Tiểu luận tốt nghiệp Đại học chuyên ngành công nghệ kỹ thuật Ô tô Đề tài nghiên cứu hệ thống Điện Động cơ trên xe mazda 3

Các tập đoàn ô tôtrên thế giới đã và đang cố gắng chế tạo ra những chiếc ôtô không những hoàn hảo vềmặt kỹ thuật mà còn đảm bảo tính an toàn và tiện nghi cho tài xế và hành khách..Việc n

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VĨNH LONG

KHOA KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ Ô TÔ

TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG ĐIỆN ĐỘNG CƠ

TRÊN XE MAZDA 3

CBHD: TS Mai Phước Trải SVTH: Nguyễn Duy Lâm MSSV: 21001143

Vĩnh Long, năm 2024

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VĨNH LONG

KHOA KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ Ô TÔ

TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CHUYÊN

NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG ĐIỆN ĐỘNG CƠ

TRÊN XE MAZDA 3

CBHD: TS Mai Phước Trải SVTH: Nguyễn Duy Lâm MSSV: 21001143

Vĩnh Long, năm 2024

NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ ĐIỂM CỦA NGƯỜI HƯỚNG DẪN

- Ý thức thực hiện:

- Nội dung thực hiện:

- Hình thức trình bày:

- Tổng hợp kết quả:

 Tổ chức báo cáo trước hội đồng

Tổ chức chấm thuyết minh

Vĩnh Long, ngày……tháng… năm 2024

Giảng viên hướng dẫn

TS Mai Phước Trải

NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ ĐIỂM CỦA NGƯỜI PHẢN BIỆN

- Ý thức thực hiện:

- Nội dung thực hiện:

- Hình thức trình bày:

- Tổng hợp kết quả:

Vĩnh Long, ngày……tháng… năm 2024

Giảng viên phản biện

LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian thực hiện tiểu luận tốt nghiệp, em đã nhận được nhiều sự giúp

đỡ, đóng góp ý kiến và hỗ trợ của thầy Tiểu luận tốt nghiệp là một phần rất quan trọngtrong quá trình học, qua đó tôi có thể tự tìm hiểu và biết rõ hơn về hệ thống điện động

cơ cũng như cách trình bày tiểu luận tốt nghiệp Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đếnGiáo viên hướng dẫn người đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo tôi trong suốt quá trình thựchiện tiểu luận tốt nghiệp để hoàn thành tốt bài tiểu luận của mình

Với đề tài tốt nghiệp “Nghiên cứu hệ thống điện động cơ trên xe MAZDA 3”,

đây là một đề tài tuy không mới, nhưng mang lại cho em rất nhiều kiến thức, giúp emphát triển tư duy tìm hiểu, nghiên cứu của bản thân Trong quá trình tìm hiểu vànghiên cứu đề tài mặc dù em có gặp nhiều khó khăn nhưng nhờ sự giúp đỡ, hướng dẫn

tận tình của thầy Mai Phước Trải nên em đã từng bước hoàn thành đề tài của mình.

Do kiến thức em còn hạn chế, nên khi hoàn thành đề tài còn nhiều sai sót trongcách trình bày cũng như nội dung Em rất mong nhận được sự chỉ bảo, nhận xét từ quýthầy cô để em hoàn thiện kiến thức của mình hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

MỤC LỤC

DANH MỤC BẢNG

DANH MỤC HÌNH ẢNH

1 Lý do chọn đề tài

Mở đầu

Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹthuật, ngành công nghiệp ô tô đã có những sự phát triển vượt bậc Các tập đoàn ô tôtrên thế giới đã và đang cố gắng chế tạo ra những chiếc ôtô không những hoàn hảo vềmặt kỹ thuật mà còn đảm bảo tính an toàn và tiện nghi cho tài xế và hành khách Việc nghiên cứu sâu về hệ thống điện ô tô là vô cùng cần thiết, không chỉ để hiểu

rõ hơn về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của xe mà còn để nâng cao khả năng bảo trì,sửa chữa và phát triển các công nghệ mới

Với mục tiêu làm sáng tỏ cấu tạo, nguyên lý hoạt động và đánh giá hiệu suất của

hệ thống điện động cơ trên ô tô, tôi đã chọn đề tài “Nghiên cứu hệ thống điện động cơ trên xe MAZDA 3 1.5L” để thực hiện bài báo tốt nghiệp.

