LỜI MỞ ĐẦU1MỤC LỤC3CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG31.1.Vai trò, sơ đồ, nhiệm vụ, phân loại hệ thống khởi động31.1.1. Vai trò31.1.2. Sơ đồ tổng quan hệ thống khởi động51.1.3. Nhiệm vụ61.1.4. Phân loại61.2. Các yêu cầu kỹ thuật đối với hệ thống khởi động101.3. các biện pháp cải thiện đặc tính làm việc của hệ thống khởi động trên ôtô101.3.1. Dùng bigi có hệ thống sấy101.3.2. phương pháp đổi nối tiếp điện áp trong quá trình khởi động111.4. Nguyên lý hoạt động của máy khởi động121.4.1 Nguyên lý tạo ra mô men121.4.2 Nguyên lý quay liên tục151.4.3. Lý thuyết trong động cơ điện thực tế161.5. Hoạt động của hệ thống khởi động181.6. Các chế độ làm việc của máy khởi động20CHƯƠNG II: KHAI THÁC KẾT CẤU MÁY KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ TRÊN XE TOYOTA VIOS222.1.Công tắc từ232.2. Phần ứng và ổ bi272.3. Phần cảm272.4. Chổi than và giá đỡ chổi than282.5. Hộp số giảm tốc292.6. Ly hợp một chiều302.7. Bánh răng bendix và trục xoắn ốc312.8. Động cơ điện khởi động322.9. Công tắc từ332.10. Khớp truyền động342.10.1. Khớp truyền động quán tính372.10.2. Khớp li hợp một chiều382.10.3. Rơle cài khớp402.11. Sơ đồ mạch điện41CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN KĨ THUẬT HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG TRÊN XE TOYOTA VIOS433.1.Tính toán các thông số cơ bản của máy khởi động433.1.1. Tính áp suất chỉ thị trung bình pi433.1.2. Tính áp suất tổn hao cơ giới trung bình pm443.1.3. Tính công suất tổn hao cơ giới Nm453.4. Tính công suất máy khởi động453.1.5. Tính ắc quy cho máy khởi động46CHƯƠNG IV: BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA MÁY KHỞI ĐỘNG474.1. Kiểm tra 1 số hư hỏng thường gặp đối với hệ thống khởi động484.1.1. Đèn báo nạp sáng tối nhưng bấm nút khởi động thì động cơ không quay484.1.2. Đèn sáng lờ mờ nhưng động cơ không quay494.1.3. Bánh răng khởi động tách ra khỏi vành răng bánh đà chậm sau khi khởi động và có tiếng ồn không bình thường khi khởi động514.2. Tìm Pan trên từng chi tiết53KẾT LUẬN57TÀI LIỆU THAM KHẢO58CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG1.1.Vai trò, sơ đồ, nhiệm vụ, phân loại hệ thống khởi động1.1.1. Vai trò Hệ thống khởi động đóng vai trò quan trọng nhất trong hệ thống điện ôtô.Hệ thống khởi động sử dụng năng lượng từ bình acquy và chuyển năng lượng này thành cơ năng quay máy khởi động. Máy khởi động truyền cơ năng này cho bánh đà trên trục khuỷu động cơ thông qua việc gài khớp. Chuyển động của bánh đà làm hỗn hợp khí nhiên liệu được hút vào bên trong xylanh, được nén và đốt cháy để quay động cơ. Hầu hết các động cơ đòi hỏi tốc độ quay khoảng 200rpm. Khi bạn khởi động động cơ nó không thể tự quay với công suất của nó. Trước khi tia lửa điện xuất hiện ta phải dùng lực từ bên ngoài để làm quay động cơ. Máy khởi động thực hiện công việc này. Máy khởi động sẽ ngừng hoạt động khi động cơ đã nổ Có hai hệ thống khởi động khác nhau được dùng trên xe.Cả hai hệ thống này đều có mạch điện riêng…một mạch điều khiển và một mạch motor.Một hệ thống có motor khởi động riêng. Hệ thống này được dùng trên hầu hết các dòng xe đời cũ. Loại còn lại có motor khởi động giảm tốc. Hệ thống này được dùng trên hầu hết các dòng xe hiện nay.Một công tắc từ công suất lớn hay Solenoid sẽ đóng mở motor.Nó là thành phần của cả hai mạch điều khiển và mạch motor. Cả hai hệ thống được điều khiển bởi công tắc máy và được bảo vệ qua cầu chì.Trên một số dòng xe, một rơrle khởi động đựơc dùng để khởi động mạch điều khiển.Trên xe hộp số tự động có một công tắc khởi động trung gian ngăn trường hợp khởi động xe khi đang cài số.Trên xe hộp số thường có công tắc ly hợp ngăn trường hợp khởi động xe mà không đạp ly hợp.Trên các dòng xe đặc biệt có công tắc an toàn cho phép xe khởi động trên đường đồi dốc mà không cần đạp ly hợp. Hình 1.1. Vị trí làm việc máy khởi động1.1.2. Sơ đồ tổng quan hệ thống khởi động Hình 1.2. Sơ đồ tổng quan hệ thống khởi độngHệ thống khởi động bao gồm : máy khởi động (động cơ điện), ắc quy và mạch khởi động ( trong mạch khởi động gồm có dây nối từ ăc quy đến máy khởi động ), rơle kéo đóng máy khởi động và công tắc ( khoá) khởi động. Sơ đồ khối của hệ thống được minh hoạ trên hình 1.2.1.1.3. Nhiệm vụHệ thống khởi động trên ô tô có nhiệm vụ khởi động động cơ bằng cách kéo động cơ quay với tốc độ cần thiết, đảm bảo cho động cơ có thể tạo hòa khí và nén hòa khí đến nhiệt độ thích hợp để quá trình cháy hòa khí và sinh công diễn ra. Tốc độ vòng quay khởi động tối thiểu của động cơ xăng khoảng 50100 vp và của động cơ diesel khoảng 100 200 vp. Hình 1.3. Sơ đồ mạch khởi động1.1.4. Phân loạiHiện nay hệ thống khởi động thường sử dụng 3 loại máy khởi động (Hình 1.4) Hình 1.4. phân loại máy khởi độngLoại giảm tốc: loại R và loại RALoại bánh răng đồng trục ; loại G và loại GALoại bánh răng hành tinh: loại D1.1.4.1. Loại giảm tốc thường Hình 1.5. Loại giảm tốc thường Motor khởi động bao gồm các thành phần được chỉ rõ hình vẽ dưới. Đó là kiểu của bộ khởi động có sự kết hợp, tốc độ motor cao và sự điều chỉnh của bánh răng giảm tốc. Toàn bộ motor nhỏ hơn và nhẹ hơn motor khởi động thông thường, nó vận hành ở tốc độ cao hơn. Bánh răng giảm tốc chuyển mô men xoắn tới bánh răng chủ động ở 14 đến 13 tốc độ motor. Bánh răng chủ động quay nhanh hơn bánh răng trên bộ khởi động thông thường và mô men xoắn lớn hơn rất nhiều (công suất khởi động).Bánh răng giảm tốc được gắn trên một vài trục như bánh răng chủ động. Và khác với bộ khởi động thông thường, công tắc từ đẩy trực tiếp bánh răng chủ động (không qua cần dẫn động) tới ăn khớp với vòng răng bánh đà.Động cơ điện nhỏ gọn với tốc độ cao được sử dụng để quay hộp số giảm tốc, như vậy sẽ làm tăng momen khởi động.Công tắc từ chỉ để đẩy bánh răng bendix gây ra.