi động điện Hình 2.1 - Sơ đồ ngun lí hệ thống khởi động điện [3] 1- Ắc quy; 2- Máy khởi động; 3- Lò xo hồi vị; 4- Khớp truyền động; 5- Cần gạt; 6- Lõi thép; 7- Cuộn hút; 8- Cuộn giữ; 9- Đĩa tiếp điểm; 10- Tiếp điểm; 11- Cầu chì; 12- Rơle khởi động; 13- Cơng tắc khởi động Nguyên lý làm việc : -Khi bật công tắc khởi động vị trí Start (13) → dịng điện từ (+) Ăcquy → Cầu chì (11) → Rơle (12) → vào đồng thời cuộn kéo (7) cuộn giữ (8) Dòng điện qua cuộn dây tạo từ trường, từ hoá lõi thép sinh lực điện từ hút lõi thép sang trái, đồng thời làm quay cần gạt (5), dịch chuyển khớp truyền động (4), đưa vành vào ăn khớp với bánh đà Khi vành khớp truyền động vào ăn khớp với bánh đà đĩa tiếp (9) đóng cặp tiếp điểm (10), đưa dòng điện từ ắc quy vào máy khởi động, trình khởi động bắt đầu, kéo trục khuỷu động quay -Khi động nổ, người lái xe nhả cơng tắc (13), dịng điện từ trường biến mất, chi tiết trở vị trí ban đầu tác dụng lò xo hồi vị - Hệ thống khởi động động điện nói chung có ba phận sau: Động điện, khớp truyền động cấu điều khiển Trang EBOOKBKMT.COM 2.2 Động điện khởi động - Động điện dùng để biến điện ắc quy thành quay trục khuỷu động - Động điện dùng hệ thống khởi động động điện chiều kích từ nối tiếp hỗn hợp Hình 2.2- Các kiểu đấu dây máy khởi động [2] - Cấu tạo động điện chiều không khác cấu tạo máy phát điện chiều, khác chỗ : Các cuộn dây phần ứng kích thích thường có tiết diện chũ nhật, có kích thước lớn nhiều số vịng dây so với cuộn dây máy phát khởi động động cơ, động điện khởi động tiêu thụ dòng lớn 600 - 800 [A] Trang EBOOKBKMT.COM Hình 2.3 - Cấu tạo máy phát điện ôtô [3] - Động điện chiều kích từ nối tiếp có momen khởi động lớn song có nhược điểm tốc độ khơng tải lớn, ảnh hưởng đến độ bền tuổi thọ làm việc động Động điện chiều kích từ hỗn hợp momen khởi động khơng lớn so với động điện chiều kích từ nối tiếp trị số tốc độ không tải bé - Để đảm bảo momen khởi động lớn, hầu hết máy khởi động có cuộn kích thích mắc nối tiếp Hình 2.4 - Sơ đồ mạch điện máy khởi động [5] - Tuy sơ đồ có nhược điểm là: Khi mơ men cản giảm n tăng Do đó, sau động đốt khởi động (nổ), máy khởi động giảm tải hồn tồn tốc độ quay tăng lớn, vượt giới hạn cho phép, làm ổ trục mau mòn dây dẫn văng khỏi rãnh rotor Trang 10 EBOOKBKMT.COM Hình 2.10 - Sơ đồ máy khởi động với cấu điều khiển điện từ [5] 1- Khóa điện; 2- Rơle điện từ; 3- Cần gạt; 4- Khớp truyền động; 5- Vành tiếp điểm; 6- Tiếp điểm; 7- Máy khởi động; 8- Ắc quy - Hệ thống điều khiển gồm hai phần hộp tiếp điểm với tiếp điểm (6) rơle điện từ (2) lắp vỏ máy khởi động (7) - Khi người lái đóng khóa điện (1), dịng điện từ ắc quy (8) vào cuộn dây rơle điện từ (2) mà lõi thép nối với cần gạt (3) Cuộn dây có điện trở thành nam châm hút lõi thép sang trái, đồng thời làm quay cần (3), dịch chuyển khớp truyền động (4) bánh vào ăn khớp với vành bánh đà - Khi bánh khớp truyền động vào ăn khớp với bánh đà vành tiếp điểm (5) nối tiếp điểm (6), đưa dòng điện vào cuộn dây máy khởi động Máy khởi động quay, kéo trục khuỷu động quay theo, động nổ người lái nhả khóa điện (1), chi tiết trở vị trí ban đầu tác dụng lò xo hồi vị - Trong sơ đồ điều khiển từ xa nay, rơle điện từ rơle khởi động, thường người ta cịn sử dụng thêm rơle phụ Rơle phụ cho phép giảm dịng qua khóa điện rút ngắn đoạn mạch có dịng lớn làm giảm độ sụt ắc quy tăng tuổi thọ tiếp điểm Ngồi ra, rơle cịn đảm bảo tự động ngắt mạch máy khởi động động làm việc Trang 18 EBOOKBKMT.COM Hình 2.11 - Sơ đồ mạch máy khởi động CT130-A1 xe Zil-130 [5] 1- Rơle phụ; 2- Máy khởi động; 3- Ắc quy Hình 2.12 - Sơ đồ mạch máy khởi động CT230 xe GAZ-53A, GAZ-66 PAZ-672 [5] 1- Rơle phụ; 2- Máy khởi động; 3- Ắc quy Trang 19 EBOOKBKMT.COM Hình 2.13 - Sơ đồ mạch máy khởi động CT142 xe Kamaz-5320 model [5] 1- Rơle phụ; 2- Máy khởi động; 3- Công tắc khởi động phụ; 4- Ắc quy - Hai sơ đồ hình 2.11 2.12 dùng cho động xăng có nguyên lý làm việc sau: + Khi bật khóa điện, dịng qua cuộn dây rơle phụ hút tiếp điểm đóng chặt lại, cho dòng từ ắc quy vào mạch máy khởi động theo hai nhánh song song: Một nhánh cuộn dây giữ , nhánh thứ hai gồm ba cuộn dây mắc nối tiếp cuộn hút, cuộn kích thích cuộn dây phần ứng máy khởi động + Dòng điện qua cuộn dây rơle khởi động hút lõi thép sang trái, ép đĩa đồng nối tắt tiếp điểm lại, đưa điện từ ắc quy thẳng vào máy khởi động, đồng thời nối tắt cuộn dây hút rơle phụ điện trở phụ mạch đánh lửa + Trên ôtô sử dụng động diesel, hệ thống đánh lửa nên sơ đồ điều khiển máy khởi động khơng có mạch nối tắt điện trở phụ Tuy thường có thêm cơng tắc khởi động phụ động hình 2.13 - Khi dùng máy phát điện chiều, đầu cuộn dây rơle phụ nối với mass qua máy phát Trang 20