đồ án điện hệ thống khởi động

Chương 1 TỔNG QUAN HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG - 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 độn

Mục Lục

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Chương 1 TỔNG QUAN HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG

Hình 1.1 Vị trí làm việc máy khởi động 7

Hình 1.2 Sơ đồ tổng quan hệ thống khởi động 8

Hình 1.3 Sơ đồ mạch khởi động 9

Hình 1.4 phân loại máy khởi động 10

Hình 1.4.1 Loại giảm tốc 10

Hình 1.4.2 Loại bánh răng đồng trục 12

Hình 1.4.3 Loại bánh răng hành tinh 12

Chương 2 CẤU TẠO NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG Hình 1.1.1 Chiều đường sức từ 16

Hình 1.1.2 Các đường sức từ 17

Hình 1.1.3 Khung dây trong từ trường 17

Hình 1.1.4 Đường sức từ trong khung dây 18

Hình 1.2.1Nguyên lý 19

Hình 1.3.1 Tăng mômen 20

Hình 1.3.2 Tăng từ thông 20

Hình 1.3.3 Dùng nam châm điện 21

Hình 1.4: Sơ đồ nguyên lý của hệ thống máy khởi động 21

Chương 3

PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU CỦA HỆ THỐNG

MÁY KHỞI ĐỘNG

Hình 1.1 Công tắc từ .27

Hình 1.2 Giai đoạn 1 28

Hình1.3 Giai đoạn 2 29

Hình 1.4 Giai đoạn 3 29

Hình 2.1 Phần ứng và ổ bi 30

Hình 3.1 Phần Cảm 31

Hình 4.1 Chổi than và giá đỡ chổi than .31

Hình5.1 Hộp số giảm tốc 32

Hình 6.1 Ly hợp một chiều 32

Hình 7.1 Bánh răng bendix và trục xoắn ốc 33

Hình 9.1 Kiểm tra chổi than 36

Hình 9.2 Kiểm tra cuộn hút 36

Hình 9.3 kiểm tra cuộn giữ 37

Lời Mở Đầu.

heo xu hương phát triển toàn cầu hoá, nền kinh tế Việt Nam đangtiến sang một thời kì mới thời kỳ Công nghiệp hóa, hiện đại hoá đấtnước gắn liền với việc mở rộng quan hệ hợp tác kinh tế với các nướctrong khu vực và trên toàn thế giới.Sự chuyển đổi này đã ảnh hưởng

rõ rệt đến hoạt động kinh tế cũng như những hoạt động khác của xã hội.Trongnhiều năm gần đây cùng với sự phát triển của kinh tế,khoa học kỹ thuật và nhucầu của con người tốc độ gia tăng số lượng và chủng loại ô tô ở nước ta khánhanh Nhằm thỏa mãn càng nhiều nhu cầu về giao thông vận tải và thị hiếu củacon người Nhiều hệ thống trang thiết bị cũ kỹ trên ô tô đã dần được thay thế bởicác hệ thống kết cấu hiện đại Tuy vậy chúng ta cũng gặp không ít khó khăntrong việc khai thác sử dụng và làm quen với các hệ thống đó Hơn nữa khi côngnghệ sản xuất ô tô liên tục được nâng lên theo xu thế cạnh tranh kéo theo sự thayđổi cơ bản trong công nghệ sửa chữa thì một số thói quen trong sử dụng, sửachữa cũng không còn thích hợp Chuyển từ việc sửa chữa chi tiết sang sửa chữathay thế Do đó trong quá trình khác thác nhất thiết phải sử dụng kỹ thuật chuẩnđoán

ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI có thể tìm hiểu sâu hơn vấn đề này các giảng viêncủa khoa CN ô tô đã giao cho em tìm hiểu đề án môn học “Nghiên cứu hệ thốngkhởi động trên xe Toyota TOYOTA”

Do thời gian, điều kiện nghiên cứ và trình độ còn nhiều hạn chế nên đồ ánmôn học của em không tránh khỏi những thiếu sót.Em rất mong nhân được sựgiúp đỡ của các thấy cô giáo và bạn đọc

Em xin chân thành cảm ơn Giảng viên : Ths Lê Đức Hiếu đã giúp đỡ em

Nội dung của bài bao gồm 4 phần :

Chương 1 : Tổng quan hệ thống khởi động

Chương 2 : Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Chương 3 :Phân tích đặc điểm kết cấu của hệ thống MKĐ

Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên thực hiện Phạm Ngọc Thành

Chương 1 TỔNG QUAN HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG

- 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 độngkhi 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 sẽđóng 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

1.2 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 khởiđộng ), rơle kéo đóng máy khởi động và công tắc ( khoá) khởi động Sơ đồ khốicủa hệ thống được minh hoạ trên hình 1.2

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 1.4 Phân loại:

Hiện nay hệ thống khởi động thường sử dụng 3 loại máy khởi động (Hình1.4)

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

1.4.1 Loại giảm tốc

Hình 1.4.1 Loại giảm tốc

Motor khởi động bao gồm các thành phần được chỉ rõ hình vẽ dưới Đó làkiểu của bộ khởi động có sự kết hợp, tốc độ motor cao và sự điều chỉnh củabánh răng giảm tốc Toàn bộ motor nhỏ hơn và nhẹ hơn motor khởi động thôngthường, nó vận hành ở tốc độ cao hơn Bánh răng giảm tốc chuyển mô men xoắntới bánh răng chủ động ở 1/4 đến 1/3 tốc độ motor Bánh răng chủ động quaynhanh hơn bánh răng trên bộ khởi động thông thường và mô men xoắn lớn hơnrất nhiều (công suất khởi động).

Bánh răng giảm tốc được gắn trên một vài trục như bánh răng chủđộng Và khác với bộ khởi động thông thường, công tắc từ đẩy trực tiếp bánhrăng 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 giảmtốc, 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

1.4.2 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 hoạtnam châm điện thì nạng gài sẽ đẩy bánh răng chủ động khớp với vành răng bánhđà

Khi động cơ bắt đầu khởi động khớp ly hợp một chiều ngắt nối bánh răngchủ 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 bộkhởi 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 1.4.2 Loại bánh răng đồng trục

1.4.3 Loại bánh răng hành tinh

Hình 1.4.3 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 nhiềuloại xe nhỏ đến trung bình.

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 độngđiện 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 hệthống 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 ( nútnhấn hoặc công tắc khởi động) thuận tiện cho người sử dụng

Công suất tối thiểu của máy khởi động trong hệ thống khởi động điệnđược tính theo công thức sau:

Pkt=

Trong đó nmin - tốc độ quay nhỏ nhất tương ứng với trạng thái nhiệt đọcủa động cơ ôtô khi khởi động, vong/ phút ( với trị số tốc độ này, động cơôtô phải tự động làm việc được sau ít nhất hai lần khởỉ động, thời giankhởi động kéo dài khôngo quá 10s đối với động cơ xăng và không quá 15sđối với động cơ diezen, khoảng thời gian cách giữa hai lần khởi động liêntiếp không quá 60s) trị số nmin phụ thuộc vào loại động cơ, số lượngxilanh cáo trong động cơ và nhiệt độ của động cơ ôtô lúc bắt đầu khởiđộng trị số tốc độ đó bằng:

nmin =(40-50) vòng đối với động cơ xăng

nmin =(80-120) vòng/ phút đối với động cơ diezen

Mc – mômen cản trung bình của động cơ ôtô trong quá trình khởi động,N.m

Mômen cản khởi động của động cơ ôtô bao gồm cản do lực masát củacác chi tiết có truyển động tương đối so với động cơ ôtô khi khởi độnggây 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

3 các biện pháp cải thiện đặc tính làm việc của hệ thống khởi động trên ôtô

3.1 dùng bi-gi có hệ thống sấy

hiệu quả lamg việc của hệ thống khởi động phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độcủa động cơ ôtô khi khởi động Ở nhiệt độ thất, việc khởi động động cơ rất khókhăn do các nguyên nhân sau:

độ nhớt của dầu bôi trơn lớn, làm tăng trị số mômen cản (Mc) đặt trên trụcđộng cơ khởi động

độ nhớt cuat nhiên liệu tăng lên, làm giảm khả năng bay hơi để hoà trộn vớikhông khí trong quá trình hình thành hỗn hợp công tác trong xilanh của động cơôtô, 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 hợpcông 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 dụngnhiều biện pháp khác nhay hỗ trợ cho qua trình khởi động khi nhiệt độ môitrường 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, bênngoài lõi có quấn dây điện trở, ống bọc ngoà có phủ 1 lớp chất cách điện vàchịu nhiệt Bu-gi có bộ phận sấy được lắp vào trong buồng đốt( trong xilanh củađộng cơ ôtô), có chức năng sấy nóng không khí trong xilanh tạo điều kiện thuậnlợi cho việc bốc hơi, hoà trộn của nhiên liệu với không khí trong quá trình hìnhthành hỗp hợp công tác(đối với động cơ xăng), cong đối với động cơ điêzen tạođiều kiện thuận lợi cho việc bộc hơi, hoà trộn và bốc cháy cuả nhiên liệu khi vòiphun nhiên liệu vào buồng đốt

Để điều kiển thời gian sấy cần thiết của bu-gi, có thể sử dụng phương phápđơn giản ( phương pháp điều kiển bằng tay) hoặc phương pháp điều kiển dùngmạch định thời gian sấy.

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, nênảnh hưởng đến chất lượng làm việc của hệ thống khởi động một trong nhữngbiện 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 chungcủa biện pháp này là: ở chế độ bình thường, các thiết bị điện trên xe được cungcấp 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 cungcấp nguồn điện có trị số điện áp bằng 24V ( hoặc cao hơn) trong khi đó các phụtải điện khác vẫn được cung cấp nguồn có trị số điện áp bằng 12V

Chương 2

CẤU TẠO NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ

THỒNG KHỞI ĐỘNG

1 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

1.1 Nguyên lý tạo ra mô men:

Đường sức từ sinh ra giữa cực bắc và cực nam của nam châm.Nó đi từ cựcbắc đến cực nam.Khi đặt một nam châm khác ở giữa hai cực từ, sự hút và sự đẩycủa hai nam châm làm cho nam châm đặt giữa quay quanh tâm của nó

Hình 1.1.1 Chiều đường sức từ

Mỗi đường sức từ không thể cắt ngang qua đường sức khác.Nó dường nhưtrở thành ngắn hơn và cố đẩy những đưòng sức gần nó ra xa Đó là nguyên nhânlàm nam châm ở giữa quay theo chiều kim đồng hồ

Hình 1.1.2 Các đường sức từ

Trong động cơ điện thực tế phần giữa là khung dây

Hình 1.1.3 Khung dây trong từ trường

Khi dòng chạy xuyên qua khung dây từ thông sẽ bao quanh khung dây

Hình 1.1.4 Đường sức từ trong khung dây

Khi chiều của từ trường trùng nhau, đường sức từ trở nên mạnh hơn <dàyhơn>

Khi chiều của từ trường đối ngược thì đường sức từ trở nên yếu đi <thưahơn>

Những đường sức cùng chiều trở nên dày, trong khi những đường sứcngược chiều trở nên mỏng

Lực sinh ra trong khung dây cung cấp năng lượng làm quay động cơ điện

1.2 Nguyên lý quay liên tục.

Đặt hai đầu khung dây lên điểm tựa để nó có thể quay Tuy nhiên khungdây chỉ tiếp tục quay khi lực sinh ra theo chiều cũ

Hình 1.2.1Nguyên lý quay

Khi khung dây có gắn cổ góp và chổi than được quay, dòng điện chạy quadây dẫn từ sau đến trước phía cực bắc của nam châm.Trong khi dòng chạy từtrước ra sau phía cực nam của nam châm Điều đó làm khung dây tiếp tục quay

Hình 1.2.2 Cổ góp, chổi than 1.3 Lý thuyết trong động cơ điện thực tế.

Hình 1.3.1 Tăng mômen

Trước tiên ta phải quấn nhiều khung để tăng từ thông để sinh ra momenlớn Tiếp theo ta đặt một lõi sắt bên trong các khung dây cũng nhằm tăng từthông để tạo ra momen lớn

Hình 1.3.2 Tăng từ thông

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

Ti?p di?m Ti?p di?m

Cu?n dây gi?

Lõi thép

Bánh rang an kh?p

Ph?n ?ng c?a ÐC di?n kh?i d?ng

Cu?n dây kích t?

Cu?n dây hút

Hình 1.3.3 Dùng nam châm điện

2 Hoạt động của hệ thống khởi động.

Hình 1.4: Sơ đồ nguyên lý của hệ thống máy khởi động

• Công tắc khởi động • 11 Cuộn dây hút của Rơle kéo

• Rơle khởi động • 12 Cuộn dây giữ của Rơle kéo

• Biến áp đánh lửa • 14.Bánh răng ăn khớp

động

• Đĩa tiếp điện bằng đồng • 16 Cuộn dây kích từ

Nguyên lý làm việc HTKĐ

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 dâyhút 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 13chuyển 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:

URKĐ = Uaq - Ump

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