Được sử dụng rộng dãi trên xe nhỏ gọn và nhẹ1.1.4.2. Loại bánh răng đồng trục Motor khởi động thông thường bao gồm các thành phần được chỉ rõ hình vẽ. Bánh răng chủ động trên trục của phần ứng động cơ và quay cùng tốc độ. Một lõi hút trong công tắc từ(solenoid) được nối với nạng gài. Khi kích hoạt nam châm điện thì nạng gài sẽ đẩy bánh răng chủ động khớp với vành răng bánh đà.Khi động cơ bắt đầu khởi động khớp ly hợp một chiều ngắt nối bánh răng chủ động ngăn cản mô men động cơ làm hỏng motor khởi động.Công suất đầu ra là 0.8, 0.9 và 1KW. Trong hầu hết trường hợp thay thế bộ khởi động cho motor cũ bằng motor có bánh răng giảm tốc.Bánh răng dendix được lắp ở cuối của truc rotor.Lực của công tắc từ đẩy bánh răng bendix nhờ đòn dẫn hướng. Sử dụng chủ yếu trên xe nhỏ. Hình 1.6. Loại bánh răng đồng trục1.1.4.3. Loại bánh răng hành tinh Hình 1.7. Loại bánh răng hành tinhBánh răng hành tinh cũng dùng để giảm tốc nhằm tăng momen quay.Trục rotor sẽ truyền lực qua bánh răng hành tinh đến bánh răng bendix.Nhờ trọng lượng nhỏ momen lớn, ít tiếng ồn. Nên được sử dụng ở nhiều loại xe nhỏ đến trung bình.1.2. Các yêu cầu kỹ thuật đối với hệ thống khởi động Do tính chất, đặc điểm và chức năng nhiệm vụ của hệ thống khởi động như đã trình bày ở trên, những yêu cầu kỹ thuật cơ bản đối với hệ thống khởi động điện bao gồm: a)kết cấu gọn nhẹ, chắc chắnm làm việc ổn định với độ tin cậy cao.b)lực kéo tái sinh ra trên trục của máy khởi động phải đảm bảo đủ lớn, tốc độ quay cũng phải phải đạt tới trị số nào đó để cho trục khuỷu của động cơ ôtô quay nhất định.c)Khi động cơ ôtô đã làm việc, phải cắt được khớp truyền động của hệ thống khởi động ra khỏi trục khuỷu của động cơ ôtôd) Có thiết bị điều khiển từ xa khi thực hiện khởi động động cơ ôtô ( nút nhấn hoặc công tắc khởi động) thuận tiện cho người sử dụng.Mômen cản khởi động của động cơ ôtô bao gồm cản do lực masát của các chi tiết có truyển động tương đối so với động cơ ôtô khi khởi động gây ra mômen cản khí nén hỗn hợp công tác trong xilanh của động cơ ôtô. trị số của Mc phụ thuộc vào loại động cơ, số lượng xilanh có trong động cơ và nhiệt độ động cơ khi khởi động.1.3. các biện pháp cải thiện đặc tính làm việc của hệ thống khởi động trên ôtô1.3.1. Dùng bigi có hệ thống sấyHiệu quả lamg việc của hệ thống khởi động phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ của động cơ ôtô khi khởi động. Ở nhiệt độ thất, việc khởi động động cơ rất khó khăn do các nguyên nhân sau:Độ nhớt của dầu bôi trơn lớn, làm tăng trị số mômen cản (Mc) đặt trên trục động cơ khởi động.Độ nhớt cuat nhiên liệu tăng lên, làm giảm khả năng bay hơi để hoà trộn với không khí trong quá trình hình thành hỗn hợp công tác trong xilanh của động cơ ôtô, làn tăng trị số tốc độ thấp nhất khi khởi động(nmin)Giảm trị số áo suất và nhiệt độ trong xilanh của động cơ ôtô ở chu kỳ nén, ảnh hưởng xấu đến khả năng bén lửa, cháy và giãn nở sinh công của hỗn hợp công tác.Dung lượng phóng điện của ắc quy ở nhiệt độ thấp giảm.Để cải thiện đặc tính làm việc của hệ thống khởi động ngưởi ta sử dụng nhiều biện pháp khác nhay hỗ trợ cho qua trình khởi động khi nhiệt độ môi trường thấp. một trong những biện pháp trên được áp dụng rộng rãi là dùng bugi có bộ phận sấy.Bugi có bộ phận sấy gồm 1 lõi làm bằng vật liệu gốm (sứ) chịu nhiệt, bên ngoài lõi có quấn dây điện trở, ống bọc ngoà có phủ 1 lớp chất cách điện và chịu nhiệt. Bugi có bộ phận sấy được lắp vào trong buồng đốt( trong xilanh của động cơ ôtô), có chức năng sấy nóng không khí trong xilanh tạo điều kiện thuận lợi cho việc bốc hơi, hoà trộn của nhiên liệu với không khí trong quá trình hình thành hỗp hợp công tác(đối với động cơ xăng), cong đối với động cơ điêzen tạo điều kiện thuận lợi cho việc bộc hơi, hoà trộn và bốc cháy cuả nhiên liệu khi vòi phun nhiên liệu vào buồng đốt.Để điều kiển thời gian sấy cần thiết của bugi, có thể sử dụng phương pháp đơn giản ( phương pháp điều kiển bằng tay) hoặc phương pháp điều kiển dùng mạch định thời gian sấy.1.3.2. phương pháp đổi nối tiếp điện áp trong quá trình khởi độngDòng điện khi khởi động rất lớn, vì vậy tổn thất điện áp trên đường dây nối từ ắc quy đến máy khởi động, trong ắc quy và máy khởi động là đánh kể, nên ảnh hưởng đến chất lượng làm việc của hệ thống khởi động. một trong những biện pháp giảm tổn thất điện áp trên các bộ phận trên trong hệ thống khởi động là nâng trị số điện áp cấp cho máy khởi động khi khởi động. Nguyên tăc chung của biện pháp này là: ở chế độ bình thường, các thiết bị điện trên xe được cung cấp nguồn điện có trị số điện áp bằng 12V (đối với xe mà hệ thống cung cáp điện có điện áp định mức 12V). Khi khởi động, riêng hệ thống khởi động được cung cấp nguồn điện có trị số điện áp bằng 24V ( hoặc cao hơn) trong khi đó các phụ tải điện khác vẫn được cung cấp nguồn có trị số điện áp bằng 12V.1.4. Nguyên lý hoạt động của máy khởi độngNguyên lý hoạt động của máy khởi động dựa trên các nguyên lý sau: Nguyên lý tạo ra mô menNguyên lý quay liên tụcLý thuyết trong động cơ điện1.4.1 Nguyên lý tạo ra mô menĐường sức từ sinh ra giữa cực bắc và cực nam của nam châm.Nó đi từ cực bắc đến cực nam.Khi đặt một nam châm khác ở giữa hai cực từ, sự hút và sự đẩy của hai nam châm làm cho nam châm đặt giữa quay quanh tâm của nó.
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG
Vai trò, sơ đồ, nhiệm vụ, phân loại hệ thống khởi động
- Hệ thống khởi động đóng vai trò quan trọng nhất trong hệ thống điện ôtô.Hệ thống khởi động sử dụng năng lượng từ bình acquy và chuyển năng lượng này thành cơ năng quay máy khởi động Máy khởi động truyền cơ năng này cho bánh đà trên trục khuỷu động cơ thông qua việc gài khớp Chuyển động của bánh đà làm hỗn hợp khí nhiên liệu được hút vào bên trong xylanh, được nén và đốt cháy để quay động cơ Hầu hết các động cơ đòi hỏi tốc độ quay khoảng 200rpm.
- Khi bạn khởi động động cơ nó không thể tự quay với công suất của nó Trước khi tia lửa điện xuất hiện ta phải dùng lực từ bên ngoài để làm quay động cơ Máy khởi động thực hiện công việc này Máy khởi động sẽ ngừng hoạt động khi động cơ đã nổ
- Có hai hệ thống khởi động khác nhau được dùng trên xe.Cả hai hệ thống này đều có mạch điện riêng…một mạch điều khiển và một mạch motor.Một hệ thống có motor khởi động riêng Hệ thống này được dùng trên hầu hết các dòng xe đời cũ Loại còn lại có motor khởi động giảm tốc Hệ thống này được dùng trên hầu hết các dòng xe hiện nay.Một công tắc từ công suất lớn hay Solenoid sẽ đóng mở motor.Nó là thành phần của cả hai mạch điều khiển và mạch motor.
- Cả hai hệ thống được điều khiển bởi công tắc máy và được bảo vệ qua cầu chì.Trên một số dòng xe, một rơrle khởi động đựơc dùng để khởi động mạch điều khiển.Trên xe hộp số tự động có một công tắc khởi động trung gian ngăn trường hợp khởi động xe khi đang cài số.Trên xe hộp số thường có công tắc ly hợp ngăn trường hợp khởi động xe mà không đạp ly hợp.Trên các dòng xe đặc biệt có công tắc an toàn cho phép xe khởi động trên đường đồi dốc mà không cần đạp ly hợp.
Hình 1.1 Vị trí làm việc máy khởi động
1.1.2 Sơ đồ tổng quan hệ thống khởi động
Hình 1.2 Sơ đồ tổng quan hệ thống khởi động
Hệ thống khởi động bao gồm : máy khởi động (động cơ điện), ắc quy và mạch khởi động ( trong mạch khởi động gồm có dây nối từ ăc quy đến máy khởi động ), rơle kéo đóng máy khởi động và công tắc ( khoá) khởi động Sơ đồ khối của hệ thống được minh hoạ trên hình 1.2.