MAZDA 3 1.5L, với thiết kế nhỏ gọn, tiết kiệm nhiên liệu và được trang bị nhiềutính năng tiện nghi, là một trong những mẫu xe được ưa chuộng tại Việt Nam Việcnghiên cứu hệ thống điện động cơ trên mẫu xe này sẽ giúp tôi có cái nhìn tổng quan vềcông nghệ ô tô hiện đại và đóng góp vào việc phát triển nguồn nhân lực chất lượng cao

trong lĩnh vực ô tô tại Việt Nam

Em cũng mong với đề tài này sẽ là một cuốn tài liệu bổ ích cho chúng ta có cáinhìn khái quát về hệ thống điện động cơ trên xe đơn giản nhất, có thể tiến hành sửachửa, tháo lắp, khai thác có hiệu quả.

2 Mục tiêu đề tài

- Tổng quan hệ thống điện động cơ trên ô tô

- Hệ thống điện động cơ trên MAZDA 3 1.5L

- Quy trình tháo lắp hệ thống điện động cơ trên xe MAZDA 3 1.5L

- Quy trình kiểm tra, chẩn đoán, bảo dưỡng, sửa chữa hệ thống điện động cơ trên MAZDA 3 1.5L

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống điện động cơ trên xe MAZDA 3 1.5L

- Phạm vi nghiên cứu: Hệ thống điện động cơ ô tô và điện động cơ trên xe

MAZDA 3 1.5L

- Chẩn đoán hư hỏng, các yếu tố ảnh hưởng, sửa chữa hệ thống hệ thống điệnđộng cơ trên xe MAZDA 3 1.5L

4 Phương pháp nghiên cứu đề tài

- Tổng hợp kiến thức lý thuyết về hệ thống điện động cơ

- Phương pháp nghiên cứu tài liệu hệ thống điện động cơ

- Phương pháp nghiên cứu thực tiễn về hệ thống điện động cơ

- Phương pháp phân tích suy luận về hệ thống điện động cơ

- Phương pháp thống kê mô tả, tổng hợp các kết quả nghiên cứu hệ

- Nội dung nghiên cứu giúp phục vụ cho học tập và góp phần tạo nên nhưng kiếnthức nền áp dụng vào công việc sau này làm tăng giá trị bản thân

6 Bố cục của tiểu luận

- Mở đầu

- Chương 1 Tổng quan về hệ thống điện động cơ trên ô tô

- Chương 2 Hệ thống điện động cơ trên xe MAZDA 3 1.5L

- Chương 3 Quy trình tháo lắp hệ thống điện động cơ trên MAZDA 3 1.5L

- Chương 4 Quy trình kiểm tra, bảo dưỡng hệ điện động cơ trên xe MAZDA 31.5L

- Kết luận

- Kiến nghị

PHẦN II: NỘI DUNG CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN ĐỘNG

CƠ TRÊN

Ô TÔ1.1 TỔNG QUAN

Hệ thống điện động cơ ô tô đã trải qua một quá trình phát triển lâu dài và khôngngừng đổi mới Từ những hệ thống đơn giản ban đầu, ngày nay chúng ta đã có những

hệ thống điện hiện đại, thông minh và hiệu quả Sự phát triển của hệ thống điện khôngchỉ làm tăng sự tiện nghi và an toàn cho người lái mà còn góp phần bảo vệ môi trường

* Tổng quan hệ thống cung cấp điện

Hệ thống khởi động (starting system): Bao gồm accu, máy khởi động điện

(starting motor), các relay điều khiển và relay bảo vệ khởi động Đối với động cơdiesel có trang bị thêm hệ thống xông máy (glow system)

Hệ thống cung cấp điện (charging system): Gồm accu, máy phát điện

(alternators), bộ điểu chỉnh điện áp điện (voltage regulator), các relay và đèn báo nạp

Hệ thống đánh lửa (Ignition system): Bao gồm các bộ phận chính như accu,

khóa điện (ignition switch), bộ chia điện (distributor), biến áp đánh lửa hay bobine(ignition coils), hộp điều khiển đánh lửa (igniter), bougie (spark plugs)

Hệ thống điều khiển động cơ (engine control system): Gồm các cảm biến điều

khiển xăng, lửa, góc phối cam, ga tự động (cruise control) Ngoài ra, trên các động cơdiesel ngày nay thường sử dụng hệ thống điều khiển nhiên liệu bằng điện tử (EDC –electronic diesel control hoặc common rail injection)

* Các yêu cầu kỹ thuật đối với hệ thống điện

Nhiệt độ làm việc:

+ Ở vùng lạnh và cực lạnh (-40oC) như ở Nga, Canada…

+ Ở vùng ôn đới (20oC) như ở Nhật Bản, Mỹ, châu Âu …

+ Khí hậu nhiệt đới như ở Việt Nam các nước Đông Nam Á, châu Phi…

+ Loại đặc biệt thường dùng cho các xe quân sự sử dụng cho tất cả mọi vùng khíhậu

