NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG TRÊN XE TOYOTA VIOS 2010

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

ĐỒ TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
NGÀNH: CÔNG NGHỆ KĨ THUẬT Ô TÔ
TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG TRÊN XE
TOYOTA VIOS 2010

CBHD: ThS. Ngô Quang Tạo
Sinh viên: Nguyễn Văn Mạnh
Mã số sinh viên: 2018606770

Hà Nội – Năm 2022


BỘ CƠNG THƯƠNG
TRƯỜNGĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆPHÀNỘI

CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên: Nguyễn Văn Mạnh
Mã SV: 2018606770
Lớp: 2018DHKTOT07 Ngành: CNKT Ơ Tơ
Khóa:13
Tên đề tài: Nghiên cứu hệ thống khởi động trên xe Toyota Vios 2010
Mục tiêu đề tài:
Thông qua đề tài giúp sinh viên nắm được cấu tạo, nguyên lý làm việc
của hệ thống khởi động, phương pháp kiểm tra sửa chữa hệ thống khởi

động trên xe Toyota Vios 2010
Kết quả dự kiến
1. Phần thuyết minh:
- Tổng quan về hệ thống khởi động trên ô tô.
- Sơ đồ nguyên lý, nguyên lý làm việc của hệ thống khởi động trên ô tô.
- Đặc điểm kết cấu hệ thống khởi động trên xe Toyota Vios 2010.
- Những hư hỏng, nguyên nhân, biện pháp kiểm tra, sửa chữa hệ thống
khởi động trên ô tô.
2. Bản vẽ: (3 bản vẽ A0)
- 01 bản vẽ: Tổng quan hệ thống khởi động trên xe Toyota Vios 2010.
- 01 bản vẽ: Kết cấu hệ thống khởi động xe Toyota Vios 2010
- 01 bản vẽ: Quy trình tháo lắp máy khởi động xe Toyota Vios 2010.
Thời gian thực hiện: từ: 21/03/2022 đến /2022
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
(Ký và ghi rõ họ tên)

TRƯỞNG KHOA

ThS. Ngô Quang Tạo

TS. Nguyễn Anh Ngọc


1
LỜI NĨI ĐẦU
Xã hội đã có nhiều thay đổi kể từ lúc nó được hình thành, và càng ngày
xã hội lại càng hoàn thiện hơn và tốt đẹp hơn. Trong nền công nghiêp ô tô cũng
vậy, kể từ lúc chiếc ô tô đầu tiên ra đời vào đầu thế kỷ 19 đến nay nó đã có
nhiều thay đổi và tất nhiên là thay đổi có kế thừa và phát triển. Nước ta đang
trên đà phát triển, đặc biệt là nghành cơng ngiệp, trong đó có nghành cơng

nghiệp ơ tơ cũng rất được chú trọng và phát triển. Do đó vấn đề đặt ra ở đây
cho một người kỹ sư là phải nắm rõ được kết cấu của các cụm, hệ thống trên
các loại xe hiện đại để từ đó khai thác và sử dụng xe một cách có hiệu quả cao
nhất về cơng dụng, an tồn, kinh tế trong điều kiện ở Việt Nam.
Trong một chiếc ơ tơ thì động cơ được coi như trái tim, nhưng trái tim
này không thể tự mình khởi động được mà cần phải có một hệ thống giúp nó
chạy trong những vịng tua máy đầu tiên đó chính là hệ thống khởi động động
cơ. Với sự phát triển của công nghệ động cơ ô tơ cũng ngày càng được nâng
cấp địi hỏi việc khởi động nó phức tạp hơn, cần nhiều mơ men hơn, độ tin cậy
lớn hơn. Từ đó hệ thống khởi động cũng được nâng cấp để phù hợp với những
yêu cầu này. Kéo theo việc học tập nghiên cứu hệ thống này là vô cùng cần
thiết với một kĩ sư, kĩ thuật viên.
Chính vì vậy em đã chọn đề tài: “ Nghiên cứu hệ thống khởi động trên
xe Toyota Vios 2010” làm đề tài tốt nghiệp của mình. Mặc dù đã rất cố gắng
nhưng khơng tránh khỏi những thiếu sót về nội dung và hình thức. Em rất mong
nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy trong khoa để đề tài của em được
hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn.
Hà Nội, ngày 30, tháng 05, năm 2022
Sinh viên
Nguyễn Văn Mạnh


2
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU ................................................................................................. 1
MỤC LỤC ........................................................................................................ 2
Danh mục các chữ viết tắt .............................................................................. 5
Danh mục hình ảnh ......................................................................................... 6
Danh mục bảng biểu ..................................................................................... 10

MỞ ĐẦU ........................................................................................................ 11
1.1 Lí do chọn đề tài ...................................................................................... 11
1.2 Mục đích đề tài ........................................................................................ 11
1.3 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu đề tài ................................................... 12
1.4 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài .......................................................... 12
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG Ô TÔ ........ 13
1.1 Lịch sử hình thành và phát triển hệ thống khởi động trên ô tô ......... 13
1.2 Nhiệm vụ .................................................................................................. 14
1.3 Yêu cầu ..................................................................................................... 15
1.4 Phân loại hệ thống khởi động................................................................. 15
1.4.1 Hệ thống khởi động bằng tay ................................................................. 15
1.4.2 Hệ thống khởi động bằng động cơ phụ .................................................. 16
1.4.3 Hệ thống khởi động bằng khí nén .......................................................... 16
1.4.4 Hệ thống khởi động bằng động cơ điện ................................................. 17
1.5 Các biện pháp cải thiện đặc tính làm việc của hệ thống khởi động trên
ô tô................................................................................................................... 21
1.5.1 Dùng bi-gi có hệ thống sấy (sử dụng trên động cơ diesel ) ................... 21
1.5.2 Phương pháp đổi nối tiếp điện áp trong quá trình khởi động ................ 22
1.6 Sơ đồ bố trí chung hệ thống khởi động trên ơ tơ ................................. 22


3
1.7 Kết luận chương 1 ................................................................................... 23
CHƯƠNG 2 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÍ, NGUYÊN LÍ LÀM VIỆC CỦA HỆ
THỐNG KHỞI ĐỘNG TRÊN Ơ TƠ .......................................................... 24
2.1 Sơ đồ ngun lí và nguyên lí làm việc của hệ thống khởi động trên ô tô
......................................................................................................................... 24
2.1.1 Theo kiểu hộp số .................................................................................... 24
2.1.2 Theo cách điều khiển ............................................................................. 25
2.2 Nguyên lí hoạt động của máy khởi động............................................... 28

2.2.1 Nguyên lí tạo ra momen ......................................................................... 28
2.2.2 Hoạt động trong thực tế.......................................................................... 30
2.3 Đặc điểm cấu tạo và nguyên lí làm việc của máy khởi động............... 32
2.3.1 Máy khởi động giảm tốc loại bánh răng ăn khớp ngoài ........................ 32
2.3.2 Máy khởi động loại thường ( loại đồng trục) ......................................... 42
2.3.3 Máy khởi động loại bánh răng hành tinh ............................................... 47
2.3.4 Máy khởi động loại bánh răng hành tinh và roto kiểu thanh dẫn (PS) .. 50
2.4 Kết luận chương 2 ................................................................................... 52
CHƯƠNG 3 ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG CỦA
HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG TRÊN XE TOYOTA VIOS 2010 ................. 53
3.1 Thông số cơ bản của xe Toyota Vios 2010 ............................................ 53
3.2 Tổng quan hệ thống khởi động trên xe Toyota Vios 2010 .................. 54
3.2.1 Ăc quy .................................................................................................... 56
3.2.2 Cầu chì.................................................................................................... 57
3.2.3 Khóa điện ............................................................................................... 58
3.2.4 Công tắc bàn đạp li hợp.......................................................................... 59
3.2.5 Diode một chiều ..................................................................................... 59
3.2.6 ECM – Hộp điều khiển động cơ ............................................................ 59


4
3.2.7 Rơ le khởi động ...................................................................................... 63
3.2.8 Máy khởi động ....................................................................................... 64
3.3 Đặc điểm kết cấu và nguyên lí hoạt động của máy khởi động trên xe
Toyota Vios 2010. .......................................................................................... 64
3.3.1 Đặc điểm kết cấu của máy khởi động trên xe Toyota Vios 2010 .......... 64
3.3.2 Nguyên lí hoạt động của máy khởi động ............................................... 65
3.4 Nguyên lí hoạt động của hệ thống khởi động trên xe Toyota Vios 2010
......................................................................................................................... 72
3.5 Kết luận chương 3 ................................................................................... 75

CHƯƠNG 4 NHỮNG HƯ HỎNG, NGUYÊN NHÂN, BIỆN PHÁP KIỂM
TRA, SỬA CHỮA HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG TRÊN Ô TÔ. ................. 76
4.1 Những hư hỏng, nguyên nhân và cách khắc phục hệ thống khởi động
......................................................................................................................... 76
4.2 Những hư hỏng, nguyên nhân, biện pháp khắc phục máy khởi động 78
4.3 Tháo, kiểm tra máy khởi động ............................................................... 80
4.3.1 Kiểm tra máy khởi động trên xe. ........................................................... 80
4.3.2 Phương pháp tháo máy khởi động ......................................................... 82
4.3.3 Phương pháp kiểm tra máy khởi động ................................................... 82
4.4 Tháo rời các chi tiết, kiểm tra và lắp máy khởi động .......................... 85
4.4.1 Phương pháp tháo các chi tiết ................................................................ 85
4.4.2 Phương pháp kiểm tra các chi tiết .......................................................... 87
4.4.3 Phương pháp lắp các chi tiết máy khởi động ......................................... 90
4.5 Lắp máy khởi động lên xe ...................................................................... 93
4.6 Kết luận chương 4 ................................................................................... 94
KẾT LUẬN .................................................................................................... 95
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 96


5
Danh mục các chữ viết tắt
Chữ viết tắt

Diễn giải

MKĐ

Máy khởi động

ECM

Hộp điều khiển động cơ

ECU

Bộ điều khiển điện tử

STSW
STA

Tín hiệu vân hành rơ le máy khởi động ( Start Switch
Signal)
Tín hiệu máy khởi động (Starter Relay Signal)

STAR

Tín hiệu điều khiển relay máy khởi động (Starter Control
Signal)

ACCR

Relay các thiết bị phụ tải (Accessory Relay)


6
Danh mục hình ảnh
Hình 1.1: Hình ảnh chiếc ơ tơ khởi động bằng điện đầu tiên trên thế giới. .... 13
Hình 1.2: Động cơ khởi động bằng tay. .......................................................... 16
Hình 1.3: Động cơ khởi động bằng động cơ phụ. ........................................... 16
Hình 1.4: Động cơ khởi động bằng khí nén. ................................................... 17

Hình 1.5: Động cơ khởi động bằng động cơ điện. .......................................... 17
Hình 1.6: Các kiểu đấu dây của máy khởi động. ............................................ 18
Hình 1.7: Cơ cấu giảm tốc loại bánh răng ăn khớp ngồi. ............................. 20
Hình 1.8: Cơ cấu giảm tốc loại bánh răng hành tinh. ..................................... 20
Hình 1.9: Cơ cấu giảm tốc loại bánh răng hành tinh và roto kiểu thanh dẫn. 21
Hình 1.10: Sơ đồ bố trí chung hệ thống khởi động trên ơ tơ. ......................... 23
Hình 2.1: Sơ đồ ngun lí hệ thống khởi động trên ơtơ hộp số sàn................ 24
Hình 2.2: Sơ đồ ngun lí hệ thống khởi động trên ơtơ hộp số tự động......... 25
Hình 2.3: Sơ đồ hệ thống khởi động điều khiển bằng rơ le. ........................... 25
Hình 2.4: Sơ đồ hệ thống khởi động sử dụng ECU điều khiển. ..................... 26
Hình 2.5: Sơ đồ hệ thống khởi động sử dụng ECU có chức năng giữ đề. ...... 27
Hình 2.6: Lực sinh ra giữa các nam châm và khung dây trong từ trường. ..... 29
Hình 2.7: Đường sức của khung dây và nam châm. ....................................... 29
Hình 2.8: Lực từ sinh ra trên khung dây. ........................................................ 30
Hình 2.9: Cấu tạo thực tế của động cơ máy khởi động................................... 30
Hình 2.10: Dây quấn trong rotor. .................................................................... 31
Hình 2.11: Dịng điện trong roto. .................................................................... 31
Hình 2.12: Các kiểu đấu dây motor điện. ....................................................... 32
Hình 2.13: Máy khởi động giảm tốc loại bánh răng ăn khớp ngoài. .............. 32
Hình 2.14: Cơng tắc từ. ................................................................................... 33


7
Hình 2.15: Phần ứng và ổ bi cầu. .................................................................... 33
Hình 2.16: Vỏ máy khởi động......................................................................... 34
Hình 2.17: Chổi than và giá đỡ chổi than. ...................................................... 34
Hình 2.18: Bộ truyền giảm tốc. ....................................................................... 35
Hình 2.19: Li hợp khởi động. .......................................................................... 35
Hình 2.20: Bánh răng khởi động chủ động và then xoắn. .............................. 36
Hình 2.21: Trạng thái hút vào. ........................................................................ 37

Hình 2.22: Trạng thái giữ. ............................................................................... 38
Hình 2.23: Trạng thái hồi về. .......................................................................... 38
Hình 2.24: Cấu tạo li hợp máy khơi động. ...................................................... 39
Hình 2.25: Hoạt động của ly hợp khởi động (Khi khởi động)........................ 39
Hình 2.26: Hoạt động của ly hợp khởi động (Sau khi khởi động). ................ 40
Hình 2.27: Cơ cấu ăn khớp. ............................................................................ 41
Hình 2.28: Cơ cấu nhả khớp. .......................................................................... 41
Hình 2.29: Máy khởi động loại thường........................................................... 42
Hình 2.30: Cấu tạo li hợp một chiều. .............................................................. 43
Hình 2.31: Sơ đồ nguyên lí hoạt động của máy khởi động khi khóa điện ở vị trí
START. ........................................................................................................... 44
Hình 2.32: Sơ đồ nguyên lí hoạt động của máy khởi động khi bánh răng khởi
động ăn khớp với vành răng bánh đà. ............................................................. 45
Hình 2.33: Sơ đồ ngun lí hoạt động của máy khởi động khi khóa điện về vị
trí ON............................................................................................................... 46
Hình 2.34: Cơ cấu phanh của MKĐ loại thường. ........................................... 47
Hình 2.35: Máy khởi động loại bánh răng hành tinh. ..................................... 48
Hình 2.36: Cơ cấu giảm tốc bánh răng hành tinh. .......................................... 49
Hình 2.37: Cơ cấu hấp thụ mơ men của bộ bánh răng hành tinh. ................... 50


8
Hình 2.38: Cuộn cảm MKĐ loại bánh răng hành tinh - roto thanh dẫn. ........ 50
Hình 2.39: Phần ứng MKĐ loại PS................................................................. 51
Hình 3.1: Toyota Vios 2010. ........................................................................... 53
Hình 3.2: Sơ đồ tổng quan hệ thống khởi động trên xe Toyota Vios 2010. ... 55
Hình 3.3: Ăc quy khởi động. ........................................................................... 57
Hình 3.4: Vị trí cầu chì trên hộp cầu chì. ........................................................ 57
Hình 3.5: Khóa điện. ....................................................................................... 58
Hình 3.6: Cơng tắc bàn đạp li hợp. ................................................................. 59

Hình 3.7: ECM – Hộp điều khiển động cơ. .................................................... 60
Hình 3.8: Sơ đồ hoạt động của các chân ECM trong mạch khởi động........... 62
Hình 3.9: Rơ le khởi động. .............................................................................. 63
Hình 3.10: Vị trí rơ le khởi động. ................................................................... 63
Hình 3.11: Máy khởi động xe Toyota Vios 2010. .......................................... 64
Hình 3.12: Kết cấu máy khởi động. ................................................................ 65
Hình 3.13: Kết cấu cơng tắc từ........................................................................ 66
Hình 3.14: Cơ cấu liên động. .......................................................................... 67
Hình 3.15: Kết cấu khớp li hợp một chiều. ..................................................... 68
Hình 3.16: Bộ giảm tốc loại bánh răng hành tinh. .......................................... 69
Hình 3.17: Rotor và stator. .............................................................................. 70
Hình 3.18: Chổi than và giá đỡ chổi than. ...................................................... 71
Hình 3.19: Sơ đồ mạch điện hệ thống khởi động trên xe Toyota Vios 2010. 72
Hình 3.20: Đường đi của dịng điện khi vặn và giữ START. ......................... 73
Hình 3.21: Đường đi của dịng điện khi vặn và khơng giữ START ............... 74
Hình 4.1: Kiểm tra rơ le khởi động. ................................................................ 81
Hình 4.2: Tháo máy khởi động. ...................................................................... 82


9
Hình 4.3: Kiểm tra cuộn hút............................................................................ 83
Hình 4.4: Kiểm tra cuộn giữ. .......................................................................... 83
Hình 4.5: Kiểm tra sự hồi về của bánh răng. .................................................. 84
Hình 4.6: Kiểm tra khơng tải........................................................................... 84
Hình 4.7: Tháo đai ốc giữ cơng tắc từ............................................................. 85
Hình 4.8: Tháo cơng tắc từ .............................................................................. 85
Hình 4.9: Tháo cụm càng máy khởi động. ...................................................... 86
Hình 4.10: Tháo vít lắp chổi than ................................................................... 86
Hình 4.11: Tháo chổi than............................................................................... 86
Hình 4.12: Tháo cần đẩy, cụm giảm tốc và li hợp máy khởi động. ................ 87

Hình 4.13: Kiểm tra độ đảo cổ góp. ................................................................ 88
Hình 4.14: Kiểm tra cuộn cảm. ....................................................................... 88
Hình 4.15: Kiểm tra piston. ............................................................................. 89
Hình 4.16: Kiểm tra chổi than ......................................................................... 90
Hình 4.17: Kiểm tra khớp li hợp ..................................................................... 90
Hình 4.18: Lắp bạc hãm. ................................................................................. 91
Hình 4.19: Lắp vịng chặn vào bạc hãm.......................................................... 91
Hình 4.20: Lắp cần đẩy vào li hợp máy khởi động......................................... 91
Hình 4.21: Lắp chổi than. ................................................................................ 92
Hình 4.22: Lắp cụm càng máy khởi động. ...................................................... 92
Hình 4.23: Lắp cụm cơng tắc từ. ..................................................................... 93
Hình 4.24: Nối dây dẫn với cực C. ................................................................. 93
Hình 4.25: Lắp máy khởi động. ...................................................................... 93


10
Danh mục bảng biểu
Bảng 2.1: Bảng trạng thái hoạt động của công tắc từ. .................................... 37
Bảng 2.2: Bảng so sánh sự khác nhau về cấu tạo giữa máy khởi động loại hành
tinh, máy khởi động loại giảm tốc bánh răng ăn khớp ngồi, máy khởi động
loại thơng thường. ........................................................................................... 48
Bảng 3.1: Bảng thông số xe Toyota Vios 2010. ............................................. 53
Bảng 3.2: Bảng một số kí hiệu chân và diễn giải của ECM. .......................... 60
Bảng 3.3: Bảng kí hiệu, điều kiện, tiêu chuẩn của các cực của hệ thống khởi
động. ................................................................................................................ 61
Bảng 4.1: Những hư hỏng, nguyên nhân và biện pháp khắc phục hệ thống khởi
động ô tô. ......................................................................................................... 76
Bảng 4.2: Những hư hỏng, nguyên nhân, biện pháp khắc phục máy khởi động.
......................................................................................................................... 79

11
MỞ ĐẦU
1.1 Lí do chọn đề tài
Hệ thống khởi động là hệ thống rất quan trọng của động cơ, nó giúp động
cơ ơ tơ có thể bắt đầu hoạt động. Do động cơ đốt trong không thể tự khởi động
nên cần một ngoại lực để khởi động nó.
Ngày nay nền cơng nghiệp ơ tơ đang phát triển nhanh chóng và ngày
càng hiện đại. Động cơ ô tô được trang bị thêm nhiều hệ thống giúp công suất
lớn hơn, mô men xoắn cao hơn tuy nhiên nó lại khơng thể tự khởi động được
mà phải cần một hệ thống khởi động với một mô men đủ lớn giúp động cơ hoạt
động ở những vịng tua máy đầu tiên. Chính vì thế mà hệ thống khởi động cũng
được nâng cấp để phù hợp với động cơ được trang bị, đòi hỏi kĩ sư, kĩ thuật
viên, thợ sửa chữa phải nâng cao kiến thức để khai thác và sử dụng tốt hệ thống
này.
Chính vì vậy mà hệ thống khởi động có tầm quan trọng khơng nhỏ trên
ơ tơ, cần có nhiều nghiên cứu, phân tích về hệ thống này. Do đó em đã chọn đề
tài tốt nghiệp: “ Nghiên cứu hệ thống khởi động trên xe Toyota Vios 2010”.
Mặc dù xe đã được sản xuất cách đây hơn 10 năm, nhưng hệ thống khởi động
được trang bị trên nó vẫn cịn rất tối ưu và vẫn được sử dụng tại thời điểm hiện
tại.
1.2 Mục đích đề tài
Biết được nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại hệ thống khởi động.
Biết được nguyên lí hoạt động của hệ thống khởi động trên ô tô.
Nắm rõ cấu tạo, nguyên lí hoạt động của từng loại máy khởi động.
Chức năng nhiệm vụ của các bộ phận và nguyên lí hoạt động của hệ
thống khởi động xe Toyota Vios 2010.
Kết cấu, nguyên lí hoạt động của máy khởi động trên xe Vios 2010.
Tìm ra những nguyên nhân hư hỏng, biện pháp khắc phục sửa chữa hệ

12
thống khởi động. Quy trình tháo lắp, kiểm tra máy khởi động.
1.3 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu đề tài
Tên đề tài: “ Nghiên cứu hệ thống khởi động trên xe Toyota Vios 2010”.
Phạm vi: Hệ thống khởi động trên xe ô tô
Đối tượng: Hệ thống khởi động trên xe Toyota Vios 2010.
1.4 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài
Giúp cho sinh viên củng cố và bổ sung kiến thức liên quan đến hệ thống
khởi động trên ơ tơ.
Hồn thành đề tài, sinh viên sẽ nắm vững cấu tạo và nguyên lí hoạt động
của hệ thống khởi động trên ô tô. Từ đó tạo cho sinh viên điều kiện đi nghiên
cứu sâu vào việc thiết kế, cải tiến hệ thống khởi động nhằm tăng hiệu quả khởi
động, tăng tuổi thọ của hệ thống, tăng tính ổn định và chính xác đối với quá
trình làm việc của động cơ. Đồng thời ứng dụng những kiến thức nghiên cứu
vào những lĩnh vực khác trong cuộc sống và làm việc.
Đề tài: “ Nghiên cứu hệ thống khởi động trên xe Toyota Vios 2010” có
thể là tài liệu tham khảo cho những ai muốn quan tâm về hệ thống này và những
ai chưa có dịp tiếp xúc với hệ thống khởi động trên xe thực tế có thể biết được
cấu tạo, sơ đồ mạch điện, ngun lí hoạt động của nó phục vụ việc chẩn đoán,
sửa chữa hệ thống khi gặp vấn đề.


13
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG Ô TƠ
1.1 Lịch sử hình thành và phát triển hệ thống khởi động trên ô tô
Benz Patent Motorwage 1885: Đây được xem là chiếc ô tô đầu tiên trên
thế giới. Nhưng để khởi động nó thì thật sự là một việc đau khổ. Vì là một phát
minh mới nên khơng ai thật sự coi nó là một sản phẩm đích thực, và do đó, việc
khởi động nó cũng khơng được quan tâm đúng mức. Nếu muốn chạy xe, người

chủ buộc phải “quay tay” bằng cơ bắp thật sự. Công việc này tốn khá nhiều sức
lực, sự kiên nhẫn, kinh nghiệm. Và dù có đủ các yếu tố trên, chiếc xe vẫn có
thể khiến họ bị thương khi khởi động nếu khơng cẩn thận. Vì vậy, sau khi khởi
động xong chiếc xe ra khỏi nhà, người ta thường để nó đậu 1 chỗ với máy đang
nổ chứ không dám tắt máy.
Chiếc xe hơi khởi động điện đầu tiên ra đời năm 1896, do một kỹ sư
người Anh phát minh trong một lần chạy xe vận chuyển Arnold Motor Carriage.

Hình 1.1: Hình ảnh chiếc ô tô khởi động bằng điện đầu tiên trên thế giới.
Hãng xe Bỉ Dechamps sau đó bắt đầu bán ôtô khởi động điện vào năm
1902. Trong khi ở Mỹ, người sáng lập Cadillac Henry Leland quyết định sản
xuất hàng loạt xe hơi khởi động điện. Năm 1914 các nhà nghiên cứu đã phát
minh ra khóa điện nhưng đến năm 1949, Chrysler mới giới thiệu chiếc chìa
khóa hiện đại đầu tiên trên thế giới. Nhờ đó, chỉ cần xoay nhẹ “mảnh kim loại
đặc biệt”, chiếc xe đã nổ máy để có thể bắt đầu hành trình. Mảnh chìa khóa này
cũng trở thành công nghệ chống trộm đầu tiên trên xe. Ngày nay khoa học công


14
nghệ càng ngày càng phát triển, việc khởi động xe có thể khơng cần dùng những
chìa khóa vặn bằng tay nữa mà cịn có những chiếc chìa khóa điều khiển từ xa
và cả nút ấn để khởi động cho những chiếc xe ô tô.
1.2 Nhiệm vụ
Hệ thống khởi động ô tô là một hệ thống giúp cho động cơ đốt trong của
ơ tơ có thể bắt đầu hoạt động.
- Khi khởi động động cơ máy khởi động (MKĐ) không thể tự quay với
cơng suất của nó, trước khi tia lửa điện xuất hiện phải dùng lực từ bên ngoài để
làm quay động cơ. MKĐ sẽ làm việc này, MKĐ sẽ ngừng hoạt động khi động
cơ đã nổ.
- Khi công tắc máy ở vị trí khởi động, bánh răng MKĐ ăn khớp vào bánh

răng của bánh đà. Khi dòng điện lớn từ bình acquy đến MKĐ, nó sẽ làm quay
MKĐ và quay động cơ.
- Khi MKĐ quay ở tốc độ cao hơn mức cần thiết, sự cháy xuất hiện trong
xilanh làm động cơ khởi động và nổ.
Để khởi động động cơ thì trục khuỷu phải quay nhanh hơn tốc độ quay
tối thiểu. Tốc độ quay tối thiểu để khởi động động cơ khác nhau tuỳ theo cấu
trúc động cơ và tình trạng hoạt động, thường từ 40 -60 vòng/ phút đối với động
cơ xăng và từ 80 – 120 vòng/phút đối với động cơ diesel.
- 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 cịn 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 sẽ đóng mở motor. Nó là thành phần của cả hai mạch điều khiển
và mạch moto.
Cả hai hệ thống được điều khiển bởi công tắc máy và được bảo vệ qua
cầu chì. Trên một số dịng xe, một rơrle khởi động đựơc dùng để khởi động


15
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 cơng
tắc ly hợp ngăn trường hợp khởi động xe mà khơng đạp ly hợp. Trên các dịng
xe đặc biệt có cơng tắc an tồn cho phép xe khởi động trên đường đồi dốc mà
không cần đạp ly hợp.
1.3 Yêu cầu
- 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 đảm bảo khởi động lại được nhiều lần.

- Tỷ số truyền từ bánh răng của máy khởi động và vành răng của bánh
đà nằm trong giới hạn (từ 9 đến 18).
- Momen khởi động Mkđ phải đủ lớn để đảm bảo khởi động được.
- Chiều dài và điện trở của dây dẫn nối từ ắc quy đến máy khởi động phải
nằm trong giới hạn quy định( l < 1m).
- Khi động cơ ôtô đã làm việc, phải cắt được khớp truyền động của hệ
thống khởi động ra khỏi trục khuỷu của động cơ ơtơ.
- Có thiết bị điều khiển từ xa khi thực hiện khởi động động cơ ôtô( nút
nhấn hoặc công tắc khởi động) thuận tiện cho người sử dụng.
1.4 Phân loại hệ thống khởi động
1.4.1 Hệ thống khởi động bằng tay
- Dùng sức người để khởi động động cơ( dùng tay quay, dây hoặc bàn đạp).
- Thường đực dùng trong các động cơ có cơng suất nhỏ như: máy cày, cơng
nơng, máy bơm nước cỡ nhỏ, …
- Ưu điểm: có cấu tạo đơn giản.
- Nhược điểm: tốn nhiều sức của lực của con người, khơng an tồn cho người


16

Hình 1.2: Động cơ khởi động bằng tay.
1.4.2 Hệ thống khởi động bằng động cơ phụ
- Dùng động cơ xăng cỡ nhỏ để khởi động động cơ chính có cơng suất lớn hơn.
- Thường dùng để khởi động các động cơ diesel cỡ trung bình như: máy xúc,
máy ủi, máy kéo,…
- Ưu điểm: khởi động rất chắc chắn, số lần khởi động không giới hạn.
- Nhược điểm: cấu tạo và cách sử dụng phức tạp, phải bảo dưỡng cả hai động
cơ.

Hình 1.3: Động cơ khởi động bằng động cơ phụ.

1.4.3 Hệ thống khởi động bằng khí nén
- Đưa khí nén vào các xilanh để làm quay trục khuỷu
- Thường dùng trong các động cơ diezen cỡ trung bình và lớn như: tàu thủy,…
- Ưu điểm: khởi động chắc chắn, thời gian có thể kéo dài.
- Nhược điểm: cấu tạo rất phức tạp, cồng kềnh.


17

Hình 1.4: Động cơ khởi động bằng khí nén.
1.4.4 Hệ thống khởi động bằng động cơ điện
- Dùng động cơ điện một chiều hay máy khởi động để khởi động động cơ.
- Thường dùng trong các động cơ có cơng suất nhỏ và trung bình như: ơ tơ, xe
máy, máy kéo,…

Hình 1.5: Động cơ khởi động bằng động cơ điện.
- Ưu điểm: dễ khởi động, an toàn, sủ dụng nguồn điện một chiều không phụ
thuộc vào nguồn xoay chiều thuận tiện cho đi bất cứ đâu.
- Nhược điểm: có cấu tạo phức tạp, dễ hỏng phần điện.
Phân loại máy khởi động điện trên ô tô:
Để phân loại máy khởi động trên ô tô ta chia máy khởi động ra làm hai


18
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.
a. Theo kiểu đấu dây:
Tùy thuộc theo kiểu đấu dây mà ta phân ra các loại: đấu nối tiếp và đấu
hỗn hợp như hình dưới đây

Hình 1.6: Các kiểu đấu dây của máy khởi động.
b. 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


19
trở về vị trí cũ.
Phương pháp truyền động này có nhược điểm là xảy ra va đập mạnh khi
các bánh răng vào ăn khớp nên không được sử dụng đối với những máy khởi
động công suất lớn. Nhược điểm thứ hai là bánh răng của máy khởi động tự
động tách ra khỏi bánh đà ngay khi động cơ bắt đầu nổ những tiếng đầu tiên.
Nhưng không phải bao giờ động cơ cũng khởi động được ngay sau những tiếng
nổ đầu tiên, nhất là trong điều kiện mùa đơng. Vì thế quá trình khởi động nhiều
khi phải lặp đi lặp lại vài lần với những va đập mạnh.
- 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.
Trong trường hợp này, bánh răng của trục máy khởi động vào khớp cũng
như ra khớp dưới tác dụng của những cơ cấu điều khiển bởi người lái hay lực
của rơle điện từ.
Để tránh khả năng không kịp tách bánh răng ra khi động cơ đã nổ, người
ta làm kiểu truyền động một chiều bằng khớp hành trình tự do loại bi hay cơ
cấu cóc hoặc ma sát.
- 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.

 Truyền động phải qua hộp giảm tốc
- Cơ cấu giảm tốc loại bánh răng ăn khớp ngoài
Máy khởi động loại giảm tốc dùng mô tơ tốc độ cao.
Máy khởi động loại giảm tốc làm tăng mô men xoắn bằng cách giảm tốc
độ quay của phần ứng lõi mô tơ nhờ bộ truyền giảm tốc.
Píttơng của cơng tắc từ đẩy trực tiếp bánh răng chủ động đặt trên cùng
một trục với nó vào ăn khớp với vành răng.


20

Hình 1.7: Cơ cấu giảm tốc loại bánh răng ăn khớp ngoài.
- Cơ cấu giảm tốc 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 mô tơ.
Bánh răng dẫn động khởi động ăn khớp với vành răng thông qua cần dẫn
động được điều khiển bởi cơng tắc từ.

Hình 1.8: Cơ cấu giảm tốc loại bánh răng hành tinh.
- Cơ cấu giảm tốc loại bánh răng hành tinh và roto kiểu 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, đều được điều khiển bằng công tắc từ.


21

Hình 1.9: Cơ cấu giảm tốc loại bánh răng hành tinh và roto kiểu thanh dẫn.
1.5 Các biện pháp cải thiện đặc tính làm việc của hệ thống khởi động trên
ơ tơ

1.5.1 Dùng bi-gi có hệ thống sấy (sử dụng trên động cơ diesel )
Hiệu quả làm việc của hệ thống khởi động phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt
độ của động cơ ôtô khi khởi động. Ở nhiệt độ thất, việc khởi động động cơ rất
khó khăn do các nguyên nhân sau:
Độ nhớt của dầu bôi trơn lớn, làm tăng trị số mômen cản (Mc) đặt trên
trục động cơ khởi động.
Độ nhớt của nhiên liệu tăng lên, làm giảm khả năng bay hơi để hồ trộn
với khơng khí trong q trình hình thành hỗn hợp cơng tác trong xilanh của
động cơ ôtô, làn tăng trị số tốc độ thấp nhất khi khởi động (n min)
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
hợp công tác.
Để cải thiện đặc tính làm việc của hệ thống khởi động ngưởi ta sử dụng
nhiều biện pháp khác nhay hỗ trợ cho qua trình khởi động khi nhiệt độ mơi
trường thấp. Một trong những biện pháp trên được áp dụng rộng rãi là dùng bugi có bộ phận sấy.
Bu-gi có bộ phận sấy gồm 1 lõi làm bằng vật liệu gốm (sứ) chịu nhiệt,


22
bên ngồi lõi có quấn dây điện trở, ống bọc ngồ có phủ 1 lớp chất cách điện
và chịu nhiệt. Bu-gi có bộ phận sấy được lắp vào trong buồng đốt( trong xilanh
của động cơ ơtơ), có chức năng sấy nóng khơng khí trong xilanh tạo điều kiện
thuận lợi cho việc bốc hơi, hồ trộn của nhiên liệu với khơng khí trong q trình
hình thành hỗp hợp cơng tác (đối với động cơ xăng), còn đối với động cơ điêzen
tạo điều kiện thuận lợi cho việc bộc hơi, hoà trộn và bốc cháy cuả nhiên liệu
khi vòi phun nhiên liệu vào buồng đốt.
Để điều kiển thời gian sấy cần thiết của bu-gi, có thể sử dụng phương
pháp đơn giản ( phương pháp điều kiển bằng tay) hoặc phương pháp điều kiển
dùng mạch định thời gian sấy.
1.5.2 Phương pháp đổi nối tiếp điện áp trong q trình khởi động

Dịng 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 đáng kể,
nên ảnh hưởng đến chất lượng làm việc của hệ thống khởi động. Một trong
những biện 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 chung của biện pháp này là: ở chế độ bình thường, các thiết bị điện trên xe
được cung cấp 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 cung cấp nguồn điện có trị số điện áp bằng 24V ( hoặc cao hơn)
trong khi đó các phụ tải điện khác vẫn được cung cấp nguồn có trị số điện áp
bằng 12V.
1.6 Sơ đồ bố trí chung hệ thống khởi động trên ơ tơ
Hệ thống khởi động trên ơ tơ gồm có:
Ăc quy khởi động: thường được đặt ở đầu xe, có nhiệm vụ cung cấp điện
cho máy khởi động để khởi động động cơ. Để khởi động được động cơ ăc quy
phải có hiệu điện thế từ 11,5V đến 13,2V
Khóa điện / nút bấm khởi động: thường ở bên phải vơ lăng, có nhiệm vụ


23
đóng dịng điện để cấp điện đến rơ le khởi động động cơ
Rơ le khởi động: đặt trong hộp cầu chì rơ le gần ăc quy, rơ le khởi động
dùng dịng điện nhỏ để đóng ngắt dịng điện lớn giúp bảo vệ khóa điện, giúp
khóa điện khơng phải đóng ngắt dịng điện lớn, khóa điện sẽ bền hơn khi sử
dụng
Máy khởi động: là bộ phận chính để khởi động động cơ đặt ở đầu máy,
khi hoạt động sẽ làm quay bánh đà để khởi động động cơ.

Hình 1.10: Sơ đồ bố trí chung hệ thống khởi động trên ơ tơ.
1: Khóa điện / nút bấm khởi động; 2: Rơ le khởi động;

3: Máy khởi động; 4: Ắc quy; 5: Công tắc từ.
1.7 Kết luận chương 1
Chương 1 đã cho chúng ta một cái nhìn tổng quan nhất về lịch sử hình
thành, phát triển của hệ thống khởi động cũng như nhiệm vụ, yêu cầu, phân
loại, các biện pháp cải thiện đặc tính làm việc và sơ đồ bố trí chung của hệ
thống khởi động trên ơ tơ. Từ đó ta có cơ sở kiến thức nền tảng tìm hiểu sâu
hơn về hệ thống này.