Hệ thống khởi động trên ô tô có nhiệm vụ khởi động động cơ bằng cách kéo động cơ quay với tốc độ cần thiết, đảm bảo cho động cơ có thể tạo hòa khí và nén hòa khí đến nhiệt độ thích hợp để quá trình cháy hòa khí và sinh công diễn ra
Tốc độ vòng quay khởi động tối thiểu của động cơ xăng khoảng 50-100 v/p và của động cơ diesel khoảng 100- 200 v/ p.
Hình 1.3 Sơ đồ mạch khởi động
Hiện nay hệ thống khởi động thường sử dụng 3 loại máy khởi động (Hình 1.4)
Hình 1.4 phân loại máy khởi động
-Loại giảm tốc: loại R và loại RA
-Loại bánh răng đồng trục ; loại G và loại GA
-Loại bánh răng hành tinh: loại D
Hình 1.5 Loại giảm tốc thường
Motor khởi động bao gồm các thành phần được chỉ rõ hình vẽ dưới Đó là kiểu của bộ khởi động có sự kết hợp, tốc độ motor cao và sự điều chỉnh của bánh răng giảm tốc Toàn bộ motor nhỏ hơn và nhẹ hơn motor khởi động thông thường, nó vận hành ở tốc độ cao hơn Bánh răng giảm tốc chuyển mô men xoắn tới bánh răng chủ động ở 1/4 đến 1/3 tốc độ motor. Bánh răng chủ động quay nhanh hơn bánh răng trên bộ khởi động thông thường và mô men xoắn lớn hơn rất nhiều (công suất khởi động).
Bánh răng giảm tốc được gắn trên một vài trục như bánh răng chủ động Và khác với bộ khởi động thông thường, công tắc từ đẩy trực tiếp bánh răng chủ động (không qua cần dẫn động) tới ăn khớp với vòng răng bánh đà. Động cơ điện nhỏ gọn với tốc độ cao được sử dụng để quay hộp số giảm tốc, như vậy sẽ làm tăng momen khởi động.
Công tắc từ chỉ để đẩy bánh răng bendix gây ra. Được sử dụng rộng dãi trên xe nhỏ gọn và nhẹ
1.1.4.2 Loại bánh răng đồng trục
Motor khởi động thông thường bao gồm các thành phần được chỉ rõ hình vẽ Bánh răng chủ động trên trục của phần ứng động cơ và quay cùng tốc độ Một lõi hút trong công tắc từ(solenoid) được nối với nạng gài Khi kích hoạt nam châm điện thì nạng gài sẽ đẩy bánh răng chủ động khớp với vành răng bánh đà.
Khi động cơ bắt đầu khởi động khớp ly hợp một chiều ngắt nối bánh răng chủ động ngăn cản mô men động cơ làm hỏng motor khởi động.
Công suất đầu ra là 0.8, 0.9 và 1KW Trong hầu hết trường hợp thay thế bộ khởi động cho motor cũ bằng motor có bánh răng giảm tốc.
Bánh răng dendix được lắp ở cuối của truc rotor.Lực của công tắc từ đẩy bánh răng bendix nhờ đòn dẫn hướng Sử dụng chủ yếu trên xe nhỏ.
Hình 1.6 Loại bánh răng đồng trục
1.1.4.3 Loại bánh răng hành tinh
Hình 1.7 Loại bánh răng hành tinh
Bánh răng hành tinh cũng dùng để giảm tốc nhằm tăng momen quay.
Trục rotor sẽ truyền lực qua bánh răng hành tinh đến bánh răng bendix.
Nhờ trọng lượng nhỏ momen lớn, ít tiếng ồn Nên được sử dụng ở nhiều loại xe nhỏ đến trung bình.
Các yêu cầu kỹ thuật đối với hệ thống khởi động
Do tính chất, đặc điểm và chức năng nhiệm vụ của hệ thống khởi động như đã trình bày ở trên, những yêu cầu kỹ thuật cơ bản đối với hệ thống khởi động điện bao gồm: a) kết cấu gọn nhẹ, chắc chắnm làm việc ổn định với độ tin cậy cao. b) lực kéo tái sinh ra trên trục của máy khởi động phải đảm bảo đủ lớn, tốc độ quay cũng phải phải đạt tới trị số nào đó để cho trục khuỷu của động cơ ôtô quay nhất định. c) Khi động cơ ôtô đã làm việc, phải cắt được khớp truyền động của hệ thống khởi động ra khỏi trục khuỷu của động cơ ôtô/ d) Có thiết bị điều khiển từ xa khi thực hiện khởi động động cơ ôtô ( nút nhấn hoặc công tắc khởi động) thuận tiện cho người sử dụng.
Mômen cản khởi động của động cơ ôtô bao gồm cản do lực masát của các chi tiết có truyển động tương đối so với động cơ ôtô khi khởi động gây ra mômen cản khí nén hỗn hợp công tác trong xilanh của động cơ ôtô trị số của Mc phụ thuộc vào loại động cơ, số lượng xilanh có trong động cơ và nhiệt độ động cơ khi khởi động.
các biện pháp cải thiện đặc tính làm việc của hệ thống khởi động trên ôtô
1.3.1 Dùng bi-gi có hệ thống sấy
Hiệu quả lamg việc của hệ thống khởi động phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ của động cơ ôtô khi khởi động Ở nhiệt độ thất, việc khởi động động cơ rất khó khăn do các nguyên nhân sau: Độ nhớt của dầu bôi trơn lớn, làm tăng trị số mômen cản (Mc) đặt trên trục động cơ khởi động. Độ nhớt cuat nhiên liệu tăng lên, làm giảm khả năng bay hơi để hoà trộn với không khí trong quá trình hình thành hỗn hợp công tác trong xilanh của động cơ ôtô, làn tăng trị số tốc độ thấp nhất khi khởi động(nmin)
Giảm trị số áo suất và nhiệt độ trong xilanh của động cơ ôtô ở chu kỳ nén, ảnh hưởng xấu đến khả năng bén lửa, cháy và giãn nở sinh công của hỗn hợp công tác.
Dung lượng phóng điện của ắc quy ở nhiệt độ thấp giảm. Để cải thiện đặc tính làm việc của hệ thống khởi động ngưởi ta sử dụng nhiều biện pháp khác nhay hỗ trợ cho qua trình khởi động khi nhiệt độ môi trường thấp một trong những biện pháp trên được áp dụng rộng rãi là dùng bu-gi có bộ phận sấy.
Bu-gi có bộ phận sấy gồm 1 lõi làm bằng vật liệu gốm (sứ) chịu nhiệt, bên ngoài lõi có quấn dây điện trở, ống bọc ngoà có phủ 1 lớp chất cách điện và chịu nhiệt Bu-gi có bộ phận sấy được lắp vào trong buồng đốt( trong xilanh của động cơ ôtô), có chức năng sấy nóng không khí trong xilanh tạo điều kiện thuận lợi cho việc bốc hơi, hoà trộn của nhiên liệu với không khí trong quá trình hình thành hỗp hợp công tác(đối với động cơ xăng), cong đối với động cơ điêzen tạo điều kiện thuận lợi cho việc bộc hơi, hoà trộn và bốc cháy cuả nhiên liệu khi vòi phun nhiên liệu vào buồng đốt. Để điều kiển thời gian sấy cần thiết của bu-gi, có thể sử dụng phương pháp đơn giản ( phương pháp điều kiển bằng tay) hoặc phương pháp điều kiển dùng mạch định thời gian sấy.
1.3.2 phương pháp đổi nối tiếp điện áp trong quá trình khởi động
Dòng điện khi khởi động rất lớn, vì vậy tổn thất điện áp trên đường dây nối từ ắc quy đến máy khởi động, trong ắc quy và máy khởi động là đánh kể, nên ảnh hưởng đến chất lượng làm việc của hệ thống khởi động một trong những biện pháp giảm tổn thất điện áp trên các bộ phận trên trong hệ thống khởi động là nâng trị số điện áp cấp cho máy khởi động khi khởi động Nguyên tăc chung của biện pháp này là: ở chế độ bình thường, các thiết bị điện trên xe được cung cấp nguồn điện có trị số điện áp bằng 12V (đối với xe mà hệ thống cung cáp điện có điện áp định mức 12V) Khi khởi động, riêng hệ thống khởi động được cung cấp nguồn điện có trị số điện áp bằng 24V ( hoặc cao hơn) trong khi đó các phụ tải điện khác vẫn được cung cấp nguồn có trị số điện áp bằng 12V.
Nguyên lý hoạt động của máy khởi động
Nguyên lý hoạt động của máy khởi động dựa trên các nguyên lý sau:
Nguyên lý tạo ra mô men
Nguyên lý quay liên tục
Lý thuyết trong động cơ điện
1.4.1 Nguyên lý tạo ra mô men Đường sức từ sinh ra giữa cực bắc và cực nam của nam châm.Nó đi từ cực bắc đến cực nam.Khi đặt một nam châm khác ở giữa hai cực từ, sự hút và sự đẩy của hai nam châm làm cho nam châm đặt giữa quay quanh tâm của nó
Hình 1.8 Chiều đường sức từ
Mỗi đường sức từ không thể cắt ngang qua đường sức khác.Nó dường như trở thành ngắn hơn và cố đẩy những đưòng sức gần nó ra xa Đó là nguyên nhân làm nam châm ở giữa quay theo chiều kim đồng hồ.
Hình 1.9 Các đường sức từ
Trong động cơ điện thực tế phần giữa là khung dây.
Hình 1.10 Khung dây trong từ trường
Khi dòng chạy xuyên qua khung dây từ thông sẽ bao quanh khung dây.
Hình 1.11 Đường sức từ trong khung dây
Khi chiều của từ trường trùng nhau, đường sức từ trở nên mạnh hơn < dày hơn >.
Khi chiều của từ trường đối ngược thì đường sức từ trở nên yếu đi < thưa hơn >.
Những đường sức cùng chiều trở nên dày, trong khi những đường sức ngược chiều trở nên mỏng.
Lực sinh ra trong khung dây cung cấp năng lượng làm quay động cơ điện.
1.4.2 Nguyên lý quay liên tục Đặt hai đầu khung dây lên điểm tựa để nó có thể quay. Tuy nhiên khung dây chỉ tiếp tục quay khi lực sinh ra theo chiều cũ.
Khi khung dây có gắn cổ góp và chổi than được quay,dòng điện chạy qua dây dẫn từ sau đến trước phía cực bắc của nam châm.Trong khi dòng chạy từ trước ra sau phía cực nam của nam châm Điều đó làm khung dây tiếp tục quay.
Hình 1.13 Cổ góp, chổi than
1.4.3 Lý thuyết trong động cơ điện thực tế
Trước tiên ta phải quấn nhiều khung để tăng từ thông để sinh ra momen lớn Tiếp theo ta đặt một lõi sắt bên trong các khung dây cũng nhằm tăng từ thông để tạo ra momen lớn.
Thay vì sử dụng nam châm vĩnh cửu, ta có thể dùng nam châm điện. Để tốc độ của động cơ điện quay cao và quay êm người ta thường dùng nhiều khung dây.
Hình 2.9 Dùng nam châm điện
Hoạt động của hệ thống khởi động
Hình 1.4: Sơ đồ nguyên lý của hệ thống máy khởi động
1 Máy phát điện 2 Bộ tiết chế 3 Công tắc khởi động 4 Rơle khởi động 5 Tiếp điểm 6 Biến áp đánh lửa 7 Tiếp điểm 8. Đĩa tiếp điện bằng đồng 9 Tiếp điểm 10 Tiếp điểm 11 Cuộn dây hút của Rơle kéo 12 Cuộn dây giữ của Rơle kéo
Khi quay chìa khoá trong ổ khoá khởi động ( công tắc ) 3 sang bên phải (hoặc nhấn nút khởi động nếu có trên ôtô), cuộn hút của rơle khởi động 4 có điện, rơle kkởi động tác động cặp tiếp điểm 5 của nó đóng lại Khi đó cuộn dây hút
11, cuộn dây kích từ 16 và phần ứng 15 của động cơ điện khởi động được cấp điện theo mạch từ cực dương ắcquy (+A) →cặp tiếp điểm 5 của rơle khởi động → cuộn hút 11 của rơle → cuộn dây kích từ 16 của động cơ điện khởi động → phần ứng 15 của động cơ điện khởi động→ mát ( vỏ máuy ) Còn cuộn dây giữ
12 của rơle kéo đựơc cấp nguồn theo mạch từ dương cực ắc quy (+A )→cặp tiếp điểm 5 của rơle khởi động →cuộn giư 12 của rơle kéo → mát máy ( vỏ máy ) Trong trường hợp này, từ thông sinh ra trong cuộn hút 11 và trong cuộn giữ 12 tác dụng cùng chiều nhau, lực điện từ của rơle kéo sẽ kéolõi thép
13 chuyển động sang bên trái, cánh tay đòn sẽ làm cho bánh răng khởi động 14 ăn khớp với bánh răng bánh đà động cơ ôtô Khi bánh răng đã ăn khới với bánh đà của động cơ lõi thép 13 đẩy đĩa tiếp xúc 8 sang trái làm cho tiếp điểm 7, 9, 10 kín kết quả là cuộn dây hút 11 của rơle khởi động bị ngăn mạch phần ưng 15 của cuộn dây kích từ của động cơ khởi động được đấu điện trực tiếp với ắc quy ( dòng điện không đi qua cuộn hút 11 của rơle khởi động ) theo mạch : từ dương cực ắc quy( +A)→ cặp tiếp điểm 9, 10 của rơle kéo → cuộn dây kích từ 16 của động cơ điện khởi động → phần ứng 15 của động cơ điện khởi động → mát ( vỏ máy ) Sau khi khởi động máy phát 1 phát ra điện dòng điện trong cuộn dâyộn dây 4 của rơle khởi động giảm xuống , vì điện ấp đặt lên cuộn dây 4 của rơle khởi động trong trường hợp này bằng:
Trong đó: URKĐ - điện áp đặt lên cuộn dây 4 của rơle khởi động, V.
Uaq - điện áp của bình ácquy, V
Ump- điện áp phát ra của máy phát điện, V.
Vì vậy, rơle khởi động không tác động, cặp tiếo điểm 5 của nó ra dẫn đến cuộng đay giữ 12 của rơle kéo khoong được cấp điện, Từ thông tác dụng lên lõi thép 13 giảm xuống đột ngột và dưới lực kéo của lò xo hồi làm cho lõi thép 13 di chuyễn sang bên phải( về vị trí ban đầu) Các tiếp điểm 7, 9 và 10 hở ra, cắt nguồn cấp cho động cơ điện khởi động (phần cảm ứng 15 và cuộn dây kích từ 10 của động cơ điện khở động bị cắt điện).
Tiếp điểm 7 dùng để ngắn mạch điện trở phụ đấu nối tiếp với cuộn dây so cấp của biên áp đánh lửa khi khởi động động cơ ôtô.
Thực hiện khởi động động cơ.
Khi động cơ đã nổ thì tốc độ của nó tăng lên Nếu người lái chưa kịp ngắt công tắc khởi động 2 thì bánh đà quay nhanh hơn lúc được bánh răng khởi động kéo và vành răng bánh đà trở thành chủ động dẫn động bánh răng khởi động quay theo với tốc độ nhanh hơn tốc độ của ly hợp 11 Do đó ly hợp trượt và cho phép bánh răng khởi động quay trơn không ảnh hưởng đến máy khởi động
Khi người lái ngắt công tắc khởi động 2 ,dòng kích từ của cuộn dây nam châm điện 6 mất nên lò xo hồi về đẩy lõi sắt và nạng gạt trở lại vị trí ban đầu đĩa công tắc 4 tách khỏi các đầu công tắc 3 ngắt dòng điện vào máy khởi động và đầu nạng gạt 8 kéo bánh răng khởi động 10 tách khỏi vành răng bánh đà 9 Quá trình khởi động kết thúc.
Các chế độ làm việc của máy khởi động
Máy khởi động điện dụng trên ôtô có ba chế độ làm việc đặc trưng :
- Chế độ không tải a chế độ hãm là chế độ mà khi đó trị số dòng khởi động đạt bằng trị số cực đại ( Ikd= Ikdmax), mômen điện từ (Mdt) và mômen (M2) của động cơ điện khởi động đạt giá trị lớn nhất,tương ứng với thời điểm bánh răng khởi động của động cơ khởi động bắt đầu làm quay bánh đà của động cơ ôtô b chế độ quay vòng tua la chế độ mà khi đó công suất truyền từ động cơ điện khởi động sang động cơ ôtô đạt giá trih cực đại. với giá trị này, mômen động cơ (M2) trên trục động cơ khởi động không được bé hơn mômen cản khi khởi động (Mc), ứng với tốc độ vòng quay khi khởi động bé nhất (nmin). c chế độ không tải là khi động cơ đã làm việc tự lập, lúc này mômen cản trên truch động cơ khởi động rất nhỏ (mômen cản trong trường hợp này chủ yếu là do lực ma sát trong các ổ đỡ gây ra), tốc độ quay của động cơ điện khởi động đạt giá trị cực đại chế độ này ảnh hưởng lớn đến độ bền của cổ góp và các ổ đỡ của động cơ điện khởi động
KHAI THÁC KẾT CẤU MÁY KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ TRÊN XE TOYOTA VIOS
Công tắc từ
Rơle kéo có hai cuộn dây: Cuộn dây hút 11(Wh) và cuộn dây giữ tác động và cặp tiếp điểm 5 đóng, lúc này cả hai cuộn dây trên đều có dòng điện chảy qua, từ thông sinh ra trong hai cuộn dây đó tác dụng cùng chiều và có tác dụng hút lõi thép 13 Lúc này đĩa tiếp xúc bằng đồng 8 chưa nối các tiếp điểm 7, 9 và 10 cho nên phần ứng 15(M) và cuộn dây kích từ
16 (WKT) được đấu với ắcquy thông qua cuộn dây hút 11(Wh) trong trường hợp này tương ứng với K1 kín còn K2 hở, vì vậy trị số điện áp đặt lên động cơ không lớn sẽ làm cho trục động cơ xoay đi một goác nhỏ tạo điều kiện cho bánh răng khởi động cơ thể tự lựa tốt hơn trong quá trình đi vào ăn khớp với vành bánh răng bánh đà Khi tiếp điểm 9-10 kín, trong trường hợp này tương ứng với K1 và K2 đều kín, cuộn dây hút 11 (Wh) bị nối tắt, động cơ điện khởi động được nối trực tiếp với ácquy, điện áp đặt lên động cơ khởi động bằng trị số định mức, làm cho qúa trình khởi động thực hiện được một cách dễ dàng.
Hình 2.2 Công tắc từ trên xe toyota vios
1 Cuộn hút 2 Cuộn giữ 3 Bi thép 4 Lò xo hoàn lực 5 Trục lõi
6 Lõi 7 Lò xo dẫn động 8 Tiếp điểm chính.
Công tắc từ có chức năng là kéo và đẩy bánh răng bendix ra khi đề, nó có tác dụng như công tắc đóng mở dòng điện cho động cơ điện
Khi khởi động động cơ công tắc từ thực hiện theo 3 bước:
Khi khoá điện ở vị trí Star lõi của công tắc từ được hút bởi sức từ động của cuộn hút và cuộn giữ.
Công tắc ở vị trí Star → Dòng điện qua cuộn hút và cuộn giữ→ Cuộn hút và cuộn giữ sinh từ→ Lõi bị hút vào→ Tiếp điểm chính đóng→ Bắt đầu quay.
Khi tiếp điểm chính đóng, động cơ điện quay để khởi động động cơ Khi tiếp điểm chính đóng lõi được giữ bằng sức từ động của cuộn giữ.
Tiếp điểm chính đóng →Cuộn hút bị ngắt điện→ Chỉ có cuộn giữ làm việc→ Động cơ điện quay→ Động cơ khởi động.
Giai đoạn 3: Hồi vị ( Hình 2.5 )
Khi động cơ đã nổ, trả công tắc máy về vị trí off Lõi trả về làm tiếp điểm hở ra, máy khởi động ngừng quay.
Công tắc từ khởi động ở vị trí off→ Cuộn hút và cuộn giữ có dòng điện→ Lực từ của hai cuộn khử nhau→ Lõi trở về nhờ lò xo hoàn lực→ Tiếp điểm chính hở→ Ngừng quay < kết thúc>.
Phần ứng và ổ bi
Hình 2.6 Phần ứng và ổ bi trên xe toyota vios
Phần ứng và ổ bi có chức năng sinh ra mô men đồng thời giữ cho đông cơ điện ở tốc độ cao.
Phần cảm
Phần cảm có chức năng tạo ra từ trường cần thiết cho động cơ điện và là chỗ bố trí cuộn dây kích từ, lõi cực của nó đồng thời là nơi đi qua của đường sức
Cả cực và lõi cực được chế tạo bằng lõi sắt, nghĩa là chúng dễ dàng dẫn từ.
Có 3 kiểu đấu dây cuộn kích: Nối tiếp, song song và hỗn hợp.
Hình 2.7 Phần cảm trên xe toyota vios
Chổi than và giá đỡ chổi than
Hình 2.8 Chổi than và giá đỡ chổi than trên xe toyota vios
Chổi than và giá đỡ chổi than cho phép dòng điện chạy qua phần ứng một chiều, đồng thời giữ ổn định lõi ép chổi than
Chổi than được chế tạo bằng hợp kim đồng và cacbon
Cho phép dẫn nhiệt tốt và chống mòn.
Lực của lò xo chổi than ép chổi than ngăn roto quay quá nhanh.
Làm roto ngừng ngay khi ngắt đề.
Hộp số giảm tốc
Hộp số giảm tốc làm nhiệm vụ truyền mô men của mô tơ và giảm tốc độ của chúng để tăng mômen
Tỷ số truyền của hộp số giảm tốc từ 1/3 ÷ 1/4.
Có ly hợp một chiều được lắp bên trong.
Hình 2.9 Hộp số giảm tốc trên xe toyota vios
Ly hợp một chiều
Hình 2.10 Ly hợp một chiều trên xe toyota vios
Khi động cơ đang khởi động, một áp lực lớn đặt lên mặt tiếp xúc lên răng của bánh răng bendix và vòng răng bánh đà. Một khi động cơ đã nổ, hoạt động của bộ ly hợp quá tốc < ly hợp một chiều > Làm bánh đà quay trơn bánh răng bendix và momen từ bánh đà của động cơ không thể truyền đến máy khởi động Áp suất trên bề mặt răng của bánh răng trở nên nhỏ hơn, cho phép bánh răng bendix dễ ra khớp với bánh đà
Ly hợp một chiều truyền momen quay của động cơ điện đến động cơ quay bánh răng bendix.
Ngăn chặn sự truyền ngược lại khi động cơ đã nổ.
Bi đũa được đặt bên trong hộp truyền động, cho phép bánh răng bendix quay trơn theo chỉ một chiều.
Bánh răng bendix và trục xoắn ốc
Hình 2.11 Bánh răng bendix và trục xoắn ốc trên xe toyota vios
Bánh răng bendix và trục xoắn ốc truyền momen của khởi động cho động cơ. Đưa bánh răng bendix ăn khớp với vòng răng bánh đà. Giúp bánh răng bendix vào khớp và ra khớp.
Bánh răng bendix được vát mặt để dễ vào khớp với vòng răng bánh đà.
Trục xoắn chuyền lực quay của động cơ điện thành lực đẩy bánh răng.
Tỉ số truyền của cặp bánh răng: Bánh răng của máy khởi động và vành bánh răng bánh đà của động cơ ôtô thường chọn bằng( i=9-18) Để tránh hiện tượng cắt chân răng ở bánh răng của bánh răng này thường chọn từ 9 đến 11 răng. Để hạn chế kích thước của vành bánh răng bánh đà đối với một số động cơ điện khởi động công suất lớn thường có thêm bộ truyền bánh răng trung gian Bộ truyền này có thề là một cặp bánh răng trụ hoặc bộ truyền bánh răng hành trình.
Khớp truyền động là cơ cấu truyền mômen từ động cơ điện của máy khởi động (MKĐ) đến vành bánh răng bánh đà của động cơ ôtô Với tỷ số truyền trên bánh răng của MKĐ phải quay 10 hoặc 20 vòng để kéo vành bánh răng bánh đà quay được 1 vòng Khi hoạt động, tốc độ của rôto động cơ điện đạt trị số trong khoảng(2000-3000) vòng/phút sẽ kéo trục khuỷu của động cơ ôtô quay khoảng 200 vòng/ phút đủ cho động cơ ôtô khởi động được.
Sau khi động cơ đã nổ, số vòng quay độc lập của nó có thể lên đến (3000-4000) vòng/ phút Nếu lúc này bánh răng của động cơ điện trong MKĐ còn ăn khớp với vành bánh răng bánh đà, rôto của động cơ điện trong MKĐ sẽ bị cuốn theo với vận tốc (3000-4000) vòng/ phút Với tốc độ lớn như vậy, lực li tâm do nó tạo ra cực mạnh sẽ làm bung tất cả dây quấn ra khỏi rãnh của rôto và phá hỏng cổ góp của động cơ điện trong MKĐ.
