Đang tải... (xem toàn văn)
Tóm tắt: Ngày nay, cùng với sự phát triển của công nghệ kỹ thuật điều khiển, hệ thống khởi động trên các loại ô tô thế hệ mới càng hiện đại và tiện nghi. Tính phức tạp về kết cấu cũng như hoạt động của hệ thống khởi động càng cao. Do đó việc bảo dưỡng, sửa chữa hệ thống khởi động trên ô tô gặp nhiều khó khăn. Nội dung nghiên cứu này bao gồm cấu tạo và nguyên lý hoạt động và kiểm tra hư hỏng của khởi động động cơ 1NZFE trên xe Toyota Vios. Kết quả nghiên cứu giúp cho việc bảo dưỡng sửa chữa hệ thống khởi động động cơ 1NZFE trên xe Toyota Vios được thuận lợi hơn. 1. Tổng quan về hệ thống khởi động trên ô tô 1.1. Chức năng của hệ thống khởi động Hệ thống khởi động đóng vai trò quan trọng nhất trong hệ thống điện ôtô. Hệ thống khởi động sử dụng năng lượng từ bình ắc quy và chuyển năng lượng này thành cơ năng quay máy khởi động. Máy khởi động truyền cơ năng này cho bánh đà trên trục khuỷu động cơ thông qua việc gài khớp. Chuyển động của bánh đà làm hỗn hợp khí nhiên liệu hoặc không khí được hút vào bên trong xylanh, được nén và đốt cháy để sinh công làm quay động cơ. Máy khởi động sẽ ngừng hoạt động khi động cơ đã nổ. Tốc độ vòng quay khởi động tối thiểu của động cơ xăng khoảng 50100 vgph và của động cơ diesel khoảng 100 200 vgph.. 1.2. Phân loại hệ thống khởi động Hiện nay hệ thống khởi động thường sử dụng 3 loại máy khởi động (Hình 1), bao gồm: loại giảm tốc (Loại R, loại RA), loại bánh răng đồng trục (loại G, loại GA), loại bánh răng hành tinh (loại P).
NGHIÊN CỨU KHAI THÁC HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ 1NZ-FE TRÊN XE TOYOTA VIOS 2015 Ths Vũ Thành Trung, Khoa Ơ tơ Tóm tắt: Ngày nay, với phát triển công nghệ kỹ thuật điều khiển, hệ thống khởi động loại ô tô hệ đại tiện nghi Tính phức tạp kết cấu hoạt động hệ thống khởi động cao Do việc bảo dưỡng, sửa chữa hệ thống khởi động ô tô gặp nhiều khó khăn Nội dung nghiên cứu bao gồm cấu tạo nguyên lý hoạt động kiểm tra hư hỏng khởi động động 1NZ-FE xe Toyota Vios Kết nghiên cứu giúp cho việc bảo dưỡng sửa chữa hệ thống khởi động động 1NZ-FE xe Toyota Vios thuận lợi Tổng quan hệ thống khởi động ô tô 1.1 Chức hệ thống khởi động Hệ thống khởi động đóng vai trò quan trọng hệ thống điện ôtô Hệ thống khởi động sử dụng lượng từ bình ắc quy chuyển lượng thành quay máy khởi động Máy khởi động truyền cho bánh đà trục khuỷu động thông qua việc gài khớp Chuyển động bánh đà làm hỗn hợp khí - nhiên liệu khơng khí hút vào bên xylanh, nén đốt cháy để sinh công làm quay động Máy khởi động ngừng hoạt động động nổ Tốc độ vòng quay khởi động tối thiểu động xăng khoảng 50-100 vg/ph động diesel khoảng 100- 200 vg/ph 1.2 Phân loại hệ thống khởi động Hiện hệ thống khởi động thường sử dụng loại máy khởi động (Hình 1), bao gồm: loại giảm tốc (Loại R, loại RA), loại bánh đồng trục (loại G, loại GA), loại bánh hành tinh (loại P) Hình Phân loại máy khởi động 1.2.1 Loại giảm tốc Hình Loại giảm tốc Máy khởi động loại giảm tốc thể Hình Motor khởi động bao gồm thành phần rõ hình vẽ Đó kiểu khởi động có kết hợp, tốc độ motor cao điều chỉnh bánh giảm tốc Toàn motor nhỏ nhẹ motor khởi động thông thường, vận hành tốc độ cao Bánh giảm tốc chuyển mô men xoắn tới bánh chủ động 1/4 đến 1/3 tốc độ motor Bánh chủ động quay nhanh bánh khởi động thông thường mô men xoắn lớn nhiều (công suất khởi động) Bánh giảm tốc gắn vài trục bánh chủ động Và khác với khởi động thông thường, công tắc từ đẩy trực tiếp bánh chủ động (không qua cần dẫn động) tới ăn khớp với vòng bánh đà Đặc điểm: Động điện nhỏ gọn với tốc độ cao sử dụng để quay hộp số giảm tốc, làm tăng momen khởi động Ứng dụng: Máy khởi động loại giảm tốc sử dụng rộng rãi xe nhỏ gọn nhẹ 1.2.2 Loại bánh đồng trục Hình Loại bánh đồng trục Máy khởi động loại đồng trục thể Hình Motor khởi động thơng thường bao gồm thành phần rõ hình vẽ Bánh chủ động trục phần ứng động quay tốc độ Một lõi hút công tắc từ (solenoid) nối với nạng gài Khi kích hoạt nam châm điện nạng gài đẩy bánh chủ động khớp với vành bánh đà Khi động bắt đầu khởi động khớp ly hợp chiều ngắt nối bánh chủ động ngăn cản mô men động làm hỏng motor khởi động Đặc điểm: Công suất đầu máy khởi động 0.8, 0.9 1KW Trong hầu hết trường hợp, khởi động cho motor cũ thay motor có bánh giảm tốc Ứng dụng: Máy khởi động loại đồng trục sử dụng chủ yếu xe nhỏ 1.2.3 Loại bánh hành tinh Máy khởi động loại bánh hành tinh thể Hình Bánh hành tinh dùng để giảm tốc nhằm tăng momen quay Trục rotor truyền lực qua bánh hành tinh đến bánh bendix Hình Loại bánh hành tinh Nhờ trọng lượng nhỏ momen lớn, tiếng ồn nên máy khởi động loại bánh hành tinh sử dụng nhiều loại xe nhỏ đến trung bình 1.3 Các yêu cầu kỹ thuật hệ thống khởi động ô tô Các yêu cầu kỹ thuật hệ thống khởi động điện bao gồm: - - Kết cấu gọn nhẹ, chắn làm việc ổn định với độ tin cậy cao Lực kéo tái sinh trục máy khởi động phải đảm bảo đủ lớn, tốc độ quay phải phải đạt tới trị số trục khuỷu động ôtô quay định Khi động ôtô làm việc, phải cắt khớp truyền động hệ thống khởi động khỏi trục khuỷu động ơtơ Có thiết bị điều khiển từ xa thực khởi động động ôtô ( nút ấn công tắc khởi động) thuận tiện cho người sử dụng Động ôtô phải tự động làm việc sau hai lần khởỉ động, thời gian khởi động kéo dài không 10s động xăng không 15s động diesel, khoảng thời gian cách hai lần khởi động liên tiếp không 60s 2 Cấu tạo, hoạt động hệ thống khởi động động 1NZ-FE xe Toyota Vios 2.1 Cấu tạo máy khởi động Hệ thống khởi động động 1NZ-FE xe Toyota Vios sử dụng máy khởi động loại bánh đồng trục Kết cấu chi tiết tháo rời máy khởi động (Hình 5), bao gồm: Cụm cơng tắc từ, vỏ máy khởi động, cần dẫn động, phanh hãm, ly hợp từ máy khởi động, giảm chấn, cụm rô to cụm stato máy khởi động, cụm giá đỡ chối than máy khởi động, khung đầu cổ góp Hình Kết cấu phận tháo rời máy khởi động động 1NZ-FE 2.1.1 Cụm công tắc từ Cụm công tắc từ hoạt động công tắc dòng điện chạy tới mơ tơ điều khiển bánh dẫn động khởi động (Hình 6) Cụm công tắc từ máy khởi động bao gồm: Cơng tắc chính, pít tơng, lò xo hồi vị, trục pít tơng, cuộn kéo, cuộn giữ, lò xo dẫn động Cuộn kéo quấn cuộn dây có đường kính lớn cuộn giữ lực điện từ lớn lực điện từ tạo cuộn giữ Hình Cấu tạo cụm công tắc từ 2.1.2 Cần dẫn động Cần dẫn động truyền chuyển động từ pít tơng tới bánh dẫn động Nhờ chuyển động mà bánh dẫn động đưa vào ăn khớp nhả khớp với vành bánh đà 2.1.3 Cụm rô to Cụm rô to (cuộn dây phần ứng) dùng để tạo mô men làm quay bánh dẫn động (Hình 7a) a b Hình Cụm rơ to (phần ứng) stato (vỏ) máy khởi động 2.1.4 Cụm stato Cụm stato tạo từ trường cần thiết rơ to hoạt động (Hình 7b) Cụm stato có chức vỏ bảo vệ cuộn cảm, lõi cực khép kín đường sức từ Cuộn cảm mắc nối tiếp với phần ứng (rô to) 2.1.5 Chổi than giá đỡ chổi than Hình Cấu tạo chổi than giá đỡ chổi than Chổi than giá đỡ chổi than lắp ráp Hình Có hai chơi than dương hai chổi than âm Chổi than tỳ vào cổ góp lò xo dòng điện từ cuộn dây tới phần ứng theo chiều định Chổi than làm từ hỗn hợp đồng – graphit nên có tính dẫn điện chống mài mòn tốt 2.2 Nguyên lý hoạt động hệ thống khởi động động 1NZ-FE xe Toyota Vios Mạch điện hệ thống khởi động động 1NZ-FE (Hình 8) bao gồm: ắc quy, cụm máy khởi động, rơ le khởi động, rơ le cắt ACC, cụm công tắc khởi động ly hợp, cụm cơng tắc vị trí P/N hộp số, diode khởi động, khóa điện, ECM, giắc kết nối, cầu chì Nguyên lý hoạt động: Khi người lái bật khóa điện nấc ST2 (Start) ECM có nhiệm vụ điều khiển hoạt động hệ thống khởi động Nếu người lái đạp hết côn đưa tay số vị trí N (kiểu số sàn) vị trí P (kiểu số tự động) cụm cơng tắc khởi động ly hợp cụm công tắc vị trí P/N đóng Khi đó: - - - Kiểu số sàn: Một dòng điện từ ắc quy qua khóa điện, qua nấc ST2, qua vị trí STSW STAR ECM, qua công tắc khởi động ly hợp cơng tắc vị trí P/N hộp số, qua cuộn dây rơ le khởi động, sau mát Kiểu số tự động: Một dòng điện từ ắc quy qua khóa điện, qua nấc ST2, qua vị trí STSW STA ECM, qua cơng tắc vị trí P/N hộp số, qua cuộn dây rơ le khởi động, sau mát Đồng thời ECM cắt nguồn điện từ ắc quy tới hệ thống điều hòa rơ le cắt ACC Khi nguồn điện ắc quy tập trung cho hệ thống khởi động Do đó, dòng điện từ ắc quy qua cầu chì 30A, qua rơ le khởi động, qua cuộn dây cụm cơng tắc từ mát Lúc cơng tắc từ đóng lại, dòng điện từ ắc quy qua công tắc từ đến động điện chiều máy khởi động mát Kết làm máy khởi động quay Hình Sơ đồ mạch điện hệ thống khởi động động 1NZ-FE 2.3 Kiểm tra hư hỏng hệ thống khởi động động 1NZ-FE 2.3.1 Kiểm tra cụm khóa điện Cụm khóa điện kiểm tra hư hỏng cách đo điện trở chân (Hình 9) Giá trị tiêu chuẩn đo điện trở khóa điện thể Bảng Hình Kiểm tra điện trở chân khóa điện Bảng Điện trở tiêu chuẩn khóa điện Điều kiện Nối dụng cụ đo Điều kiện kiểm tra tiêu chuẩn Giữa tất điện cực KHÓA 10 kΩ trở lên 2-4 ACC Dưới Ω 1-2-4 ON Dưới Ω 5-6 1-3-4 START Dưới Ω 5-6-7 2.3.2 Kiểm tra rơ le cắt ACC Việc kiểm tra hư hỏng rơ le cắt ACC thực cách đo điện trở chân (Hình 10) Các giá trị tiêu chuẩn trình bày Bảng Hình 10 Kiểm tra điện trở chân rơ le cắt ACC Bảng Điện trở tiêu chuẩn rơ le cắt ACC Nối dụng cụ Điều kiện kiểm tra đo Khi không cấp điện áp ắc quy 3-4 Khi cấp điện áp ắc quy vào cực Khi cấp điện áp ắc quy vào cực 3-5 Khi không cấp điện áp ắc quy Điện trở Dưới 1Ω 10 kΩ trở lên Dưới Ω 10 kΩ trở lên Nếu kết không tiêu chuẩn, thay rơle cắt ACC 2.3.3 Kiểm tra máy khởi động Để kiểm tra hư hỏng máy khởi động cần kiểm tra phận: rô to máy khởi động, cuộn cảm, chổi than, ly hợp máy khởi động, công tắc từ 2.3.3.1 Kiểm tra rô to máy khởi động Các bước kiểm tra rơ to máy khởi động (Hình 11) bao gồm: quan sát; vệ sinh; kiểm tra thông mạch/ cách điện rô to; kiểm tra độ đảo hướng kính cổ góp; kiểm tra đường kính ngồi cổ góp; kiểm tra độ sâu rãnh Bước 1: Quan sát vệ sinh Bước 2: Kiểm tra cách điện cổ góp lõi rơ to Bước 3: Kiểm tra thông mạch dẫn điện cổ góp Bước 4: Kiểm tra độ đảo hướng kính cổ góp Bước 5: Kiểm tra đường kính ngồi cổ góp Bước 6: Kiểm tra độ sâu rãnh Hình 11 Các cơng việc kiểm tra rơ to máy khởi động 2.3.3.2 Kiểm tra cuộn cảm Công việc kiểm tra cuộn cảm (Hình 12) bao gồm: thơng mạch dây dẫn chổi than; cách điện dây dẫn chổi than Bước 1: Kiểm tra thông mạch Bước 2: Kiểm tra cách điện Hình 11 Các cơng việc kiểm tra cuộn cảm đó: – Dây chổi than dương, - dây dẫn; – chổi than; – Cuộn cảm; – Thông mạch/cách điện; – Dây chổi than âm; – Phần cảm (Khung từ) 2.3.3.3 Kiểm tra chổi than Chổi than ép vào cổ góp nhờ lực lò xo Khi chổi than bị mòn giới hạn, lực ép lò xo bị giảm dẫn đến tiếp xúc cổ góp chổi than khơng đạt u cầu Kết dòng điện khơng chạy liên tục dẫn đến máy khởi động không hoạt động Việc làm đo chiều dài chổi than thể Hình 12 Nếu khơng đạt u cầu cần phải thai chổi than (Hình 13) Hình 12 Đo chiều dài chổi than Bước 1: Cắt dây dẫn chổi than vị trí nối với phía phần cảm Bước 2: Sửa lại hình dáng bề mặt hàn phần cảm giũa hay giấy ráp – Cắt; – Dây dẫn chổi than; – Phía phần cảm – Vùng sửa lại; – Phía phần cảm; - Giũa Bước 3: Lắp chổi than đĩa vào phần cảm ép lại Bước 4: Hàn chổi than vào vùng gắn – Chổi than; - Đĩa Hình 13 Các cơng việc thay chổi than 2.3.3.4 Kiểm tra cụm ly hợp máy khởi động Quay ly hợp máy khởi động tay kiểm tra xem khớp chiều có trạng thái hãm hay khơng (Hình 14) Hình 14 Kiểm tra khớp chiều (1 – quay tự do; – hãm) 2.3.3.5 Kiểm tra cụm công tắc từ Công việc kiểm tra cụm công tắc từ (Hình 15) bao gồm: kiểm tra trạng thái hoạt động; kiểm tra thông mạch cuộn kéo kiểm tra thông mạch cuộn giữ Bước 1: Kiểm tra hoạt động công tắc từ Bước 2: Kiểm tra thông mạch Bước 3: Kiểm tra thông mạch cuộn giữ (giữa cực 50 thân công tắc) cuộn kéo (giữa cực 50 cực C) Hình 15 Các cơng việc kiểm tra cơng tắc từ đó: – Cực 50; – Cực C; – Cuộn kéo; – Cuộn giữ; – Thân công tắc; Cực 30; – Thông mạch 2.3.3.6 Các thông số sửa chữa máy khởi động Thông số sửa chữa máy khởi động động 1NZ-FE (Bảng 3) dùng làm để so sánh với giá trị đo kiểm Nếu giá trị đo kiểm vượt ngưỡng giới hạn thông số sửa chữa cần thay Bảng Thơng số sửa chữa máy khởi động động 1NZ-FE Nội dung kiểm tra Điều kiện kiểm tra Cụm máy khởi động Cường độ dòng điện tiêu chuẩn Rơle máy khởi động Điện trở tiêu chuẩn 3-5 Giá trị tiêu chuẩn Từ 90 A trở xuống với điện áp 11.5 V Dưới Ω (Khi điện áp ắc quy cấp đến cực 2) 10 kΩ trở lên Điện trở cụm rơto Đầu cổ góp máy khởi động Cổ góp - Lõi rơto Dưới Ω 10 kΩ trở lên Nội dung kiểm tra Điều kiện kiểm tra Độ đảo cổ góp Độ đảo lớn cụm rôto máy đề Giá trị tiêu chuẩn 0.05 mm (0.0020 in.) Đường kính cổ góp cụm rơto máy khởi động Đường kính tiêu chuẩn 28.0 mm (1.1024 in.) Đường kính nhỏ 27.0 mm (1.0630 in.) Phần rãnh cắt cụm rôto máy khởi động Chiều sâu rãnh cắt tiêu chuẩn 0.6 mm (0.0236 in.) Chiều sâu rãnh cắt nhỏ 0.2 mm (0.0079 in.) Điện trở cụm stato máy khởi động Chiều dài chổi than Điện trở cụm giá đỡ chổi than máy khởi động Cực C - Dây dẫn chổi than stato Dưới Ω Đầu chổi than - Càng máy khởi động 10 kΩ trở lên Chiều dài tiêu chuẩn 14 mm (0.5511 in.) Chiều dài nhỏ mm (0.3543 in.) Điện trở tiêu chuẩn 10 kΩ trở lên Cực C - Cực 50 Điện trở cụm công tắc từ máy khởi động Cực 50 - Cụm công tắc từ máy khởi động Dưới Ω Dưới Ω Kết luận Nội dung nghiên cứu phân tích cấu tạo hoạt động hệ thống khởi động động 1NZ-FE xe Toyota Vios 2015, bao gồm: cấu tạo máy khởi động loại đồng trục (rô to, stato, công tắc từ, ly hợp, rơ le máy khởi động), sơ đồ cấu tạo hoạt động mạch điện hệ thống khởi động Đồng thời nội dung nghiên cứu trình bày bước kiểm tra hư hỏng thông số sửa chữa phận hệ thống khởi động động 1NZ-FE: cụm khóa điện, rơ le cắt ACC, cụm máy khởi động (rô to, cuộn cảm, chổi than, ly hợp máy khởi động, cụm công tắc từ, rơ le máy khởi động) Trên sở nắm vững kiến thức cấu tạo, hoạt động hệ thống khởi động động ô tơ nói chung cách kiểm tra hư hỏng xe tương tự TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Giáo trình Hệ thống điện tơ, trường Đại học Sao Đỏ, 2018 [2] Cẩm nang sửa chữa động 1NZ-FE xe Toyota Vios, GSIC - Trung Tâm Thông Tin Dịch Vụ Toàn Cầu, Toyota ... lần khởi động liên tiếp không 60s 2 Cấu tạo, hoạt động hệ thống khởi động động 1NZ-FE xe Toyota Vios 2.1 Cấu tạo máy khởi động Hệ thống khởi động động 1NZ-FE xe Toyota Vios sử dụng máy khởi động. .. hoạt động hệ thống khởi động động 1NZ-FE xe Toyota Vios Mạch điện hệ thống khởi động động 1NZ-FE (Hình 8) bao gồm: ắc quy, cụm máy khởi động, rơ le khởi động, rơ le cắt ACC, cụm công tắc khởi động. .. công tắc từ máy khởi động Cực 50 - Cụm công tắc từ máy khởi động Dưới Ω Dưới Ω Kết luận Nội dung nghiên cứu phân tích cấu tạo hoạt động hệ thống khởi động động 1NZ-FE xe Toyota Vios 2015, bao gồm: