Chửụng 9 Heọ thoỏng khụỷi ủoọng ủoọng cụ 204 Chương 9 – Hệ thống khởi động động cơ 205 Chương 9 HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ I. NHIỆM VỤ VÀ YÊU CẦU VÀ PHÂN LOẠI HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG I.1. Nhiệm vụ Hệ thống khởi động có nhiệm vụ truyền cho trục khuỷu động cơ một mômen với số vòng quay nhất đònh nào đó để khởi động được động cơ. Cơ cấu khởi động chủ yếu trên động cơ ô tô hiện nay là khởi động bằng động cơ điện một chiều. Tốc độ khởi động của động cơ xăng phải trên 50 vòng/phút và của động cơ Diesel phải trên 100 vòng/phút. I.2. Yêu cầu Hệ thống khởi động phải làm quay được trục khuỷu động cơ với tốc độ thấp nhất mà động cơ có thể nổ được. Mômen truyền động phải đủ lớn. Phải đảm bảo dễ điều khiển và khởi động lại được nhiều lần. Tỷ số truyền từ bánh răng của máy khởi động và vành răng trên bánh đà động cơ nằm trong giới hạn từ 9 đến 18. Chiều dài và điện trở của dây dẫn nối từ accu đến máy khởi động phải nằm trong giới hạn quy đònh (< 1m). II. PHÂN LOẠI HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG TRÊN Ô TÔ Dựa vào nguồn năng lượng khởi động người ta chia hệ thống khởi động ra các loại sau: - Khởi động bằng tay quay (dùng sức người). Phương pháp này đơn giản và tiện lợi, nó ứng dụng trong các động cơ xăng hay Diesel loại nhỏ vì động cơ lớn, tỷ số nén cao, công suất lớn, sức người khó quay nổi để đạt đến tốc độ khởi động. Để khởi động được nhẹ, người ta trang bò thêm cơ cấu giảm áp có nghóa là dùng cơ cấu cam để điều khiển supap nạp hay thải mở. Nếu ta quay trục khuỷu đến một tốc độ nhất đònh, khi đóng supap lại thì năng lượng tích ở bánh đà sẽ thực hiện việc khởi động cho động cơ. Cần gạt ly hợp Bánh đà khởi động Ly hợp Cơ cấu hành tinh Bánh răng Hình 8.1. Hệ thống khởi động bằng tay quay. Chương 9 – Hệ thống khởi động động cơ 206 - Khởi động bằng động cơ điện. Hệ thống bao gồm động cơ điện một chiều và cơ cấu khởi động. Trục của động cơ khởi động được nối với trục khuỷu động cơ qua bánh răng khởi động và vành răng trên bánh đà động cơ. Tỷ số truyền của cặp bánh răng phải đảm bảo cho trục khuỷu động cơ quay tới vòng quay khởi động. - Khởi động bằng động cơ xăng cỡ nhỏ (động cơ phụ). Nhiều động cơ Diesel, máy kéo cỡ lớn dùng động cơ xăng phụ làm thiết bò khởi động. Thiết bò truyền động từ động cơ phụ tới động cơ có cơ cấu tách nối tự động và cơ cấu giảm tốc. Cơ cấu giảm tốc thường là một bánh răng nhỏ ăn khớp với vành răng lắp trên bánh đà của động cơ. - Khởi động bằng khí nén. Khi khởi động van khởi động mở khí nén được dẫn đến van phân phối. Van phân phối được dẫn từ trục cam của động cơ có nhiệm vụ phân phối khí nén đến các xylanh đúng thời điểm và đúng thứ tự làm việc. Từ van phân phối khí nén theo các ống dẫn qua van một chiều vào các xy lanh. Khi không khí nén được đưa vào xylanh tương ứng với hành trình giãn nở sinh công sẽ làm đẩy piston đi xuống và làm quay trục khuỷu để khởi động động cơ. - Khởi động bằng động cơ thuỷ lực. Sơ đồ nguyên lý được thể hiện trên hình 8.4. Động cơ điện Bánh đà động cơ Accu Hình 8.2. Hệ thống khởi động bằng động cơ điện. Máy nén khí Bình chứa khí nén Van khởi động Van một chiều Van phân phối Ống dẫn khí nén Đ ộng cơ Hình 8.3. Hệ thống khởi động bằng khí nén. Chương 9 – Hệ thống khởi động động cơ 207 Thiết bò gồm có bình tích luỹ năng lượng, bên trong có màng mỏng ngăn làm hai phần, phần trên chứa nitơ, phần dưới chứa chất lỏng công tác (thường là dầu), hai động cơ thủy lực, cán piston của động cơ là thanh răng ăn khớp với bánh răng của trục truyền động, Trục này nối với trục khuỷu của động cơ, bình chứa dầu và tay điều khiển . Vào lúc khởi động, gạt tay điểu khiển để mở van cho chất lỏng trong bình tích năng lượng chạy tới động cơ thuỷ lực làm dòch chuyển các thanh răng qua đó làm quay bánh răng và trục khuỷu động cơ. Sau mỗi lần khởi động lò xo ở cuối thanh răng sẽ đẩy piston động cơ thuỷ lực về vò trí ban đầu và chất lỏng công tác về bình chứa dầu. Sau đó dùng bơm hoặc bơm do động cơ dẫn động về bình tích năng lượng để nén khí nitơ tới áp suất 20 ÷ 30 MN/m 2 chuẩn bò cho lần khởi động sau. Tuy nhiên đối với các động cơ trên ô tô hiện nay hầu hết được khởi động bằng động cơ điện nên ta chỉ xét riêng và cụ thể cho trường hợp này. II.1. Cấu tạo chung II.2. Nguyên lý làm việc Khi bật công tắc khởi động, rơle kiểu con trượt sẽ dòch chuyển sang bên trái (hình 8.2) đồng thời đưa dòng điện vào stato qua cổ góp rồi vào rôto làm cho động cơ điện quay. Cùng lúc rôto quay, khớp trượt dòch chuyển sang trái ăn khớp với vành răng trên bánh đà để truyền mômen với tốc độ quay vòng đủ lớn khởi động cho động cơ. Khi động cơ đã khởi động xong, khoá khởi động được mở ra. Do tác dụng của lực lò xo hồi vò, rơle dòch chuyển về vò trí ban đầu. Khớp trượt tách bánh răng khởi động khỏi vành răng trên bánh đà, động cơ khởi động ngừng làm việc và động cơ đốt trong làm việc bình thường. Hình 8. 5 . Cấu tạo chung của hệ thống khởi động bằng động cơ điện. Accu Công tắc Động cơ khởi động Bánh đà động cơ Bơm dầu Bánh răng Động cơ thuỷ lực Thanh răng Tay điều khiển Màng ngăn Bình chứa dầu Bình tích luỹ năng lượng Hình 8.4. Hệ thống khởi động bằng thủy khí. Chương 9 – Hệ thống khởi động động cơ 208 Các loại động cơ khởi động - Loại thường: phần ứng và bánh răng chủ động quay cùng tốc độ. - Loại giảm tốc: sử dụng bánh răng trung gian làm giảm bớt tốc độ phần ứng. - Loại bánh răng hành tinh: bánh răng hành tinh có tác dụng giảm tốc độ cho phần ứng (gọn nhẹ hơn loại giảm tốc). - Loại giảm tốc hành tinh-môtơ thanh dẫn: nam châm vónh cữu được sử dụng trong cuộn dây phần cảm. Cuộn dây phần ứng được chế tạo gọn hơn, làm rút ngắn được chiều dài tổng thể của động cơ khởi động. III. CÁC THIẾT BỊ HỖ TR KHỞI ĐỘNG III.1. Cơ cấu giảm áp Cơ cấu giảm áp bố trí trên nắp xylanh của động cơ (hình 8.7). Khi khởi động, kéo tay gạt 1 theo chiều mũi tên, cam 2 sẽ tỳ lên cò mổ làm cho supap luôn luôn mở. Do không có quá trình nén hay nói cách khác không tốn công nén nên có thể quay trục khuỷu động cơ một cách dễ dàng đến tốc độ vòng quay khởi động. Sau đó, gạt tay gạt về vò trí ban đầu, supap được giải phóng, quá trình nén lại diễn ra để động cơ nổ và khởi động. Cơ cấu giảm áp này rất phổ biến ở động cơ Diesel. Hình 8.6. Các loại động cơ khởi động. A – Loại thường. B – Loại giảm tốc. C – Loại bánh răng hành tinh. D – Loại giảm tốc hành tinh-môtơ thanh dẫn. Bánh răng chủ động Bánh răng chủ động Bánh răng chủ động Bánh răng chủ động Phần ư ùng Phần ứng Phần ứng Bánh răng trung gian Bánh răng hành tinh Bánh răng hành tinh Nam châm vónh cữu A B D C Chương 9 – Hệ thống khởi động động cơ 209 Một số động cơ xăng hai kỳ cỡ nhỏ quét vòng như động cơ xe máy, để hỗ trợ khởi động, người ta thiết kế một van riêng trên nắp xy lanh gọi là van giảm áp cũng hoạt động theo nguyên tắc trên. III.2. Thiết bò sấy không khí nạp Một số động cơ diesel ô tô, máy kéo sử dụng sấy nóng không khí nạp vào động cơ bằng cách đốt nóng không khí trên đường ống nạp hoặc trong buồng cháy động cơ. Nhất là đối với động cơ trong buồng cháy ngăn cách (do diện tích buồng cháy lớn, mất mát nhiệt nhiều nên khó khởi động) thường sử dụng điện trở sấy nóng trong buồng cháy phụ, gọi là bougie sấy. Điện năng cung cấp cho điện trở được lấy từ accu (hình 8.8). III.3. Thiết bò sấy toàn bộ động cơ Sấy nóng toàn bộ động cơ nhằm tăng nhiệt độ của môi chất công tác và dầu bôi trơn, từ đó giảm độ nhớt của dầu. Qua đó tạo điều kiện cho quá trình bay hơi, hoà trộn của nhiên liệu với không khí tạo thành hỗn hợp và giảm ma sát cũng như tổn thất nhiệt trong quá trình nén nên động cơ khởi động dễ dàng hơn (hình 8.9). Đối với động cơ Diesel thường dùng cuộn dây nhiệt điện trở để sấy nóng động cơ. Khi đường ống nạp được sấy nóng thì không khí đi qua đường ống nạp cũng được sấy nóng, từ đó giúp cho nhiên liệu dễ bay hơi và động cơ được khởi động dễ dàng. Hình 8.7. Cơ cấu giảm áp. Cam Tay gạt Supap thải Nắp xylanh 3 4 5 Hình 8.8. Thiết bò sấy nóng khí nạp. Điện trở Bougie sấy Vòi phun Cuộn dây sấy Hình 8.9. Thiết bò sấy nóng toàn bộ động cơ . . Nhiều động cơ Diesel, máy kéo cỡ lớn dùng động cơ xăng phụ làm thiết bò khởi động. Thiết bò truyền động từ động cơ phụ tới động cơ có cơ cấu tách nối tự động và cơ cấu giảm tốc. Cơ cấu giảm. khởi động động cơ. - Khởi động bằng động cơ thuỷ lực. Sơ đồ nguyên lý được thể hiện trên hình 8.4. Động cơ điện Bánh đà động cơ Accu Hình 8.2. Hệ thống khởi động bằng động cơ điện động cơ 206 - Khởi động bằng động cơ điện. Hệ thống bao gồm động cơ điện một chiều và cơ cấu khởi động. Trục của động cơ khởi động được nối với trục khuỷu động cơ