Khớp truyền động cơ trong MKĐ có các nhiệm vụ sau:
- Truyền mômen của MKĐ làm quay vành bánh răng bánh đà động cơ ôtô.
- Bảo vệ MKĐ bằng cách tách rôto của động cơ điện khỏi động ra khỏi vành bánh răng bánh đà khi động cơ ôtô đã nổ được.
Cơ cấu truyền động được được thiết kế theo hai kiểu:
+ Kiểu văng ra: Khi khởi động, bánh răng của khớp truyền động sẽ văng từ trong rôto ra ngoài để ăn khớp với vành bánh răng bánh đac của đông cơ ôtô.
Động cơ điện khởi động
Động cơ dùng trong hệ thống khởi động là động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp hoặc hỗn hợp. Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp có mômen khởi động lớn song có nhược điểm là tốc độ không tải(ω0) quá lớn, ảnh hưởng đến độ bền và tuổi thọ làm việc của động cơ Động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp tuy mômen khởi động không lớn bằng so với động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp nhưng trị số tốc độ không tải bé hơn.
Khi hệ thống khời động làm việc, dòng điện khởi động có trị số rất lớn( từ 150 đến 300 A đối với động cơ của xe du lịch, với động cơ trên xe vận tải dòng điện khởi động có thể đạt tới 1600-1800) Để đảm bảo truyền được công suất từ động cơ điện khởi động sang động cơ ô tô, tránh tổn thất điện áp trên đường dây nối từ ácquy đến động cơ điện khởi động và ở các chỗ tiếp xúc, yêu cầu điện trở của động cơ điện khởi động và ở các chỗ tiếp xúc, yêu cầu điện trở của động cơ điện khởi động phải đủ nhỏ( khoảng 0,02Ω), sụt áp ở vùng tiếp xúc giữa), sụt áp ở vùng tiếp xúc giữa chổi than va cổ góp của động cơ điện khởi động cho phép trong khoảng(1,5-2)V Các chổi than tiếp điện của động cơ khởi động thường làm bằng đồng đỏ.
Công suất điện từ của động cơ điện khởi động được tính theo công thức sau:
Trong đó :P2 : công suất cơ cần thiết để khởi động động cơ ôtô, W. η : Hiệu suất của động cơ điện khởi động Trị số này thường lấy bằng (0,85-0,88).
Công tắc từ
Hình 2.12 Cấu tạo công tắc từ trên xe toyota vios
+Chức năng: kéo và đẩy bánh răng bendix ra nhờ tay gạt khi đề.Có tác dụng như công tắc đóng mở dòng điện cho động cơ điện.
+Cấu tạo gôm: cuộn giữ, cuộn hút, lò xo hoàn lực, lò xo dẫn động, tiếp điểm chính,piston.
+Đặc điểm: cuộn hút có kích thước lớn nên sinh ra lực từ lớn hơn cuộn giữ.Cuộn hút và cuộn giữ có chiều và số vòng quay như nhau.
Khớp truyền động
Tỉ số truyền của cặp bánh răng: bánh răng của máy khởi động và vành bánh răng bánh đà của động cơ ôtô thường chọn bằng ( i= 9 ÷ 18 ) Để tránh hiện tượng cắt chân răng ở bánh răng khởi động (bánh răng nhỏ trong máy khởi động ), số răng của bánh răng này thường chọn từ 9 đến11 răng Để hạn chế kích thước của vành bánh răng bánh đà đối với một số động cơ điện khởi động công suất lớn thường có them bộ truyền bánh răng trung gian.Bộ truyền này có thể là một cặp bánh răng trụ hoặc bộ truyền bánh răng hành trình.
Khớp truyền động là cơ cấu truyền mômen từ động cơ điện của máy khởi động đến vành bánh răng bánh đà của động cơ ôtô.Với tỉ số truyền trên bánh răng của máy khởi động phải quay 10 hoặc 20 vòng để kéo vành bánh răng bánh đà quay được một vòng Khi hoạt động, tốc độ của rôto động cơ điện đạt trị số trong khoảng (2000 ÷ 3000 ) vòng/phút sẽ kéo trục khuỷu của động cơ ôtô quay khoảng 200 vong/phút đủ cho động cơ ôtô khởi động được.
Sau khi động cơ đã nổ, số vòng quay độc lập của nó có thể lên đến ( 3000 ÷ 4000 ) vòng/phút.Nếu lúc này bánh răng của động cơ điện trong máy khởi động còn ăn khớp với vành bánh răng bánh đà, rôto của động cơ điện trong máy khởi động sẽ bị cuốn theo với vận tốc (30000 ÷ 40000 ) vòng/phút.Với tốc độ lớn như vậy, lực li tâm do nó tạo ra cực mạnh sẽ làm bung tất ca dây quấn ra khỏi rãnh của rôto và phá hỏng cổ góp của động cơ điện trong máy khở động.
Khớp truyền động trong máy khởi động có các nhiệm vụ sau:
Truyền mômen của máy khởi động làm quay vành bánh răng bánh đà động cơ ôtô.
Bảo vệ máy khởi động bằng cách tách rôto của động cơ điện khởi động ra khỏi vành bánh răng bánh đà khi động cơ ôtô đã nổ được.Cơ cấu truyền động được thiết kế theo hai kiểu:
+ Kiểu văng ra: khi khởi động, bánh răng của khớp truyền động sẽ văng từ trong rôto ra ngoài để ăn khớp với vành bánh răng bánh đà của động cơ ôtô:
Hình 2.13 Cơ cấu truyền động kiểu văng ra
1- Nắp đậy; 2- Cổ góp của động cơ; 3- roto; 4- Khối cực từ và cuộn dây kích từ; 5- Dây quấn của roto; 6- Nắp đậy bánh răng; 7- Bánh răng của khớp truyền động; 8- Lò xo; 9- Vỏ máy khởi động; 10- Chổi than; 11- Trục roto
+ Kiểu văng vào: ngược với kiểu như trình bày trên,khi khởi động bánh răng văng từ ngoài vào trong ăn khớp với trục rôto của động cơ khởi động:
Hình 2.14 Cơ cấu truyền động kiểu văng vào
1- Rơle kéo; 2- Trục roto; 3,4- bánh răng và khớp truyền động;
5- Vỏ; 6- Cầu nối điện; 7- Đai che cửa sổ chổi than
Khớp truyền động đưa bánh răng của động cơ điện khởi động ăn khớp với vành bánh răng bánh đà khi khởi động và tách nó ra khi động cơ ôtô đã nổnhờ cần gạt khớp li hợp điện từ.Tùy thuộc vào cấu tạo của khớp li hợp người ta phân ra làm
+ Khớp truyền động quán tính.
+ Khớp truyền động một chiều.
2.10.1 Khớp truyền động quán tính
Cấu tạo của khớp truyền động quán tính được trình bày trên hình sau:
Hình 2.15 Cấu tạo khớp truyền động quán tính
1- đầu chủ động; 2- lò xo; 3,5- vít hãm; 4- ống bị động; 6- ốc hãm; 7- bánh răng; 8- chốt hãm và lò xo; 9- trục roto; 10- đối trọng của bánh răng. Ống bị động có ren xoắn 4 lắp trên trục 9 và liên kết cơ khí với đầu chủ động 1 nhờ lò xo 2 và hai ốc hãm 3, 5.Vít hãm
3 bắt chặt ống chủ động 1vào trục của rôto 9.
Khi công tắc (khóa ) khởi động đóng, rôto của động cơ khởi động quay, do quán tính của đối trọng 10 không cho bánh răng 7 quay theo nên nó phải tiến theo rãnh xoắn để tiến vào ăn khớp với vành bánh răng bánh đà, khi bánh răng 7 tiến sát đến ống chặn 6 thì dừng lại và bắt đầu truyền mômen kéo vành bánh răng bánh đà quay.
Sau khi động cơ ôtô đã khởi động được, tốc độ vòng quay của trục khuỷu cùng với vành bánh răng bánh đà tăng vọt ( khoảng 3000 vòng/phút ), lúc này vành bánh răng bánh đà trở thành chủ động kéo bánh răng 7 của khớp truyền động quay theo Do tỉ số truyền i = 1/10 nên bánh răng 7 quay nhanh hơn ống bị động 4, cho nên nó sẽ chuyển động theo đường ren trở về vị trí cũ và dừng lại nhờ chốt hãm và lò xo 8.
Lò xo 2 làm việc ở chế độ xoắn để truyền mômen rất lớn kéo vành bánh răng bánh đà quay, ngoài ra nó còn có nhiệm vụ làm giảm chấn động va đập khi các bánh răng bắt đầu vào ăn khớp với nhau. Ưu điểm của khớp truyền động quán tính là có kết cấu đơn giản, giá thành hạ nhưng các bánh răng phải chịu một lực va đập lớn khi vào ăn khớp với nhau, cho nên loại này chỉ dùng cho những máy khởi động có công suất không quá 1,2 HP.
2.10.2 Khớp li hợp một chiều
Hình 2.16 Cấu tạo khớp li hợp một chiều
1- ống lót; 2,6- vòng khoá; 3- vòng chặn; 4- lò xo; 5- khớp chặn; 7- lò xo giảm chấn; 8- vòng của bi đũa; 9- vỏ; 10- bi đũa; 11- mayơ của bánh răng; 12- bánh răng khởi động; 13- con đội; 14- lò xo con đội.
Khớp truyền động một chiều có thể di chuyển theo rãnh xoắn của trục máy khởi động Mayơ 8 được lắp trên ống lót 1 có rãnh xoắn bên trong Mayơ 8 có bốn rãnh hình nêm, trong các rãnh đó có bi đũa 10, các thỏi bi đũa bị ép vào phần hẹp của rãnh bằng con đội 13và lò xo 14 Bánh răng khởi động 12 được lắp đồng tâm với mayơ 11.
Khi đóng nguồn cấp cho máy khởi động, mômen được truyền từ ống lót 1 đến mayơ của bánh răng truyền động 11 bằng các bi đũa 10 Khi đó các thỏi bi đũa bị ép chặt giữa mayơ 11 và vòng bi 8 Khi động cơ ôtô đã khởi động được , mayơ của bánh răng khởi động trở thành bị động ( vành bánh răng bánh đà sẽ trở thành chủ động ) , các thỏi bi đũa không bị ép chặt nữa ( được quay tự do) và khớp truyền động trượt ra cắt li hợp.
Hình 3-19 Sơ đồ của rơle cài khớp
TÍNH TOÁN KĨ THUẬT HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG TRÊN XE TOYOTA VIOS
Tính toán các thông số cơ bản của máy khởi động
- Để động cơ có thể khởi động và đạt được số vòng quay nhỏ nhất để tự làm việc thì công suất máy khởi động phải lớn hơn công suất tổn hao cơ giới Nm.
- Công suất tổn hao cơ giới Nm bao gồm tổn hao do ma sát giữa piston, vòng xéc măng với thành xylanh; ma sát trong các ổ trục; tổn hao cho các hành trình bơm;…
3.1.1 Tính áp suất chỉ thị trung bình p i
- pi [N/m 2 ] : Áp suất chỉ thị trung bình
- pa [N/m 2 ] : Áp suất cuối quá trình nạp Đối với động cơ bốn kỳ không tăng áp: pa = (0,80,9).pk
Với pk [N/m 2 ] là áp suất môi chất ở trước xupáp nạp Đối với động cơ không tăng áp có thể coi gần đúng: pk p0 = 0,1 [MN/m 2 ] = 10 5 [N/m 2 ] Chọn pa = 0,8.pk = 0,8.10 5 [N/m 2 ]
- : Tỷ số nén của động cơ, theo đề = 20,2
- n1 : Chỉ số nén đa biến trung bình
- n2 : Chỉ số giãn nở đa biến trung bình
Theo [4] đối với động cơ diesel ôtô, máy kéo thì n2 1,14 1,23
- : Hệ số tăng áp khi cháy của động cơ Đối với động cơ diesel = 1,2 2,4 Chọn = 2.
- : Hệ số giãn nở khi cháy của động cơ Đối với động cơ diesel = 1,2 1,7 Chọn = 1,7.
- : Hệ số giãn nở trong quá trình giãn nở của động cơ
- Thay các giá trị vào biểu thức (3.1), ta có:
3.1.2 Tính áp suất tổn hao cơ giới trung bình p m
- pm [N/m 2 ] : Áp suất tổn hao cơ giới trung bình
m = 0,63 0,93 Đối với động cơ diesel, chọn m = 0,63.
- pi [N/m 2 ] : Áp suất chỉ thị trung bình, pi = 1078270,92 [N/ m 2 ].
- Thay các giá trị vào biểu thức (3.3) ta có : pm = (1- 0,63) 1078270,92
3.1.3 Tính công suất tổn hao cơ giới N m
- Nm [w] : Công suất tổn hao cơ giới
- pm [N/m 2 ] : Áp suất tổn hao cơ giới
- Vh [m 3 ] : Thể tích công tác của xylanh
- i : Số xylanh của động cơ Theo đề i = 6
- n [v/ph] : Số vòng quay nhỏ nhất để động cơ khởi động n 43 [v/ph].
- : Số kỳ của động cơ Theo đề = 4.
- Thay các giá trị vào biểu thức (3.4) ta có:
Tính công suất máy khởi động
- Công suất cần thiết để khởi động:
- Công suất máy khởi động:
Với đc = 0,7 0,75 : Hiệu suất máy khởi động
- Với Nđc của máy khởi động như trên, ta chọn máy khởi động của xe ôtô Mitsubishi Pajero, kí hiệu MXS229 với các thông số như sau:
+ Chiều dài tổng thể : 207 [mm]
+ Số bánh răng Bendix : 8 [răng]
+ Đường kính bánh răng Bendix : 27 [mm]
+ Khoảng dịch chuyển bánh răng : 17 [mm]
3.1.5 Tính ắc quy cho máy khởi động
- Dung lượng ắc quy phụ thuộc lớn vào dòng phóng Phóng dòng càng lớn thì dung lượng càng giảm, tuân theo định luật: n
+ Q [Ah] : Dung lượng ắc quy khi khởi động
+ Ip [A] : Dòng điện phóng của ắc quy
+ n : Hằng số tùy thuộc vào loại ắc quy Đối với ắc quy chì thì n = 1,4.
+ tp [giờ] : Thời gian phóng điện của ắc quy
Với 10 lần khởi động, thời gian khởi động mỗi lần từ 510 [s], ta có: tp = 50 100 [s] Chọn tp = 100 [s].
- Từ phương trình (3.9) ta có:
- Với 10 lần khởi động thì dung lượng ắc quy giảm đi 50%, do đó dung lượng ắc quy cần thiết khi khởi động động cơ là:
- Chọn ắc quy cho xe ôtô du lịch với các thông số sau:
BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA MÁY KHỞI ĐỘNG
Kiểm tra 1 số hư hỏng thường gặp đối với hệ thống khởi động
4.1.1 Đèn báo nạp sáng tối nhưng bấm nút khởi động thì động cơ không quay
Nguyên nhân là do không có điện vào máy khởi động do hở mạch tại công tắc từ trong máy, rơle, cầu chì Để khắc phục kiểm tra ta dùng đồng hồ điện vạn năng kiểm tra mạch điện khởi động theo cách phân đoạn
Kiểm tra hở mạch Đo điện trở giữa dây dẫn và đầu chổi than phía Stato.
Hình 3.1 Kiểm tra chổi than Điện trở tiêu chuẩn là dưới 1Ω), sụt áp ở vùng tiếp xúc giữa Nếu kết quả không như tiêu chuẩn, thay cụm càng khởi động
Kiểm tra cụm công tắc từ.
Kiểm tra cuộn kéo: Đo điện trở giữa các cực 50 và Điện trở tiêu chuẩn là dưới 1Ω), sụt áp ở vùng tiếp xúc giữa.
Hình 3.2 kiểm tra cuộn kéo
Nếu kết quả không như tiêu chuẩn ta thay cụm công tắc từ
Hình 3.3 Kiểm tra cuộn giữ Đo điện trở giữa các cực 50 và thân công tắc từ. Điện trở tiêu chuẩn là dưới 2Ω), sụt áp ở vùng tiếp xúc giữa.
Nếu kết quả không như tiêu chuẩn ta phải thay công tắc từ
4.1.2 Đèn sáng lờ mờ nhưng động cơ không quay
Nguyên nhân là do acquy yếu hoặc chập mạch trong máy khởi động, bánh răng khởi động bị trượt hoặc do mạch khởi động có điện trở lớn.
Ta tiến hành kiểm tra nạp ắc quy và sửa chữa máy khởi động, thay thế chi tiết hỏng, làm sạch cổ góp điện và chổi than.
Kiểm tra hở mạch cổ góp. Đo điện trở giữa hai đoạn dây bất kỳ của cổ góp. Điện trở tiêu chuẩn là dưới 1Ω), sụt áp ở vùng tiếp xúc giữa.
Nếu kết quả không như tiêu chuẩn ta phải thay ro to.
Kiểm tra ngắn mạch của cổ góp. Đo điện trở của một đoạn cổ góp và lõi của roto Điện trở tiêu chuẩn là dưới 10kΩ), sụt áp ở vùng tiếp xúc giữa trở lên Nếu kết quả không như tiêu chuẩn ta thay rôto
Kiểm tra bề mặt cổ góp không bị bẩn hoặc cháy, nếu bề mặt bị bẩn ta dùng giấy ráp hoặc dùng máy tiện.
Kiểm tra độ đảo của cổ góp Đặt cổ góp lên khối chữ v dùng đồng hố so đo độ đảo của cổ góp Độ đảo lớn nhất là 0.05 mm
Nếu độ đảo cổ góp lớn hơn giá trị lớn nhất ta gia công lại bằng máy tiện Đo đường kính cổ góp. Đường kích lớn nhất là 28 mm. Đường kính nhỏ nhất là 27 mm.
Nếu đường kính nhỏ hơn giá trị nhỏ nhất hay thay thế cụm ro to. Đo chiều sâu rãnh cắt của cổ góp.
Chiều sâu tiêu chuẩn 0.6mm.
Chiều sâu nhỏ nhất 0.2mm
Nếu chiều sâu của rãnh cắt nhỏ hơn giá trị nhỏ nhất hãy sửa nó bằng lưỡi cưa.
Kiểm tra cụm giá đỡ chổi than
Dùng thước cặp đo chiều dài chổi than
Chiều dài bạc tiêu chuẩn 14mm.
Chiều dài chổi than nhỏ nhất 9mm.
Nếu chiều dài nhỏ hơn giá trị nhỏ nhất hãy thay cụm giá đỡ chổi than và cụm càng máy khởi động.
Kiểm tra cách điện của chổi than Đo điện trở giữa cực (+) và (-) của các giá đỡ chổi than Điện trở tiêu chuẩn 10kΩ), sụt áp ở vùng tiếp xúc giữa trở lên.
Nếu kết quả không như tiêu chuẩn thay cụm giá đỡ chổi than.
Kiểm tra lò xo chổi than :
Dùng cân kéo đọc giá trị ngay khi lò xo chổi than tách ra khỏi lò xo chổi than.
Tải lắp lò xo tiêu chuẩn 13.7 đến 17.6 N
Tải lắp lò xo nhỏ nhất 8.8 N
Nếu tải lắp lò xo nhỏ hơn giá trị nhỏ nhất ta thay cụm giá đỡ chổi than.
4.1.3 Bánh răng khởi động tách ra khỏi vành răng bánh đà chậm sau khi khởi động và có tiếng ồn không bình thường khi khởi động
Nguyên nhân là do kẹt lõi sắt của rơle ly hợp một chiều hỏng hoặc kẹp trên trục roto, nặng gạt yếu.
Khe hở ăn khớp của bánh răng khởi động và vành răng bánh đà quá lớn
Kiểm tra ly hợp máy khởi động
Hình 3.4 Kiểm tra ly hợp máy khởi động
Quay bánh răng chủ động theo chiều kim đồng hồ và kiểm tra quay tự do của chúng Thử quay theo chiều ngược lại và kiểm tra nó xem có bị khóa không
Nếu cần ta có thể thay ly hợp máy khởi động
4.2 Tìm Pan trên từng chi tiết
Căn nguyên Phương pháp kiểm tra
* Máy khởi động không quay
(không có tiếng kêu của công tắc từ)
- Công tắc có thể bị pan.
- Động cơ có thể bị pan.
Kiểm tra công tắc từ:
- Hở mạch công tắc từ hoặc piston bị kẹt.
Thay thế công tăc từ.
Kiểm tra thông mạch động cơ điện (giữa cọc C và vỏ)
- Bề mặt cổ góp bị rỗ.
- Hở mạch trong phần ứng.
- Hở mạch trong cuộn dây kích (piston không được hút vì không có dòng qua cuộn hút).
Sửa chữa hoặc thay thế phần bị hư.
* Máy khởi động không quay
(có tiếng kêu của công tắc từ ).
Do còn nghe tiếng công tắc từ hoạt động nên cuộn hút và cuộn giữ còn tốt.
1/ Kiểm tra tình trạng tiếp xúc của tiếp điểm chính khi đóng, Kiểm tra xem điện áp tới cọc M và C có như nhau khi bắt đầu cấp điện cho máy khởi động kể cả đầu
2/ Kiểm tra cách điện của các chi tiết bên trong động cơ điện (tháo và kiểm tra).
- Cuộn kích bị chạm ra vỏ
- Phần ứng bị chậm ra vỏ
- Hư lớp cách điện giữa chổi than và giá giữ.
* Máy khởi động quay chậm.
Nguyên nhân Pan ở phần cơ và phần
1/ Máy khởi động đang khoá kiển tra ly hợp một chiều có bị trượt hay
- Ly hợp một chiuề bị trượt.
2/ Rà máy khởi động và kiểm tra các phần bên trong.
- Phần cơ của motor điện: Ổ lăn tiếp xúc giữa phần ứng và cực từ.
Sửa chữa hoặc thay thế.
* Động cơ không nổ mặc dù máy khởi động quay.
Do đề còn tốt nên mạch điện của nó không bị hỏng, Khả năng Pan ở phần
Kiểm tra sự trượt của ly hợp một chiều trong thử nghiệm chế độ hãm chặt.
- Bánh răng bendix không vàokhớp với vòng răng bánh đà.
-Thay thế ly hợp một chiều.-Thay thế ly hợp một chiều.-Thay đòn dẫn động. truyền động cơ khí.
Chắc chắn có Pan về cơ.
Rà máy khởi động và kiểm tra từng chi tiết.
-Vòng bi bị xước hoặc rỗ.
Thay vòng bi và ống lót.
-Đỉnh răng của bánh răng bendix bị mòn.
-Ly hợp một chiều bị kẹt.
-Khớp xoắn ốc khó trượt.
Có một Pan về điện vì piston không được giữ.
Kiểm tra công tắc từ, Tháo cọc
C và kiểm tra thông mạch giữa cọc 50 và vỏ.
-Hở mạch cuộn giữ piston được cuộn hút kéo vào nhưng sau đó bị trả lại vì dòng không qua cuộn hút nữa khi tiếp điểm đóng gây
Thay công tắc từ. ra tiếng kêu lạch cạch liên tục.
Thông qua đồ án tốt nghiệp “ Khai thác kĩ thuật hệ thống khởi động đọng cơ trên xe Toyota Vios” lần này, em đã hiểu hơn về các hệ thống khởi động, nguyên lý làm việc cũng như ưu nhược điểm của từng loại hệ thống khởi động Biết được cấu tạo của một hệ thống khởi động điện, các bộ phận chính của nó Ngoài ra em còn ứng dụng vào việc tính toán và lựa chọn hệ thống khởi động theo số liệu mà đồ án được giao.
Hiện nay, công nghệ trên ôtô ngày càng phát triển và hiện đại hơn Do vậy việc tìm hiểu chuyên sâu một hệ thống trên ôtô thông qua đồ án môn học lần này mà tiêu biểu là hệ thống khởi động là một bài học rất quý giá đối với em cũng như phát triển thêm kiến thức về chuyên ngành cho mình.
[1] Nguyễn Văn Chất (2006), Giáo trình trang bị điện ôtô, NXB Giáo dục, Hà Nội.
[2] PGS-TS.Đỗ Văn Dũng (2007), Hệ thống điện và điện tử trên ôtô hiện đại - Hệ thống điện động cơ, TP Hồ Chí Minh.
[3] ThS.Phạm Quốc Thái (2009), Trang bị điện và điện tử trên động cơ đốt trong, Giáo trình nội bộ Đại học Bách khoa Đà
[4] GS-TS.Nguyễn Tất Tiến (2000), Nguyên lý động cơ đốt trong, NXB Giáo dục, Hà Nội.
[5] TS.Nguyễn Hoàng Việt (2000), Trang bị điện và điện tử trên ôtô, Giáo trình nội bộ Đại học Bách khoa Đà Nẵng.