CHƯƠNG II: HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG 2.1 Nhiệm vụ và sơ đồ hệ thống khởi động tiêu biểu Động cơ đốt trong cần có một hệ thống khởi động riêng biệt truyền cho trục khuỷu động cơ một moment với một số vòng quay nhất định nào đó để khởi động được động cơ. Cơ cấu khởi động chủ yếu trên ôtô hiện nay là khởi động bằng động cơ điện một chiều. Tốc độ khởi động của động cơ xăng phải trên 50 v/p, đối với động cơ diesel phải trên 100 v/p. Wh Wg Accu Ws Wr Hình 2.1: Sơ đồ mạch khởi động tổng quát Trên sơ đồ hình 2.1, máy khởi động bao gồm: relay các khớp với cuộn hút Wh, cuộn giữ Wg, và động cơ điện một chiều với cuộn stator Ws và cuộn rotor Wr. 2.2 Máy khởi động 2.2.1 Yêu cầu, phân loại theo cấu trúc A. Yêu cầu kỹ thuật 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.  Nhiệt độ làm việc không được quá giới hạn cho phép.  Phải bảo đảm khởi động lại được nhiều lần.  Tỷ số truyền từ bánh răng của máy khởi động và bánh răng của bánh đà nằm trong giới hạn (từ 9 đến 18).  Chiều dài, điện trở của dây dẫn nối từ accu đến máy khởi động phải nằm trong giới hạn quy định (< 1m). Công tắc an toàn (gắn trên hộp số hoặc bàn đạp ly hợp) Công tắc máy Máy khởi động Cầu chì tổng ST1 5030  Moment truyền động phải đủ để khởi động động cơ. B. Phân loại Để phân loại máy khởi động ta chia máy khởi động ra làm hai thành phần: Phần motor điện và phần truyền động. Phần motor điện được chia ra làm nhiều loại theo kiểu đấu dây, còn phần truyền động phân theo cách truyền động của máy khởi động đến động cơ. Motor điện trong máy khởi động là loại mắc nối tiếp và mắc hỗn hợp.  Theo kiểu đấu dây: Tùy thuộc theo kiểu đấu dây mà ta phân ra các loại sau: Hình 2.2: Các kiểu đấu dây của máy khởi động - Loại mắc nối tiếp: Moment phát ra lớn nhất khi bắt đầu quay, được dùng chủ yếu trong máy khởi động. - Loại mắc song song: Ít dao động về tốc độ, giống như loại dùng nam châm vình cửu. - Loại mắc hỗn hợp: Có cả đặc điểm của hai loại trên, thường dùng để khởi động động cơ lớn. Phân loại theo cách truyền động: có hai cách truyền động Truyền động trực tiếp với bánh đà: loại này thường dùng trên xe đời cũ và những động cơ có công suất lớn, được chia ra làm 3 loại: * Truyền động quán tính: bánh răng ở khớp truyền động tự động văng theo quán tính để ăn khớp với bánh đà. Sau khi động cơ nổ, bánh răng tự động trở về vị trí cũ. * Truyền động cưỡng bức: khớp truyền động của bánh răng khi ăn khớp vào vòng răng của bánh đà, chịu sự điều khiển cưỡng bức của một cơ cấu các khớp. * Truyền động tổ hợp: bánh răng ăn khớp với bánh đà cưỡng bức nhưng việc ra khớp tự động như kiểu ra khớp của truyền động quán tính. Hình 2.3 Máy khởi động loại giảm tốc Truyền động qua hộp giảm tốc: 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 - 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 - Máy khởi động loại bánh răng hành tinh dùng bộ truyền hành tinh để giảm tốc 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) - 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 tinh. Hình 2.4. Máy khởi động loại đồng trục Hình 2.5. Máy khởi động loại bánh răng hành tinh Hình 2.6. Máy khởi động loại PS Cấu tạo máy khởi động Hình 2.7. Các bộ phận của máy khởi động 2.1 Các bộ phận 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) 3. 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 2.8. Công tắc từ 2.2 Cấu tạo 2.2.1 Công tắc từ Công tắc từ hoạt động như là một công tắc chính của dòng điện chạy tới motor và điều khiển bánh răng bendix bằng cách đẩy nó vào ăn khớp với vành răng khi bắt đầu khởi động và kéo nó ra sau khi khởi động. Cuộn hút được quấn bằng dây có đường kính lớn hơn cuộn giữ và lực điện từ của nó tạo ra lớn hơn lực điện từ được tạo ra bởi cuộn giữ. 2.2.2 Phần ứng và ổ bi cầu Phần ứng tạo ra lực làm quay motor và ổ bi cầu đỡ cho lõi (phần ứng) quay ở tốc độ cao. Hình 2.9. Phần ứng và ổ bi cầu Hình 2.10 . Vỏ máy khởi động 2.2.3.Vỏ máy khởi động Vỏ máy khởi động này tạo ra từ trường cần thiết để cho motor hoạt động. Nó cũng có chức năng như một vỏ bảo vệ các cuộn cảm, lõi cực và khép kín các đường sức từ. Cuộn cảm được mắc nối tiếp với phần ứng. 2.2.4. 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 từ cuộn dây tới phần ứng theo một chiều nhất định. Chổi than được làm từ hỗn hợp đồng-cácbon nên nó có tính dẫn điện tốt và khả năng chịu mài mòn lớn. Các lò xo chổi than nén vào cổ góp phần ứng và làm cho phần ứng dừng lại ngay sau khi máy khởi động bị ngắt. Nếu các lò xo chổi than bị yếu đi hoặc các chổi than bị mòn có thể làm cho tiếp điểm điện giữa chổi than và cổ góp không đủ để dẫn điện. Điều này làm cho điện trở ở chỗ tiếp xúc tăng lên làm giảm dòng điện cung cấp cho motor và dẫn đến giảm moment. Hình 2.11. Chổi than và giá đỡ chổi than Hình 2.12. Bộ truyền giảm tốc 2.2.5. Bộ truyền giảm tốc Bộ truyền giảm tốc truyền lực quay của motor tới bánh răng bendix và làm tăng moment xoắn bằng cách làm chậm tốc độ của motor. Bộ truyền giảm tốc làm giảm tốc độ quay của motor với tỉ số là 1/3 -1/4 và nó có một li hợp khởi động ở bên trong. 2.2.6. Li hợp khởi động Hình 2.13 Li hợp khởi động Hình 2.14. Bánh răng khởi động bendix và rãnh xoắn Li hợp khởi động truyền chuyển động quay của motor tới động cơ thông qua bánh răng bendix. Để bảo vệ máy khởi động khỏi bị hỏng bởi số vòng quay cao được tạo ra khi động cơ đã được khởi động, người ta bố trí li hợp khởi động này. Đó là li hợp khởi động loại một chiều có các con lăn. Bánh răng khởi động chủ động và then xoắn Bánh răng bendix và vành răng truyền lực quay từ máy khởi động tới động cơ nhờ sự ăn khớp an toàn giữa chúng. Bánh răng bendix được vát mép để ăn khớp được dễ dàng. Then xoắn chuyển lực quay vòng của motor thành lực đẩy bánh răng bendix, trợ giúp cho việc ăn khớp và ngắt sự ăn khớp của bánh răng bendix với vành răng. Nguyên lí hoạt động Kéo (Hút vào) Khi bật khoá điện lên vị trí START, dòng điện của accu đi vào cuộn giữ và cuộn hút. Sau đó dòng điện đi từ cuộn hút tới phần ứng qua cuộn cảm xuống mát. Việc tạo ra lực điện từ trong các cuộn giữ và cuộn hút sẽ làm từ hoá các lõi cực và do vậy piston của công tắc từ bị hút vào lõi cực của nam châm điện. Nhờ sự hút này mà bánh răng bendix bị đẩy ra và ăn khớp với vành răng bánh đà đồng thời đĩa tiếp xúc sẽ bật công tắc chính lên. Hình 2.15. Nguyên lý hoạt động Để duy trì điện áp kích hoạt công tắc từ, một số xe có relay khởi động đặt giữa khoá điện và công tắc từ. Hình 2.16. Hút vào Hình 2.17. Giữ Giữ Khi công tắc chính được bật lên, thì không có dòng điện chạy qua cuộn hút vì hai đầu cuộn hút bị đẳng áp, cuộn cảm và cuộn ứng nhận trực tiếp dòng điện từ accu. Cuộn dây phần ứng sau đó bắt đầu quay với vận tốc cao và động cơ được khởi động. Ở thời điểm này piston được giữ nguyên tại vị trí chỉ nhờ lực điện từ của cuộn giữ vì không có dòng điện chạy qua cuộn hút. Nhả (hồi về) Khi khoá điện được xoay từ vị trí START sang vị trí ON, tại thời điểm này, tiếp điểm chính vẫn còn đóng, dòng điện đi từ phía công tắc chính tới cuộn hút rồi qua cuộn giữ. Đặc điểm cấu tạo của cuộn hút và cuộn giữ là có cùng số vòng dây quấn và quấn cùng chiều. Ở thời điểm này, dòng điện qua cuộn hút bị đảo chiều, lực điện từ được tạo ra bởi cuộn hút và cuộn giữ triệt tiêu lẫn nhau nên không giữ được piston. Do đó piston bị đẩy trở lại nhờ lò xo hồi về và công tắc chính bị ngắt làm cho máy khởi động dừng lại. Hình 2.18. Hồi về Ly hợp máy khởi động Hình 2.20. Cấu tạo ly hợp máy khởi động Hoạt động Khi 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. Hình 2.21. Hoạt động của ly hợp khởi động (Khi khởi động) 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. 3.2.2 Cơ cấu ăn khớp và nhả 3.2.2.1 Công dụng Cơ cấu ăn khớp / nhả có hai chức năng. - Ăn khớp bánh răng bendix với vành răng bánh đà. - Ngắt sự ăn khớp giữa bánh răng bendix với vành răng bánh đà. 3.2.2.2 Cơ cấu ăn khớp Hình 2.22. Hoạt động của ly hợp khởi động (Sau khi khởi động) [...]... sạc và diode phụ) Khi khởi động, điện thế ở đầu L của máy phát tăng Khi động cơ đạt tốc độ đủ lớn (động cơ đã nổ), relay khóa khởi động sẽ ngắt dòng điện đưa đến relay của máy khởi động, cho dù tài xế vẫn còn bật công tắc khởi động Ngoài ra, relay khóa khởi động không cho phép khởi động khi động cơ đang hoạt động Cấu tạo nguyên lý làm việc của relay khóa khởi động Relay khóa khởi động dùng tiếp điểm... Relay bảo vệ khởi động Công dụng Relay bảo vệ khởi động là thiết dùng để bảo vệ máy khởi động trong những trường hợp sau: Khi tài xế không thể nghe được tiếng động cơ nổ Khởi động bằng điều khiển từ xa Khởi động lại nhiều lần Thiết bị dùng bảo vệ khởi động còn gọi là relay khóa khởi động Relay khóa khởi động hoạt động tùy thuộc vào tốc độ quay của động cơ Ta có thể lấy tín hiệu này từ máy phát (dây... 3-11: Relay bảo vệ khởi động Khi bật công tắc khởi động, dòng điện qua W bv qua cuộn kích máy phát về mass làm đóng tiếp điểm K, dòng điện đến relay khởi động Khi động cơ hoạt động, máy phát điện bắt đầu làm việc (đầu L có điện áp bằng điện áp accu nhưng máy chưa tắt công tắc khởi động) , dòng điện qua Wbv mất khiến khóa K mở, ngắt dòng đến relay khởi động làm cho máy khởi động không hoạt động nữa 1 Hình... còn ăn khớp nữa 4 MỘT SỐ LOẠI MÁY KHỞI ĐỘNG KHÁC 4.1 Máy khởi động đồng trục Hình 2.25 Máy khởi động đồng trục Hình 2.26 Cơ cấu phanh 4.1.2 Công tắc từ Cấu tạo của công tắc từ của máy khởi động loại đồng trục về cơ bản giống như công tắc từ của máy khởi động loại giảm tốc Tuy nhiên loại này kéo piston để đưa bánh răng bendix vào ăn khớp và nhả khớp trong khi máy khởi động loại giảm tốc đẩy piston để... thống khởi động Relay khởi động trung gian Relay khởi động là thiết bị dùng để đóng mạch điện cung cấp điện cho máy khởi động Thiết bị này có tác dụng làm giảm dòng qua công tắc máy Hình 3.10: Relay khởi động Relay gài khớp Relay gài khớp dùng để đẩy bánh răng máy khởi động vào ăn khớp với vòng răng bánh đà và đóng tiếp điểm đưa dòng điện đến motor điện, giữ yên tiếp điểm cho đến hết thời gian khởi động. .. dẫn động Cần đẩy bendix truyền chuyển động của công tắc từ tới bánh răng bendix Nhờ chuyển động này bánh răng bendix được đưa vào ăn khớp và nhả khớp với vành răng 4.1.4 Lò xo dẫn động Lò xo dẫn động được đặt trong cần đẩy dẫn động hoặc trong công tắc từ Lò xo dẫn động của máy khởi động loại đồng trục hoạt động giống như lò xo hồi về của máy khởi động loại giảm tốc 4.1.5 Cơ cấu giảm tốc Vì máy khởi động. .. rút ngắn Hình 46 Phần ứng - Máy khởi động PS Sơ đồ tính toán và đặc tính cơ bản của máy khởi động Sơ đồ tính toán Để xác định các đặc tuyến cơ bản của máy khởi động (chủ yếu là phần động cơ điện), ta khảo sát mạch điện của một máy khởi động loại mắc nối tiếp Sơ đồ tính toán được trình bày trên hình 3.8 Rd Rst Ua Ra Ikđ Ukđ Eo Eng Rr Hình 3-8: Sơ đồ tính toán máy khởi động Đặc tuyến và đánh giá hư... có thể khởi động động cơ nhờ phần ứng lớn, nên loại này không cần cơ cấu giảm tốc Vì lí do này nên phần ứng được nối trực tiếp với bánh răng bendix 4.1.6 Cơ cấu phanh Một số máy khởi động loại đồng trục được trang bị một cơ cấu phanh để dừng motor lại nếu động cơ không khởi động được Cơ cấu phanh cũng được dùng để điều khiển tốc độ cao của motor ngay sau khi động cơ khởi động Một số máy khởi động loại... đồ thực tế mạch bảo vệ khởi động 1 Accu; 2 Công tắc nguồn; 3 Công tắc máy; 4 Công tắc khởi động; 5 Đèn báo nạp, 6 Máy phát; 7 Relay bảo vệ khởi động; 8 Máy khởi động b Mạch bảo vệ khởi động điều khiển bằng điện tử Trong loại này, người ta sử dụng mạch biến đổi tần số sang điện thế bằng cách lấy tín hiệu tần số từ dây trung hoà (N) của máy phát hoặc đầu âm bobine Tín hiệu tốc độ động cơ thể hiện qua tần... nhả khớp của bánh răng chủ động Lò xo dẫn động được đặt trong công tắc từ Lò xo dẫn động hoạt động giống như lò xo dẫn động của máy khởi động loại giảm tốc và máy khởi động loại đồng trục Công tắc từ và cần đẩy dẫn động hoạt động giống như công tắc từ và cần đẩy dẫn động của máy khởi động loại đồng trục Cơ cấu giảm tốc Hình 43 Bộ bánh răng hành tinh Cần dẫn của bộ truyền hành tinh có ba bánh răng hành . đạp ly hợp) Công tắc máy Máy khởi động Cầu chì tổng ST1 5030  Moment truyền động phải đủ để khởi động động cơ. B. Phân loại Để phân loại máy khởi động ta chia máy khởi động ra làm hai thành. hoạt động giống như máy khởi động loại bánh răng hành tinh. Hình 2.4. Máy khởi động loại đồng trục Hình 2.5. Máy khởi động loại bánh răng hành tinh Hình 2.6. Máy khởi động loại PS Cấu tạo máy. nào đó để khởi động được động cơ. Cơ cấu khởi động chủ yếu trên ôtô hiện nay là khởi động bằng động cơ điện một chiều. Tốc độ khởi động của động cơ xăng phải trên 50 v/p, đối với động cơ diesel