Sự rung xóc: Các bộ phận điện trên ô tô phải chịu sự rung xóc với tần số từ 50 đến

250 Hz, chịu được lực với gia tốc 150m/s2

Điện áp: Các thiết bị điện ô tô phải chịu được xung điện áp cao với biên độ lên đến

vài trăm volt

Độ ẩm: Các thiết bị điện phải chịu được độ ẩm cao thường có ở các nước nhiệt đới Nhiễu điện từ: Các thiết bị điện và điện tử phải chịu được nhiễu điện từ xuất phát từ

hệ thống đánh lửa hoặc các nguồn khác

Độ bền: Các hệ thống điện trên ô tô phải được hoạt động tốt trong khoảng 0,9  1,25 U định mức (Uđm = 14 V hoặc 28V) ít nhất trong thời gian bảo hành của xe

Bảng 1.1: Các ký hiệu trong sơ đồ mạch điện

Relay thường đóng

Relay thườngmở

Cầu chì Dây chảy

1.1 Ắc-quy

Hình 1.1 Ắc-quy axit – chì

Accu khởi động còn cung cấp điện cho các tải điện quan trọng khác trong hệthống điện, cung cấp từng phần hoặc toàn bộ trong trường hợp động cơ chưa làmviệc hoặc đã làm việc mà máy phát điện chưa phát đủ công suất (động cơ đang làmviệc ở chế độ số vòng quay thấp): cung cấp điện cho đèn đậu (parking lights), radiocassette, CD, các bộ nhớ (đồng hồ, hộp điều khiển…), hệ thống báo động…

Ngoài ra, accu còn đóng vai trò bộ lọc và ổn định điện thế trong hệ thốngđiện ôtô khi điện áp máy phát dao động

Điện áp cung cấp cho accu là 6V, 12V hoặc 24V Điện áp accu thường là 12Vđối với xe du lịch hoặc 24V đối với xe tải Muốn điện áp cao hơn ta đấu nối tiếp cácaccu 12V lại với nhau

* Accu cung cấp điện khi:

+ Động cơ ngừng hoạt động: Điện từ bình accu được sử dụng để chiếu sáng,

dùng cho các thiết bị điện phụ, hoặc là các thiết bị điện khác khi động cơ khônghoạt động

+ Động cơ khởi động: Điện từ bình accu được dùng cho máy khởi động và

cung cấp dòng điện cho hệ thống đánh lửa trong suốt thời gian động cơ đang khởiđộng Việc khởi động động cơ là chức năng quan trọng nhất của accu

+ Động cơ đang hoạt động: Điện từ bình accu có thể cần thiết để hỗ trợ cho

hệ thống nạp khi nhu cầu về tải điện trên xe vượt qua khả năng của hệ thống nạp

Cả accu và máy phát đều cấp điện khi nhu cầu đòi hỏi cao

+ Khởi động động cơ: Cung cấp điện để khởi động động cơ.

+ Cung cấp năng lượng cho thiết bị: Đảm bảo điện cho đèn, điều hòa và thiết bị giải trí khi động cơ không hoạt động

+ Sạc lại: Được sạc bởi máy phát điện trong quá trình vận hành

+ Hỗ trợ hệ thống điện tử: Cung cấp điện ổn định cho các cảm biến và hệ thống

an toàn

+ Bảo vệ điện áp: Duy trì điện áp ổn định, ngăn ngừa hư hỏng thiết bị

+ Hỗ trợ khởi động thông minh: Đóng vai trò trong các hệ thống khởi động từxa

+ Dự trữ năng lượng: Lưu trữ năng lượng cho xe hybrid hoặc điện

b) Phân loại accu

Trên ôtô có thể sử dụng hai loại accu để khởi động: accu axít và accu kiềm.Nhưng thông dụng nhất từ trước đến nay vẫn là accu axit, vì so với accu kiềm nó

có sức điện động của mỗi cặp bản cực cao hơn, có điện trở trong nhỏ và đảm bảochế độ khởi động tốt, mặc dù accu kiềm cũng có khá nhiều ưu điểm

c) Yêu cầu của accu

Dung lượng accu phải đủ để cung cấp năng lượng cho tất cả các thiết bị trên

xe trong thời gian mong muốn Dung lượng thường được đo bằng Ampere-hour(Ah) Hầu hết xe ô tô sử dụng accu 12V Đảm bảo accu có điện áp đúng theo yêucầu của xe

Accu cần phù hợp với khoang chứa accu của xe, tránh gây ra vấn đề lắp đặt.Accu cần được kiểm tra thường xuyên để đảm bảo không bị rỉ sét, hết điện,hoặc hỏng hóc Nhiệt độ accu phải đảm bảo có thể hoạt động tốt trong các điều kiệnnhiệt độ mà xe sẽ gặp phải

1.1.2 Cấu tạo và quá trình điện hóa ắc quy chì – axit

a) Cấu tạo accu

Một bình accu trên ô tô bao gồm một dung dịch acid sunfuric loãng và các bảncực âm, dương Khi các bản cực được làm từ chì hoặc vật liệu có nguồn gốc từ chìthìnó được gọi là accu chì-acid

Một bình accu được chia thành nhiều ngăn (accu trên ôtô thường có 6 ngăn),mỗi một ngăn có nhiều bản cực, tất cả được nhúng trong dung dịch điện phân

Hình 1.2 Cấu tạo accu

* Cấu tạo của một ngăn

Hình 1.3 Cấu tạo một accu đơn

Cơ sở cho hoạt động accu là các ngăn accu Các bản cực âm và bản cực dươngđược nối riêng rẽ với nhau Các nhóm bản cực âm và bản cực dương này được đặtxen kẽ với nhau và ngăn cách bằng các tấm ngăn có lỗ thông nhỏ Kết hợp vớinhau, các bản cực và tấm ngăn tạo nên một ngăn của accu

Vật liệu hoạt tính được trái lên ơt bản cực dương là chì oxide (PbO2) và ở bản cực

âm là chì xốp (Pb)

Hình 1.4 Cấu tạo của bản cực

* Chất điện phân

Chất điện phân trong bình accu là hỗn hợp 36% acid sulfuric (H2SO4) và64% nước cất (H2O) Dung dịch điện phân trên accu ngày nay có tỷ trọng là 1.270g/cm3 (ở 200 C) khi nạp đầy Tỷ trọng là trọng lượng của một thể tích chất lỏng sosánh với trọng lượng của nước với cùng một thể tích Tỷ trọng càng cao thì chấtlỏng càng đặc

Hình 1.5 Chất điện phân

* Những cẩn trọng khi sử dụng accu: Chất điện phân trong bình accu là hỗn

hợp của acid sulfuric và nước Acid sulfuric thì có tính ăn mòn rất cao và có thểgây thương tích trên da và mắt Luôn luôn mang đồ bảo hộ khi tiếp xúc với bìnhaccu Khi bị dung dịch acid dính vào tay phải rửa ngay bằng nhiều nước, khi văngvào mắt phải rửa bằng nước ngay và khám y tế càng sớm càng tốt Khi nạp accu,khí Hydrogeneđược giải phóng vì vậy phải tránh xa ngọn lửa và tia lửa điện nếukhông có thể gây ra cháy nổ nghiêm trọng

* Vỏ Accu

Vỏ accu giữ các điện cực và các ngăn riêng rẽ của bình accu Nó được

chia thành6 phần hay 6 ngăn Các bản cực được đặt trên các gờ đỡ, giúp cho

các bản cực khôngbị ngắn mạch khi có vật liệu hoạt tính rơi xuống đáy accu

Vỏ được làm từ polypropylen, cao su cứng, và plastic Một vài nhà sản xuất

làm vỏ accu có thể nhìn xuyên qua để có thể nhìn thấy được mực dung dịch

điện phân mà không cần mở nắp accu Đối với loại này thường có hai đường

để chỉ mực thấp (lower) và cao (upper) bên ngoài vỏ

* Dãy nắp thông hơi:

Hầu hết các accu ngày nay thiết kế một dãy nắp thông hơi để có thể chụpchonhiều ngăn Dãy nắp thông hơi được thiết kế để hơi acid ngưng tụ và rơi trở lạiaccu và cho phép hydrogene bay hơi

Hình 1.8 Dãy nắp thông hơi

*Cọc Accu:

Có 3 loại cọc bình accu được sử dụng, loại đỉnh, loại cạnh và loại L Loại trênđỉnh thông dụng nhất trên ô tô Loại cạnh là loại đặc trưng của hãng GeneralMotors, loại L được dùng trên tàu thuỷ

Hình 1.9 Cọc Accu

*Ký hiệu trên cọc accu:

Ký hiệu trên cọc accu để nhận biết cực dương

hay âm Thông thường, ký hiệu (+) để chỉ cực

dương, (-) để chỉ cực âm Đôi khi, các ký hiệu

"POS" và "NEG" cũng được sử dụng để ký hiệu cực

dương và cực âm Trên loại accu có cọc là loại đỉnh,

đầu của cọc dương thường lớn hơn cực âm, mục

đích để dễ phân biệt

Hình 1.10 Ký hiệu cọc accu

* Hoạt động của một ngăn

Hai kim loại không giống nhau đặt trong dung dịch acid sẽ sinh ra hiệu điệnthế giữa hai cực Cực dương làm bằng chì oxide PbO2, cực âm làm bằng chì Pb.Dung dịch điện phân là hỗn hợp acid sunfuric và nước

Hình 1.12 Hoạt động accu

Accu chứa điện ở dạng hoá năng Thông qua phản ứng hoá học, accu sinh ra

và giải phóng điện vì các nhu cầu của hệ thống điện và các thiết bị điện Khi accumất đi hoá năng trong quá trình này, accu cần được nạp điện lại bằng máy phát.Bằng dòng điện ngược đi qua accu, quá trình hoá học được phục hồi, vì vậy nạpcho bình accu.Chu trình phóng nạp được lặp lại liên tục và được gọi là chu trìnhcủa accu

Mỗi một ngăn có điện áp xấp xỉ 2.1V không xét đến kích cỡ và số lượng cácbản cực Accu trên ô tô có 6 ngăn nối tiếp với nhau, sinh ra điện áp 12.6 V

c) Các quá trình điện hóa trong accu

Hình 1.13 Qúa trình điện hóa trong accu

Trong accu thường xảy ra hai quá trình hóa học thuận nghịch đặc trưng là quátrình nạp và phóng điện, và được thể hiện dưới dạng phương trình sau:

PbO2 + Pb + 2H2SO42PbSO4 + 2H2OTrong quá trình phóng điện, hai bản cực từ PbO2 và Pb biến thành PbSO4.Như vậy khi phóng điện, axit sunfuric bị hấp thụ để tạo thành sunfat chì, còn nướcđược tạo ra, do đó, nồng độ dung dịch H2SO4 giảm

Sự thay đổi nồng độ dung dịch điện phân trong quá trình phóng và nạp làmộttrong những dấu hiệu để xác định mức phóng điện của accu trong sử dụng.Khi nạp điện, nhờ nguồn điện nạp mà ở mạch ngoài các điện tử “e” chuyểnđộng từ các bản cực âm đến các bản cực dương, đó là dòng điện nạp In

Khi phóng điện, dưới tác dụng của sức điện động riêng của ắc quy các điện

tử “e” sẽ chuyển động theo hướng ngược lại và tạo thành dòng điện phóng Ip

Khi ắc quy được nạp no, chất tác dụng ở các bản cực dương là PbO2, còn cácbản cực dương là Pb Khi phóng điện, chất tác dụng ở cả hai bản cực đều trở thànhsunfat chì PbSO4 có dạng tinh thể nhỏ

Hình 1.14 Qúa trình nạp phóngtrong accu

Đây là một bộ phận vô cùng quan trọng, không thể thiếu trên các xe ô tô Mangđến một sự tiện nghi trong suốt quá trình vận hành và sử dụng cũng như đảm bảo độ

an toàn cho tài xế trong khi lái xe Vì thế, trên mỗi ô tô sẽ được trang bị thêm một số

hệ thống điện và thiết bị điện

Hệ thống cung cấp điện có nhiệm vụ cung cấp năng lượng điện cho các phụ tảivới một hiệu điện thế ổn định ở mọi điều kiện làm việc của ôtô máy kéo

Hệ thống cung cấp điện bao gồm các thiết bị chủ yếu: Accu, máy phát điện và bộđiều chỉnh điện

1.2.2 Cấu tạo

Roto (Phần ứng): Bộ phận chủ chốt tạo ra dòng điện xoay chiều bằng cách biến

đổi cơ năng thành điện năng Roto được cấu tạo từ thép non bao gồm: cuộn dây kích

từ và các vòng tiếp điện tạo ra nam châm điện khi kích từ hoạt động

Stato (Phần cảm): Là phần ống ghép từ lá thép chứa cuộn dây ứng điện và chịu

trách nhiệm tạo nhiệt độ, thường được bảo vệ bằng phần vỏ cách điện

Điode: Bộ phận chuyển đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều,

định hình hệ thống năng lượng

Quạt làm mát: Có thể đặt ở trong hoặc ngoài máy phát, quạt làm mát đảm bảo an

toàn cho các bộ phận khi máy hoạt động bằng cách tản nhiệt, ngăn chặn sự nóng lênquá mức

Chổi than và cổ góp: Giảm điện trở và tiếp xúc bên trong máy phát, đảm bảo dòng

điện ổn định và ngăn chặn sự ăn mòn

Bộ chỉnh lưu: Chuyển đổi dòng điện 3 pha thành dòng điện một chiều.

Bộ điều áp (Tiết chế): Duy trì điện áp ổn định, hạn chế ảnh hưởng của biến động

Bộ chỉnh lưu chuyển đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều.

Bộ tiết chế vi mạch duy trì điện áp ổn định, hạn chế ảnh hưởng của tốc độ động cơ

và biến động đột ngột của dòng điện

Dòng điện một chiều được cung cấp cho các thiết bị điện trên xe và sạc lại accu

- Khi bạn khởi động động cơ nó không thể tự quay với công suất của nó Trướckhi tia lửa điện xuất hiện ta phải dùng lực từ bên ngoài để làm quay động cơ Máykhởi động thực hiện công việc này Máy khởi động sẽ ngừng hoạt động khi động cơ đãnổ

- Cả hai hệ thống được điều khiển bởi công tắc máy và được bảo vệ qua cầuchì.Trên một số dòng xe, một rơrle khởi động đựơc dùng để khởi động mạch điềukhiển.Trên xe hộp số tự động có một công tắc khởi động trung gian ngăn trường hợpkhởi động xe khi đang cài số.Trên xe hộp số thường có công tắc ly hợp ngăn trườnghợp khởi động xe mà không đạp ly hợp.Trên các dòng xe đặc biệt có công tắc an toàncho phép xe khởi động trên đường đồi dốc mà không cần đạp ly hợp

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 motorkhởi 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 hiệnnay.Một công tắc từ công suất lớn hay Solenoid sẽ đóng mở motor.Nó là thành phầncủa cả hai mạch điều khiển và mạch motor

Hình 1.17 Vị trí làm việc máy khởi động

- Vì động cơ đốt trong không thể tự khởi động nên cần phải có một ngoại lực đểkhởi động nó Để khởi động động cơ, máy khởi động làm quay trục khuỷu thông quavành răng Máy khởi động cần phải tạo ra moment lớn từ nguồn điện của accu đồngthời phải gọn nhẹ Vì lí do này người ta dùng motor điện một chiều trong máy khởiđộng Để khởi động động cơ thì trục khuỷu phải quay nhanh hơn tốc độ quay tối thiểu.Tốc độ quay tối thiểu để khởi động động cơ khác nhau tuỳ theo cấu trúc động cơ vàtình trạng hoạt động, thường từ 40 - 60 vòng/ phút đối với động cơ xăng và từ 80 - 100vòng/phút đối với động cơ diesel

1.3.2 Sơ đồ tổng quan hệ thống khởi động

Hệ thống khởi động bao gồm : máy khởi động (động cơ điện), ắc quy và mạchkhởi động ( trong mạch khởi động gồm có dây nối từ ăc quy đến máy khởi động ), rơlekéo đóng máy khởi động và công tắc ( khoá) khởi động Sơ đồ khối của hệ thống đượcminh hoạ hình 1.2

Hình 1.18 Sơ đồ tổng quan hệ thống khởi động

a) Nhiệm vụ

Hệ thống khởi động trên ô tô có nhiệm vụ khởi động động cơ bằng cách kéođộng cơ quay với tốc độ cần thiết, đảm bảo cho động cơ có thể tạo hòa khí và nénhòa 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 vàcủa động cơ diesel khoảng 100- 200 v/p

Hình 1.19 Sơ đồ mạch khởi động

b) Yêu cầu

Yêu cầu đối với hệ thống khởi động:

+ Máy khởi động phải quay được trục khuỷu động cơ với tốc độ thấp nhất mà động cơ có thể nổ được

+ Moment truyền động phải đủ để khởi động động cơ

+ Phải bảo đảm khởi động lại được nhiều lần

+ Nhiệt độ làm việc không được quá giới hạn cho phép

+ Tỉ số truyền từ bánh răng của máy khởi động và bánh răng của bánh đà nằm trong giới hạn từ 9 đến 18

c) Phân loại máy khởi động

* Loại giảm tốc

Hình 1.19 Máy khởi động loại giảm tốc

- Máy khởi động loại giảm tốc dùng motor tốc độ cao

- Máy khởi động loại giảm tốc làm tăng moment xoắn bằng cách giảm tốc độ quay của phần ứng lõi motor nhờ bộ truyền giảm tốc

- Piston của công tắc từ đẩy trực tiếp bánh răng chủ động đặt trên cùng một trục với nó vào ăn khớp với vành răng

*Máy khởi động loại đồng trục

Hình 1.20 Máy khởi động loại đồng trục

- Bánh răng bendix được đặt trên cùng một trục với lõi motor (phần ứng) và quay cùng tốc độ với lõi

- Cần dẫn động được nối với thanh đẩy của công tắc từ đẩy bánh răng chủ động

và làm cho nó ăn khớp với vành răng

* Máy khởi động loại bánh răng hành tinh

Hình 1.21 Máy khởi động loại bánh răng hành tinh

- Máy khởi động loại bánh răng hành tinh dùng bộ truyền hành tinh để giảmtốc độ quay của lõi (phần ứng) của motor

- Bánh răng bendix ăn khớp với vành răng thông qua cần dẫn động giống như trường hợp máy khởi động đồng trục

* Máy khởi động PS (Motor giảm tốc hành tinh-rotor thanh dẫn)

tinh

Hình 1.22 Máy khởi động loại PS

- Máy khởi động này sử dụng các nam châm vĩnh cửu đặt trong cuộn cảm

- Cơ cấu đóng ngắt hoạt động giống như máy khởi động loại bánh răng hành

1.3.4.Cấu tạo máy khởi động

Máy khởi động loại giảm tốc gồm có các bộ phận sau đây:

1 Công tắc từ

2 Phần ứng (lõi của motor khởi động)

4 Vỏ máy khởi động

4 Chổi than và giá đỡ chổi than

5 Bộ truyền bánh răng giảm tốc

6 Li hợp khởi động

7 Bánh răng bendix và then xoắn

Hình 1.23 Các bộ phận của máy khởi động

a) Công tắc từ

Hình 1.24 Công tắc từ

Công tắc từ hoạt động như là một công tắc chính cho dòng điện chạy tới motor

và điều khiển bánh răng bendix bằng cách đẩy nó vào ăn khớp với vành răng khi bắtđầu khởi động và kéo nó ra sau khi khởi động Cuộn hút được quấn bằng dây có đườngkính lớn hơn cuộn giữ và lực điện từ của nó tạo ra lớn hơn lực điện từ được tạo ra bởicuộn giữ

Hình 1.26 Vỏ máy khởi động

d) Chổi than và giá đỡ chổi than

Chổi than được tì vào cổ góp của phần ứng bởi các lò xo để cho dòng điện đi từcuộn dây tới phần ứng theo một chiều nhất định Chổi than được làm từ hỗn hợpđồng- cácbon nên nó có tính dẫn điện tốt và khả năng chịu mài mòn lớn Các lò xochổi than nén vào cổ góp phần ứng và làm cho phần ứng dừng lại ngay sau khi máykhởi động bị ngắt

Hình 1.27 Chổi than và giá đỡ chổi than

e) Bộ truyền giảm tốc

Hình 1.28 Bộ truyền giảm tốc

Bộ truyền giảm tốc truyền lực quay của motor tới bánh răng bendix và làm tăngmoment xoắn bằng cách làm chậm tốc độ của motor.Làm giảm tốc độ quay củamotor với tỉ số là 1/3 -1/4 và nó có một li hợp khởi động ở bên trong

1.3.5 Nguyên lý hoạt động

* Chế độ hút vào

Khi bật khóa điện vị trí Start, dòng điện của accu vào cuộn giữ và cuộn hút Sau

đó dòng điện đi từ cuộn hút tới phần ứng thông qua cuộn cảm làm quay phần ứng vớitốc độ thấp

Việc tạo ra lực điện từ trong các cuộn giữ và cuộn hút làm từ hóa lõi cực và dovậy piston của công tắc từ bị kéo vào lõi cực của nam châm điện Nhờ sự hút này màbánh răng dẫn động khởi động dễ bị đẩy ra và ăn khớp với vành răng bánh đà

Hình 1.29: Máy khởi động ở chế độ hút vào

* Chế độ giữ

Khi công tắc chính bật lên thì không có dòng điện chạy qua cuộn giữ, cuộn cảm

và cuộn ứng nhận trực tiếp dòng điện từ accu Cuộn dây phần ứng sau đó bắt đầuquay với vận tốc cao và động cơ được khởi động Ở thời điểm này piston được giữnguyên tại vị trí chỉ nhờ lực điện từ của cuộn giữ vì không có lực điện từ chạy quacuộn hút

Hình 1.30: Máy khởi động ở chế độ giữ

* Chế độ trả về

Khi khóa điện được xoay từ vị trí START sang vị trí IG, dòng điện đi từ phía côngtắc chính tới cuộn giữ qua cuộn hút Ở vị trí này vị lực điện từ được tạo ra bởi cuộnhút và cuộn giữ triệt tiêu nhau nên không giữ được piston nữa Do đó piston bị kéo vềnhờ lò xo hồi vị và công tắc chính bị ngắt làm cho máy khởi động dừng lại

Hình 1.31: Máy khởi động ở chế độ trả về

1.4 Hệ thống đánh lửa

1.4.1 Nhiệm vụ

Hệ thống đánh lửa trên động cơ có nhiệm vụ biến dòng điện một chiều có hiệuđiện thế thấp (12 hoặc 24V) thành các xung điện thế cao (từ 15.000 đến 40.000V) Cácxung hiệu điện thế cao này sẽ được phân bố đến bugi của các xylanh đúng thời điểm

để tạo tia lửa điện cao thế đốt cháy hết lượng hòa khí, góp phần cải thân thiện môitrường tiết kiệm nhiên liệu cho người dùng

1.4.2 Phân loại, cấu tạo

a) Hệ thống đánh lửa kiểu vít lửa

Hệ thống đánh lửa kiểu vít lửa (hay còn gọi là hệ thống đánh lửa cơ học) là mộtloại hệ thống dùng để khởi động quá trình cháy trong động cơ đốt trong Hệ thốngnày thường được sử dụng trong các động cơ xe máy, ô tô cũ, và một số loại động cơcông nghiệp

Hình 1.32: Cấu tạo hệ thống đánh lửa dùng vít lửa

Hệ thống gồm các bộ phận chính như vít lửa, bugi và mạch điện Vít lửa là bộ phận tạo ra tia lửa điện để đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu và không khí trong buồng đốt

Chi phí cao: Lắp đặt và sửa chữa hệ thống điện tử thường tốn kém hơn so với

hệ thống cơ khí Hệ thống đòi hỏi hiểu biết kỹ thuật cao hơn để bảo trì và sửa chữa

c) Hệ thống đánh lửa bán dẫn có ECU điều khiển

Hệ thống đánh lửa bán dẫn có ECU điều khiển là một phần quan trọng trong cácđộng cơ hiện đại, giúp quản lý và tối ưu hóa quá trình đánh lửa Đây là một trongnhững cải tiến lớn trong công nghệ động cơ, mang lại hiệu suất và độ tin cậy cao hơn

Cảm biến: Hệ thống sử dụng nhiều cảm biến để thu thập thông tin về các điềukiện hoạt động của động cơ, như cảm biến vị trí trục khuỷu, cảm biến áp suất, và cảmbiến nhiệt độ.

ECU nhận dữ liệu từ các cảm biến được gửi đến, nơi xử lý thông tin và xác địnhthời điểm tối ưu để đánh lửa ECU có khả năng điều chỉnh thời điểm và độ phunnhiên liệu, giúp tối ưu hóa hiệu suất động cơ

ECU điều khiển các cuộn đánh lửa, bugi tạo ra tia lửa điện vào thời điểm chínhxác để đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu và không khí

Hình 1.33: Cấu tạo hề thống đánh lửa bán dẫn

Mỗi xi lanh có một bugi riêng và cuộn đánh lửa đi kèm Điều này giúp tạo ra tia

lử điện trực tiếp từ cuộn đến bugi mà không cần qua các bộ phận trung gian

Hệ thống có một ECU quản lý thời điểm đánh lửa cho từng xi lanh dựa trên thông tin từ các cảm biến như cảm biến vị trí trục khuỷu, cảm biến áp suất

Với thiết kế này, tia lửa được tạo ra mạnh mẽ hơn và chính xác hơn, giúp đốt cháy nhiên liệu hiệu quả hơn

Hình 1.34: Cấu tạo hệ thống đánh lửa trực tiếp bobin đôi và bobin đơn

► Ưu điểm:

Đánh lửa chính xác và mạnh mẽ giúp tối ưu hóa quá trình cháy, cải thiện công suất và tiết kiệm nhiên liệu Quá trình cháy hiệu quả hơn dẫn đến giảm khí thải ô nhiễm

Ít có nguy cơ bị hỏng hóc do không có các bộ phận cơ khí phức tạp

► Nhược điểm:

Việc lắp đặt và bảo trì hệ thống thường tốn kém hơn so với các hệ thống truyền thống

Đòi hỏi kỹ thuật viên có trình độ cao để sửa chữa và bảo trì

1.4.3 Nguyên lý hoạt động cơ bản của hệ thống đánh lửa

Đối với hệ thống đánh lửa thường quá trình đánh lửa khi động cơ quay, vít lửađóng cuộn sơ cấp ra mass Khi vít lửa ngắt cuộn sơ cấp mất dòng khi đó cuộn thứ cấpsinh ra dòng điện lớn sẽ được truyền đến bugi, làm cho bugi phát ra tia lửa điện Tialửa này sẽ đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu