2. CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY KHỞI ĐỘNG
2.2. Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động
2.2.1. Hệ thống khởi động trực tiếp.
a. Kết cấu:
Hệ thống khởi động trực tiếp gồm:
- Ắc quy là nguồn cung cấp điện cho máy khởi động của hệ thống khởi động.
- Khoá điện dùng để đóng cắt dòng điện cho máy khởi động.
- Hộp công tắc gồm: Đĩa đồng 2 dùng để đóng tiếp điểm chính để cung cấp điện
cho máy khởi động. Đĩa đồng 3 dùng để nối tắt điện trở phụ khi khởi động động cơ.
- Máy khởi động gồm có: Cuộn cảm và rôto có nhiệm vụ tạo ra mô men quay. Khớp truyền động một chiều và bánh răng máy khởi động có nhiệm vụ truyền
mô men quay cho trục khuỷu của động cơ.
- Trụ điều khiển 4 có tác dụng đóng tiếp điểm chính và tiếp điểm phụ.
b. Sơ đồ nguyên lý:
1. Hộp công tắc. 7. Bánh răng máy khởi động. 2. Đĩa đồng tiếp điểm chính. 8. Vành răng bánh đà.
3. Đĩa đồng nối tắt điện trở phụ. 9. Máy khởi động.
4. Trụ điều khiển. 10. Nắp máy khởi động.
5. Nạng gài điều khiển. Kđ. Khoá điện.
6. Lò xo hồi vị.
c. Nguyên lý làm việc:
Khi đóng khoá điện Kđ, nhưng chưa tác động vào trụ điều khiển 4 thì các tiếp điểm trong hộp công tắc 1 chưa đóng. Vì vậy máy khởi động chưa được cung cấp điện, đồng thời lúc này lò xo 6 chưa bị ép nén nó đẩy cho khớp truyền động một chiều lùi về tách bánh răng máy khởi động 7 ra không ăn khớp với vành răng bánh đà 8.
Khi tác động vào trụ điều khiển 4, đẩy cho cần điều khiển đi vào để đóng các
tiếp điểm trong hộp công tắc 1, đồng thời lò xo hồi vị của cần điều khiển cũng bị nén
lại, tiếp điểm phụ 3 đóng để nối tắt điện trở phụ của hệ thống đánh lửa, sau đó tiếp điểm chính 2 tiếp tục đi vào để đóng điện cho máy khởi động.
Lúc này dòng điện cung cấp cho máy khởi động sẽ đi như sau: (+)Aq → Khoá
điện Kđ → Cặp tiếp điểm chính 2→ Cuộn dây kích từ Wkt → Rô to → mát → (-) Aq.
Đồng thời khi tác động trục điều khiển 4 đi sang trái, nhờ càng gạt 5 sẽ nén lò xo 6 lại đẩy cho khớp truyền động một chiều cùng với bánh răng máy khởi động 7 lao ra ăn
khớp với vành răng bánh đà 8.
Nhờ dòng điện có giá trị lớn đi qua các cuộn dây của máy khởi động sẽ tạo ra
một mô men quay lớn cho máy khởi động, mô men này được truyền qua khớp truyền động một chiều tới bánh răng máy khởi động 7 làm quay bánh đà 8 kéo cho trục khuỷu
của động cơ quay để thực hiện việc khởi động động cơ.
Khi động cơ đã tự khởi động được, tốc độ quay của động cơ sẽ lớn hơn tốc độ
quay của máy khởi động. Như vậy, mô men quay rất lớn, từ động cơ sẽ truyền ngược
vào máy khởi động làm hư máy khởi động.
Nhưng nhờ có khớp truyền động một chiều mà mô men quay của động cơ
không truyền vào máy khởi động được , mặc dù bánh răng khởi động 7 vẫn ăn khớp
với vành răng bánh đà 8. Nhờ vậy mà máy khởi động được bảo vệ an toàn.
Khi thôi tác động vào trụ điều khiển 4, lò xo 6 dãn ra đẩy cho khớp truyền động
một chiều cùng với bánh răng máy khởi động 7 lùi về phía trái tách khỏi vành răng bánh đà 8. Đồng thời lúc này lò xo của cần điều khiển cũng dãn ra đẩy cho điều khiển đi sang phải làm tách các tiếp điểm chính 2 và tiếp điểm phụ 3, máy khởi động bị ngắt điện. Vì vậy máy khởi động sẽ không làm việc nữa.
2.2.2. Hệ thống khởi động gián tiếp có cực từ là nam châm điện.
a. Cấu tạo.
Hình 2.18. Sơ đồ nguyên lý hệ thống khởi động gián tiếp.
1. Khoá điện; 4. Cuộn dây cảm; 7. Bánh răng khớp truyền động 2. Rơle khởi động. 5. Càng gạt. 8. ắc quy
3. Lò xo hồi vị. 6. Khớp truyền động một chiều. 9. Rôto.
b. Nguyên lý làm việc
Khi bật khoá điện có dòng điện đi từ (+) ắc quy →Khoá điện 1→ cọc 50 của rơ
le khởi động Cuộn dây hút → cuộn dây cảm 4 → cuộn dây rôto 9 → mát → (-)
ắc quy.
Cuộn dây giữ → mát.
Do đó dòng điện chạy trong hai cuộn dây của rơ le khởi động nên lõi thép của rơle bị từ hoá thành nam châm điện, lực từ do nó sinh ra thắng được sức căng của lò xo 3 vì vậy nó sẽ hút lõi đi vào thực hiện việc đóng tiếp điểm và nhờ có càng gạy đưa bánh răng máy khởi động 7 cùng với khớp truyền động một chiều 6 lao ra ăn khớp với vành răng bánh đà.
Khi tiếp điểm 30 chưa đóng thì dòng điện đi qua cuộn dây hút và các cuộn dây
của máy khởi động có giá trị nhỏ, nên nó chỉ làm cho rô to của máy khởi động quay nhúc nhích để tạo điều kiện cho bánh răng máy khởi động ăn khớp với vành răng bánh đà một cách dễ dàng.
Khi tiếp điểm 30 đóng, một dòng điện rất lớn từ ắc quy đi qua khoá điện
1→ tiếp điểm 30 → các cuộn dây máy khởi động →(-) mát.
Lúc này cuộn dây hút bị nối tắt nên không có dòng điện đi qua mà chỉ còn dòng
điện qua cuộn dây giữ để tạo một lực từ đủ sức giữ cho bánh răng ở vị trí ăn khớp và tiếp điểm đóng. Nhờ dòng điện có giá trị rất lớn đi qua các cuộn dây của máy khởi
động sẽ tạo ra một mô men quay lớn cho máy khởi động, mô men này được truyền qua
khớp truyền động một chiều 6 tới bánh răng khởi động 7 kéo cho trục khuỷu quay để
thực hiện việc khởi động động cơ.
Khi động cơ đã tự khởi động được, nhưng người lái xe chưa đưa khoá điện khỏi
nấc khởi động, nhờ có khớp truyền động một chiều 6 mà mô men quay từ trục khuỷu
không truyền ngược vào rôto. Vì vậy mặc dù lúc này bánh răng máy khởi động vẫn ăn
khớp với vành răng bánh đà nhưng tốc độ quay của trục khuỷu và tốc độ quay của rôto
và khác nhau, máy khởi động sẽ được bảo vệ an toàn.
Khi người lái tắt khoá điện, các cuộn dây hút, cuộn dây giữ của rơle khởi động sẽ
mất điện , nên lõi thép không được từ hoá, lò xo 3 giãn ra trở về vị trí ban đầu mang
theo lõi thép làm tách các điểm ra. Đồng thời bánh răng máy khởi động, cùng với khớp
truyền động một chiều 6 tách khỏi vành răng bánh đà.
2.2.3. Hệ thống khởi động gián tiếp có cực từ là nam châm vĩnh cửu.
a. Kết cấu:
Hệ thống khởi động gián tiếp có cực từ là nam châm vĩnh cửu gồm:
- Ắc quy là nguồn cung cấp điện cho máy khởi động.
- Khoá điện dùng để đóng, cắt dòng điện cho máy khởi động .
- Rơle khởi động gồm có 1 lõi thép, trên lõi thép có quấn cuộn dây hút và cuộn
dây giữ . Rơle khởi động có nhiệm vụ điều khiển sự đóng cắt các tiếp điểm chính và tiếp điểm nối tắt điện trở phụ trong quá trình khởi động động cơ.
- Máy khởi động gồm có cực từ là nam châm vĩnh cửu, cuộn dây rôto, khớp
truyền động 1 chiều , bánh răng máy khởi động , bộ truyền hành tinh. Máy khởi động
có nhiệm vụ tạo ra mô men quay và truyền mô men quay đến trục khuỷu của động cơ để khởi động động cơ.
Bộ truyền hành tinh có nhiệm vụ làm tăng mô men quay để truyền đến trục
khuỷu của động cơ.
b. Sơ đồ nguyên lý:
1. Bánh răng máy khởi động. 7. Rôto
2. Vành răng bánh đà. 8. Chổi than.
3. Bộ tiếp hợp. 9. Rơle máy khởi động
4. Càng gạt. 10. Khoá điện
5. Bộ truyền hành tinh. 11. Ắc quy
6. Cực từ ( Nam châm vĩnh cửu ).
c. Nguyên lý làm việc:
Khi bật khoá điện, có dòng điện đi từ (+) ắc quy → khoá điện → cọc 50 của rơ
le khởi động Cuộn dây hút → Rôto → mát → (-) ắc quy. Cuộn dây giữ→ mát.
Do có dòng điện chạy trong hai cuộn dây rơle khởi động là lõi thép của rơle bị
từ hoá thành nam châm điện, lực từ do nó sinh ra thắng được sức căng của lò xo vì vậy
nó sẽ hút lõi thép đi vào để thực hiện việc đóng tiếp điểm và đưa bánh răng máy khởi động 1 cùng với khới truyền động 1 chiều 3 lao ra ăn khớp với vành răng bánh đà.
Khi tiếp điểm 30 chưa đóng thì dòng điện đi qua cuộn dây hút và cuộn rôto của
máy khởi động có giá trị nhỏ, nên nó làm cho rôto của máy khởi động quay nhúc nhích để tạo điều kiện cho bánh răng máy khởi động ăn khớp với vành bánh răng bánh đà
một cách dễ dàng.
Khi tiếp điểm 30 đóng, một dòng điện rất lớn từ ắc quy qua khoá điện → tiếp điểm 30 → cuộn dây rôto → mát → (-) ắc qui.
Lúc này cuộn dây hút bị nối tắt nên không có dòng điện đi qua mà chỉ còn dòng
điện qua cuộn dây giữ để tạo một lực từ đủ sức giữ cho bánh răng ở vị trí ăn khớp và tiếp điểm đóng. Nhờ dòng điện có giá trị rất lớn đi qua cuộn rôto của máy khởi động sẽ tạo ra một mô men quay lớn cho máy khởi động, mô men này được truyền qua khớp
chuyển động một chiều tới bánh răng máy khởi động kéo cho trục khuỷu quay để thực
hiện việc khởi động động cơ.
Ở hệ thống khởi động này có trang bị thêm bộ truyền hành tinh, khi mô men quay của máy khởi động phát ra sẽ truyền qua bộ truyền hành tinh làm tăng mô men
xoắn trước khi truyền đến vành răng bánh đà. Vì vậy sẽ làm tăng mô men xoắn để kéo
cho trục khuỷu quay nhằm khởi động động cơ một cách nhanh chóng.
Khi động cơ đã tự khởi động được, nhưng người lái chưa đưa khoá điện khỏi
nấc khởi động, nhờ có khớp truyền động một chiều mà mô men quay từ trục khuỷu
không truyền ngược được vào rôto. Vì vậy mặc dù lúc này bánh răng máy khởi động
vẫn ăn khớp với vành răng bánh đà nhưng tốc độ quay của trục khuỷu và tốc độ quay
Khi người lái tắt khoá điện, các cuộn dây hút, cuộn dây giữ của rơle trở động sẽ
mất điện, nên lõi thép không được từ hoá lò xo 3 giãn ra trở về vị trí ban đầu mang
theo lõi thép làm tách các tiếp điểm ra. Đồng thời đưa bánh răng máy khởi động cùng với khớp truyền động một chiều tách khỏi vành răng bánh đà.
2.2.4. Máy khởi động loại giảm tốc.
a.Công tắc từ. Công tắc từ có hai chức năng.
-Đóng ngắt mô tơ.
Hình 2.20. Sơđồ mạch điện bên trong.
- Ăn khớp và ngắt bánh răng dẫn động khởi động với vành răng
Công tắc từ này cũng hoạt động theo ba bước khi máy khởi động hoạt động.
- Kéo (hút vào), Giữ, Hồi vị (nhả về)
Nếu có hở mạch trong cuộn hút, thì nó không thể hút được píttông và do đó
máy khởi động không thể khởi động được (không có tiếng kêu hoạt động của công
tắc từ).
Nếu công tắc chính tiếp xúc kém, thì dòng điện đi đến cuộn cảm và phần ứng
rất khó khăn và tốc độ của máy khởi động giảm xuống.
Nếu có hở mạch trong cuộn giữ, thì nó không thể giữ được píttông và có thể làm cho píttông đi vào nhảy ra một cách liên tục.
* Hoạt động
Hình 2.21. dòng điện ở chế độ kéo
*Kéo (Hút vào).
Khi bật khoá điện lên vị trí START, dòng điện của ắc qui đi vào cuộn giữ và cuộn kéo. Sau đó dòng điện đi từ cuộn kéo tới phần ứng qua cuộn cảm làm quay phần ứng với tốc độ thấp. Việc tạo ra lực điện từ trong các cuộn giữ và cuộn kéo sẽ
làm từ hoá các lõi cực và do vậy píttông của công tắc từ bị kéo vàovào lõi cực của nam châm điện. Nhờ sự kéo này mà bánh răng dẫn động khởi động bị đẩy ra và ăn
khớp với vành răng bánh đà đồng thời đĩa tiếp xúc sẽ bật công tắc chính lên. Hình bên trái dưới đây sẽ tóm tắt chiều dòng điện trong mạch ở bước kéo vào.
Để duy trì điện áp kích hoạt công tắc từ, một số xe có rơle khởi động đặt giữa khoá điện và công tắc từ.
*Giữ.
Khi công tắc chính được bật lên, thì không có dòng điện chạy qua cuộn giữ,
cuộn cảm và cuộn ứng nhận trực tiếp dòng điện từ ắc qui. Cuộn dây phần ứng sau đó
bắt đầu quay với vận tốc cao và động cơ được khởi động. ở thời điểm này píttông
được giữ nguyên tại vị trí chỉ nhờ lực điện từ của cuộn giữ vì không có lực điện từ
chạy qua cuộn hút.
Hình dưới đây cho ta biết dòng điện chạy trong mạch ở bước "giữ".
Hình 2.22. dòng điện ở chế độ hút.
*Nhả hồi về.
Khi khoá điện được xoay từ vị trí START sang vị trí ON, dòng điện đi từ phía công
tắc chính tới cuộn giữ qua cuộn kéo. ở thời điểm này vì lực điện từ được tạo ra bởi
cuộn kéo và cuộn giữ triệt tiêu lẫn nhau nên không giữ được píttông. Do đó píttông
lại.
Hình dưới đây cho ta biết dòng điện chạy trong mạch ở bước nhả về.
Hình 2.23. dòng điện ở chế độ nhả.
b.Li hợp máy khởi động. *Hoạt động
- Khi động cơ quay khởi động. Khi bánh răng li hợp (bên ngoài) quay nhanh
hơn trục then (bên trong) thì con lăn li hợp bị đẩy vào chỗ hẹp của rãnh và do đó lực
quay của bánh răng li hợp được truyền tới trục then.
- Sau khi khởi động động cơ. Khi trục then (bên trong) quay nhanh hơn bánh răng li hợp (bên ngoài), thì con lăn li hợp bị đẩy ra chỗ rộng của rãnh làm cho bánh
răng li hợp quay không tải.
Hình 2.25. Ly hợp khi động cơ quay khởi động.
Nếu ly hợp một chiều hoạt động như khi li hợp máy khởi động trượt thì động cơ không thể quay mặc dù máy khởiđộng đang làm việc.
c.Cơ cấu ăn khớp và nhả khớp
Hình 2.26. Cơ cấu nhả và ăn khớp.
*Khái quát chung
Cơ cấu ăn khớp / nhả khớp có hai chức năng.
- Ăn khớp bánh răng dẫn động khởi động với vành răng bánh đà.
- Ngắt sự ăn khớp giữa bánh răng dẫn động khởi động với vành răng bánh đà.
*Cơ cấu ăn khớp
Khi các mặt đầu của bánh răng dẫn động khởi động và vành răng đi vào ăn
khớp với nhau nhờ tác động kéo của công tắc từ và ép lò xo dẫn động lại. Sau đó
công tắc chính được bật lên và lực quay của phần ứng tăng lên. Một phần lực quay được chuyển thành lực đẩy bánh răng dẫn động khởi động nhờ then xoắn. Nói cách khác bánh răng dẫn động khởi động được đưa vào ăn khớp với vành răng bánh đà
Hình 2.27. Cơ cấu ăn khớp.
*Cơ cấu nhả khớp.
Hình 2.28. Cơ cấu nhả khớp.
Khi bánh răng dẫn động khởi động làm quay vành răng thì xuất hiện áp lực cao
trên bề mặt răng của hai bánh răng.
Vì tốc độ quay của động cơ (vành răng) trở nên cao hơn so với bánh răng dẫn động khởi động khi khởi động động cơ, nên vành răng làm quay bánh răng dẫn động.
Một phần của lực quay này được chuyển thành lực đẩy dọc trục nhờ then xoắn để ngắt
sự ăn khớp giữa bánh răng dẫn động khởi động và vành răng. Cơ cấu li hợp máy khởi động ngăn không cho lực quay của máy khởi động truyền tới bánh răng dẫn động khởi động từ vành răng bánh đà. Kết quả là áp lực giữa các bề mặt răng của hai bánh răng