Hệ thống khởi động tổng quan về hệ thống khởi động trên ôtô

Hệ thống khởi động
CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG TRÊN ƠTƠ

1.1. Cơng dụng của hệ thống khởi động
- Hệ thống khởi động đóng vai trị quan trọng nhất trong hệ thống điện của
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 được hút vào bên trong xylanh, được nén và đốt cháy để
quay động cơ. Hầu hết các động cơ phải quay đến một tốc độ tối thiểu nào đó để
đảm bảo nhiên liệu đưa vào động cơ có thể đốt cháy được và sau đó động cơ có thể
tự làm việc được. Tốc độ tối thiểu đó được gọi là tốc độ khởi động của động cơ nkđ.
- Có hai hệ thống khởi động khác nhau được dùng trên xe ôtô. 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 dịng
xe đời cũ. Loại cịn lại có motor khởi động giảm tốc. Hệ thống này được dùng trên
hầu hết các dịng xe hiện nay. Một cơng tắc từ cơng suất lớn hay solenoid sẽ đóng
mở motor, nó là thành phần của cả hai mạch điều khiển và mạch motor.
- Trên một số dòng xe, một rơle khởi động được dùng để khởi động mạch
điều khiển. Trên xe hộp số tự động có một cơng 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 không 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.
1.2. 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 nkđ.
- 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).
Trang 1


Hệ thống khởi động
- 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).
1.3. Phân loại hệ thống khởi động
1.3.1. Hệ thống khởi động bằng tay

Hình 1.1- Sơ đồ hệ thống khởi động bằng tay quay
1- Vành răng bánh đà;

2- Bánh răng khởi động; 3- Cần gạt ly hợp; 4-Ly hợp;

5, 7- Cơ cấu hành tinh;

6- Bánh đà cân bằng;

8- Tay quay.

Hình 1.2- Sơ đồ hệ thống khởi động bằng dây kéo.
1- Vành răng bánh đà; 2- Bánh răng khởi động; 3- Cần gạt ly hợp; 4- Ly hợp;
5- Cơ cấu hành tinh; 6- Bánh đà cân bằng;
Trang 2

7- Puli dây kéo;

8- Dây kéo.


Hệ thống khởi động
- Dùng tay quay, dây kéo hoặc động cơ xăng phụ để quay trục khuỷu động
cơ. Phương pháp này đơn giản và tiện lợi, nó ứng dụng trong các động cơ xăng hay
diesel cỡ nhỏ vì động cơ lớn, tỉ 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 bị thêm cơ cấu giảm áp có nghĩa là
dùng cơ cấu cam để điều khiển xupáp nạp hay thải mở. Nếu ta quay trục khuỷu
động cơ đến một tốc độ nhất định, khi đóng xupáp lại thì năng lượng tích ở bánh đà
sẽ thực hiện việc khởi động cho động cơ.

Hình 1.3- Hệ thống khởi động bằng động cơ xăng phụ.
1- Động cơ diesel;

2- Khớp truyền động;

3- Bánh răng ăn khớp;

4- Động cơ xăng hai kỳ khởi động; 5- Máy khởi động; 6- Cơ cấu tự động nhả khớp;
7- Mặt bích bánh đà;

8- Khớp ly hợp của hành trình tự do.

- Phương pháp khởi động bằng động cơ xăng phụ thường được dùng cho các
động cơ diesel có cơng suất lớn.
- Trục khuỷu của động cơ diesel (1) quay được nhờ động cơ xăng hai kỳ khởi
động (4). Đông cơ được đưa vào làm việc nhờ bộ khởi động điện (5). Momen xoắn
từ động cơ khởi động truyền đến động cơ diesel qua bánh răng (3), khớp (2) và cơ

cấu tự động nhả khớp (6) đến mặt bích (7) của bánh đà. Khớp hành rình tự do (8)
cũng đưa vào dẫn động, khớp này bảo vệ động cơ khỏi bị hỏng khi số vòng quay
tăng quá lớn.
Trang 3


Hệ thống khởi động
1.3.2. Hệ thống khởi động bằng điện

Hình 1.4 - Sơ đồ hệ thống khởi động điện [3].
1- Ắc quy;

2- Rơle nguồn;

3- Mạch nối cầu chì;

4- Hộp cầu chì;

5- Rơle đề;

6- Hộp nối dây;

7- Vành răng bánh đà;

8- Bánh răng khởi động;

9- Motor đề.

- Hệ thống khởi động điện được dùng đa số trên các dịng xe ơtơ hiện nay vì
tính hiệu quả và an tồn của nó.

- Hệ thống khởi động điện nói chung có ba bộ phận chính sau : Động cơ điện
một chiều, khớp truyền động và cơ cấu điều khiển.
1.3.3. Hệ thống khởi động bằng động cơ thủy lực
- Phương pháp khởi động này được sử dụng chủ yếu cho máy tĩnh tại.

Trang 4


Hệ thống khởi động

Hình 1.5 - Sơ đồ khởi động bằng động cơ thủy lực.
1- Vành răng bánh đà; 2- Động cơ thủy lực; 3- Van phân phối; 4- Van tiết lưu;
5- Van an toàn;

6- Đồng hồ áp suất; 7- Van một chiều; 8- Bơm thủy lực;
9- Lọc dầu;

10- Bình chứa dầu.

Nguyên lý làm việc :
- Khi khởi động động cơ, dầu thủy lực từ bình chứa (10) sẽ được đưa đến van
phân phối (3) bằng bơm thủy lực (8) qua lọc dầu (9) và van tiết lưu (4). Van phân
phối (3) được điều khiển bằng điện từ sẽ đóng mở các cửa lưu thông cho dầu chảy
vào và làm quay động cơ thủy lực, bánh đà được nối trục với động cơ thủy lực cũng
sẽ quay theo.
- Khi ngừng khởi động động cơ thì dầu sẽ từ động cơ thủy lực về van phân
phối qua van một chiều (7) và về lại bình chứa (10).
Trang 5

Hệ thống khởi động
1.3.4. Hệ thống khởi động bằng khí nén

Hình 1.6 - Sơ đồ hệ thống khởi động bằng khí nén.
1- Xylanh lực;

2- Van phân phối;

5- Đồng hồ áp suất;

3- Lọc khí có van xả;
6- Máy nén khí;

4- Van an toàn;

7- Van một chiều.

Nguyên lý làm việc :
- Khi khởi động động cơ, khí nén sẽ được đưa từ máy nén khí (6) đến van
phân phối (2) sau khi qua lọc khí (3). Van phân phối (2) được dẫn động 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.
- Khi khí nén được đưa vào xylanh (1) tương ứng với hành trình giãn nở sinh
cơng sẽ làm đẩy piston đi xuống và làm quay trục khuỷu để khởi động động cơ.

Trang 6


Hệ thống khởi động

Trang 7


Hệ thống khởi động
CHƯƠNG 2

CÁC BỘ PHẬN CỦA HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG

2.1. Sơ đồ và nguyên lý làm việc của hệ thống khởi động bằng điện

Hình 2.1 - Sơ đồ nguyên lí của hệ thống khởi động điện [3].
1- Ắc quy; 2- Máy khởi động; 3- Lò xo hồi vị; 4- Khớp truyền động; 5- Cần gạt;
6- Lõi thép; 7- Cuộn hút;

8- Cuộn giữ;

9- Đĩa tiếp điểm;

10- Tiếp điểm;

11- Cầu chì; 12- Rơle khởi động; 13- Cơng tắc khởi động.
Ngun lý làm việc :
-Khi bật công tắc khởi động ở vị trí Start (13) → dịng điện từ (+) Ăcquy →
Cầu chì (11) → Rơle (12) → vào đồng thời cuộn kéo (7) và cuộn giữ (8). Dòng
điện qua các cuộn dây tạo ra từ trường, từ hoá lõi thép và sinh ra lực điện từ hút lõi
thép sang trái, đồng thời làm quay cần gạt (5), dịch chuyển khớp truyền động (4),
đưa vành răng vào ăn khớp với bánh đà. Khi vành răng của khớp truyền động vào
ăn khớp với bánh đà thì đĩa tiếp (9) đóng cặp tiếp điểm (10), đưa dòng điện từ ắc
quy vào máy khởi động, quá trình khởi động bắt đầu, kéo trục khuỷu động cơ quay.
-Khi động cơ đã nổ, người lái xe nhả cơng tắc (13), dịng điện và từ trường

biến mất, các chi tiết trở về vị trí ban đầu dưới tác dụng của lò xo hồi vị.
- Hệ thống khởi động bằng động cơ điện nói chung có ba bộ phận chính sau:
Động cơ điện, khớp truyền động và cơ cấu điều khiển.
Trang 8


Hệ thống khởi động
2.2. Động cơ điện khởi động
- Động cơ điện dùng để biến điện năng của ắc quy thành cơ năng quay trục
khuỷu động cơ.
- Động cơ điện dùng trong hệ thống khởi động là động cơ điện một chiều
kích từ nối tiếp hoặc hỗn hợp.

Hình 2.2- Các kiểu đấu dây của máy khởi động [2].
- Cấu tạo của động cơ điện một chiều khơng khác gì cấu tạo của máy phát
điện một chiều, chỉ khác ở chỗ : Các cuộn dây phần ứng và kích thích của nó
thường có tiết diện chũ nhật, có kích thước lớn hơn khá nhiều và số vịng dây ít hơn
so với các cuộn dây của máy phát bởi vì khi khởi động động cơ, động cơ điện khởi
động tiêu thụ một dòng rất lớn 600 - 800 [A].

Trang 9


Hệ thống khởi động

Hình 2.3 - Cấu tạo máy phát điện trên ơtơ [3].
- Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp có momen khởi động lớn song có
nhược điểm là tốc độ không tải quá lớn, ảnh hưởng đến độ bền và tuổi thọ làm việc
của động cơ. Động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp tuy momen khởi động không
lớn bằng so với động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp nhưng trị số tốc độ không

tải bé.
- Để đảm bảo momen khởi động lớn, hầu hết các máy khởi động đều có cuộn
kích thích mắc nối tiếp.

Hình 2.4 - Sơ đồ mạch điện máy khởi động [5].
- Tuy vậy sơ đồ này có nhược điểm là: Khi mơ men cản giảm thì n tăng. Do
đó, sau khi động cơ đốt trong đã được khởi động (nổ), máy khởi động được giảm tải
hồn tồn thì tốc độ quay của nó sẽ tăng rất lớn, có thể vượt giới hạn cho phép, làm
các ổ trục mau mịn và các thanh dây dẫn có thể văng ra khỏi rãnh của rotor.
Trang 10


Hệ thống khởi động
Cấu tạo của động cơ điện một chiều bao gồm :
- Phần cảm (Stator): có chức năng tạo ra từ trường, bao gồm: vỏ máy và các
bản cực trên được quấn cuộn kích từ.
- Phần ứng (Rotor): Bao gồm lõi thép và cuộn dây được đặt trong rãnh của
nó. Cuộn dây thường có dạng hình chữ nhật, số vịng dây ít và có tiết diện lớn để
chịu được dòng điện rất lớn (Ikđ hơn 600A) đi qua. Các đầu cuộn dây được hàn vào
các phiến của cổ góp. Rotor của máy khởi động được đặt trên hai ổ bi lắp ở hai nắp
máy.
- Chổi than và giá đỡ chổi than: Chổi than được tỳ vào cổ góp của phần ứng
bởi các lò xo và cho phép dòng điện đi vào cuộn dây phần ứng theo một chiều nhất
định. Chổi điện được chế tạo từ hỗn hợp đồng và cacbon nên có tính dẫn điện tốt và
khả năng chịu mài mòn lớn.
2.3. Khớp truyền động
- Khớp truyền động là cơ cấu truyền momen từ động cơ điện của máy khởi
động đến vành răng bánh đà của động cơ ôtô. Khi hoạt động, tốc độ của rotor động
cơ điện đạt trị số trong khoảng 2000 - 3000 [v/ph] sẽ kéo theo trục khuỷu của động
cơ ôtô quay khoảng 200 [v/ph] đủ cho ôtô khởi động được.

Khớp truyền động trong máy khởi động có nhiệm vụ sau :
- Nối trục của máy khởi động với vành răng bánh đà khi khởi động.
- Truyền momen của máy khởi động làm quay vành răng bánh đà động cơ.
- Bảo vệ máy khởi động bằng cách tách rotor của động cơ điện khởi động ra
khỏi vành răng bánh khi động cơ ôtô đã nổ được.
Cơ cấu truyền động được thiết kế theo hai kiểu :
- Kiểu văng ra:
+ Khi khởi động, bánh răng của khớp truyền động sẽ văng từ trong rotor ra
ngoài để ăn khớp với vành răng bánh đà của động cơ ôtô.

Trang 11


Hệ thống khởi động

Hình 2.5 - Cấu tạo máy khởi động dùng khớp truyền động kiểu văng ra [1].
1- Nắp đậy; 2- Cổ góp của động cơ; 3- Rotor; 4- Khối cực từ và cuộn dây kích từ;
5- Dây quấn của rotor; 6- Nắp đậy bánh răng; 7- Bánh răng của khớp truyền động;
8- Lò xo; 9- Vỏ máy khởi động; 10- Chổi than; 11- Trục rotor.
- Kiểu văng vào : Ngược với kiểu văng ra, khi khởi động bánh răng văng từ ngoài
vào trong ăn khớp với trục rotor của động cơ khởi động.

Hình 2.6 - Cấu tạo máy khởi động dùng khớp truyền động kiểu văng vào [1].
1- Rơle kéo; 2- Trục rotor; 3- Bánh răng; 4- Khớp truyền động;
5- Vỏ máy khởi động; 6- Cầu nối điện; 7- Đai che cửa sổ chổi than.
Trang 12


Hệ thống khởi động
- Tùy thuộc vào cấu tạo của khớp ly hợp người ta phân ra hai loại khớp

truyền động chính:
+ Khớp truyền động quán tính
+ Khớp truyền động cưỡng bức (một chiều)
2.3.1. Khớp truyền động qn tính
Cấu tạo:

Hình 2.7 - Cơ cấu khớp truyền động quán tính [5].
a) Vị trí ban đầu

b) Vị trí ăn khớp

1- Vịng tỳ; 2- Ống lót có ren; 3- Khớp nối; 4- Lị xo xoắn; 5- Bánh răng;
6- Vành răng bánh đà.
-Trên đầu trục máy khởi động có khớp (3) lắp then với trục máy khởi động.
Trên khớp (3) bắt chặt một đầu của lò xo xoắn (4), đầu thứ hai của lò xo bắt trên
ống lót (2) mặt ngồi có ren và đặt tự do trên trục. Bánh răng (5) (với đối trọng) ăn
khớp ren với ống lót 2.
- Khi máy khởi động quay: Qua lị xo (4), nó làm quay ống lót (2). Bánh răng
(5) đặt trên ống lót, do quán tính sẽ khơng kịp quay theo, nên sẽ dịch chuyển theo
đường ren trên ống lót vào ăn khớp với vành răng bánh đà (6) và tỳ vào vòng tỳ (1).
Các va đập xảy ra khi các vành răng vào ăn khớp được giảm chấn nhờ lò xo (4).
- Sau khi động cơ đã được khởi động: Tốc độ vòng của vành răng bánh đà sẽ
lớn hơn của bánh răng (5), làm bánh răng tự động chuyển động theo đường ren tách
ra khỏi bánh đà.
- 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
Trang 13


Hệ thống khởi động

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 q trình khởi động nhiều khi phải lặp đi lặp lại vài lần
với những va đập mạnh.
2.3.2. Khớp truyền động cưỡng bức
- 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.

Hình 2.8 - Kết cấu máy khởi động với cơ cấu truyền động cơ khí cưỡng bức [5].
1- Bánh răng; 2- Khớp một chiều; 3- Cần gạt; 4- Vít tỳ; 5- Hộp tiếp điểm;
6- Ống lót; 7- Lị xo.
- 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.
- Khi khởi động, dưới tác dụng của người lái hay lực của rơle điện từ, nạng
gạt sẽ gạt ống gài (2) và qua lị xo (3) đẩy cả khối ống lót, khớp một chiều và bánh
răng (7) vào ăn khớp với vành răng bánh đà. Nếu răng của bánh răng (7) chưa ăn
khớp được với răng của vành răng bánh đà thì bánh răng bị giữ lại, nạng gạt tiếp tục
ép lò xo (3) lại, đồng thời đóng tiếp điểm nối mạch điện của máy khởi động làm
Trang 14


Hệ thống khởi động
phần ứng quay và dưới tác dụng của lò xo bánh răng sẽ vào ăn khớp với vành răng
bánh đà.
- Sau khi động cơ đã nổ, dưới tác dụng của lò xo trả, nạng gạt cùng các chi
tiết khác được đưa trở lại vị trí ban đầu. Nếu như người lái chưa thả bàn đạp thì
khớp một chiều sẽ đảm bảo không cho động cơ kéo trục máy khởi động quay theo

với tốc độ lớn, vì khi tốc độ gốc phần ngoài (nối với bánh đà) lớn hơn tốc độ góc
phần trong (nối với trục máy khởi động) thì khớp khơng truyền chuyển động nữa.

Hình 2.9 - Khớp truyền động một chiều của bi đũa [1].
a)Cấu tạo khớp truyền động; b)Bi đũa bị nêm chặt, khớp truyền động truyền momen
c) Bi đũa quay tự do, khớp truyền động trượt ra.
1-Ống lót; 2,6-Vịng khóa; 3-Vịng chặn; 4-Lị xo; 5-Khớp chặn; 7-Lò xo giảm chấn
8- Vòng của bi đũa (ca-bi); 9- Vỏ; 10- Bi đũa; 11- May-ơ của bánh răng;
12- Bánh răng khởi động; 13- Con đội; 14- Lò xo của con đội.
Trang 15


Hệ thống khởi động
- Khớp truyền động một chiều có thể di chuyển theo rãnh xoắn của trục máy
khởi động. Vịng (8) được lắp trên ống lót (1) có rãnh xoắn bên trong. Vịng (8) có
bốn rãnh hình nêm, trong các rãnh đó có bi đũa (10), các bi đũa bị ép vào phần hẹp
của rãnh bằng con đội (13) và lò xo (14). Bánh răng khởi động (12) được lắp đồng
tâm với may-ơ (11).
- Khi đóng nguồn cấp cho máy khởi động, momen được truyền từ ống lót (1)
đến may-ơ của bánh răng truyền động (11) bằng các bi đũa (10). Khi đó các bi đũa
bị ép chặt giữa may-ơ (11) và vịng (8). Khi động cơ ơtơ đã khởi động được may-ơ
của bánh răng khởi động trở thành bị động (vành răng bánh đà sẽ trở thành chủ
động), các bi đũa không bị ép chặt nữa và khớp truyền động trượt ra, cắt ly hợp.
2.3.3. Khớp truyền động hỗn hợp
- Truyền động hỗn hợp là truyền động mà quá trình đưa bánh răng máy khởi
động vào ăn khớp với vành răng bánh đà được thực hiện cưỡng bức, cịn q trình
ra khớp thì thực hiện tự động như kiểu truyền động quán tính.
2.4. Cơ cấu điều khiển
- Cơ cấu điều khiển có nhiệm vụ:
+ Đưa khớp truyền động vào ăn khớp với bánh đà.

+ Đóng mạch điện máy khởi động khi bánh răng của nó đã vịa ăn khớp với
vành răng bánh đà và ngắt mạch sau khi đã nổ.
- Cơ cấu điều khiển có thể là cơ khí điều khiển trực tiếp bằng bàn đạp chân hay cần
gạt hoặc điện từ điều khiển gián tiếp từ xa bằng cách đóng mở khóa điện cho rơle
làm việc.
2.4.1. Phương pháp điều khiển trực tiếp
- Có ưu điểm là đơn giản nhưng nó khơng thể sử dụng khi máy khởi động và
ắc quy đặt ở xa người lái, bởi vì đường dây dẫn dài, với dòng tải lớn sẽ gây độ sụt
thế lớn và chi phí cho dây dẫn cao.
2.4.2. Phương pháp điều khiển gián tiếp bằng rơle điện từ
- Phương pháp này cho phép giảm chiều dài đường dây chịu tải và tăng độ
tin cậy làm việc của hệ thống.

Trang 16


Hệ thống khởi động

Hình 2.10 - Sơ đồ máy khởi động với cơ cấu điều khiển điện từ [5].
1- Khóa điện; 2- Rơle điện từ; 3- Cần gạt; 4- Khớp truyền động; 5- Vành tiếp điểm;
6- Tiếp điểm; 7- Máy khởi động; 8- Ắc quy.
- Hệ thống điều khiển gồm hai phần chính là hộp tiếp điểm với các tiếp điểm
(6) và rơle điện từ (2) lắp trên vỏ máy khởi động (7).
- Khi người lái đóng khóa điện (1), dòng điện từ ắc quy (8) sẽ đi vào cuộn
dây của rơle điện từ (2) mà lõi thép của nó được nối với cần gạt (3). Cuộn dây có
điện trở thành nam châm hút lõi thép sang trái, đồng thời làm quay cần (3), dịch
chuyển khớp truyền động (4) cùng bánh răng vào ăn khớp với vành răng bánh đà.
- Khi bánh răng của khớp truyền động đã vào ăn khớp với bánh đà thì vành
tiếp điểm (5) cũng nối các tiếp điểm (6), đưa dòng điện vào các cuộn dây của máy
khởi động. Máy khởi động quay, kéo trục khuỷu của động cơ quay theo, khi động

cơ đã nổ thì người lái nhả khóa điện (1), các chi tiết trở về vị trí ban đầu dưới tác
dụng của lị xo hồi vị.
- Trong các sơ đồ điều khiển từ xa hiện nay, ngồi rơle điện từ chính là rơle
khởi động, thường người ta còn sử dụng thêm một rơle phụ nữa. Rơle phụ này cho
phép giảm dịng qua khóa điện và rút ngắn hơn nữa những đoạn mạch có dịng lớn
do đó làm giảm độ sụt thế của ắc quy và tăng tuổi thọ của các tiếp điểm. Ngoài ra,
rơle này còn đảm bảo tự động ngắt mạch máy khởi động khi động cơ đã làm việc.

Trang 17


Hệ thống khởi động

Hình 2.11 - Sơ đồ mạch máy khởi động CT130-A1 trên xe Zil-130 [5].
1- Rơle phụ; 2- Máy khởi động; 3- Ắc quy.

Hình 2.12 - Sơ đồ mạch máy khởi động CT230 trên xe GAZ-53A, GAZ-66 và
PAZ-672 [5].
1- Rơle phụ; 2- Máy khởi động; 3- Ắc quy.

Trang 18


Hệ thống khởi động

Hình 2.13 - Sơ đồ mạch máy khởi động CT142 trên xe Kamaz-5320 và các model
của nó [5].
1- Rơle phụ; 2- Máy khởi động; 3- Công tắc khởi động phụ; 4- Ắc quy.
- Hai sơ đồ trên hình 2.11 và 2.12 dùng cho động cơ xăng và có cùng nguyên lý làm
việc như sau:

+ Khi bật khóa điện, dòng qua cuộn dây của rơle phụ sẽ hút các tiếp điểm
của nó đóng chặt lại, cho dịng từ ắc quy đi vào mạch máy khởi động theo hai nhánh
song song: Một nhánh là cuộn dây giữ , nhánh thứ hai gồm ba cuộn dây mắc nối
tiếp là cuộn hút, cuộn kích thích và cuộn dây phần ứng của máy khởi động.
+ Dòng điện đi qua các cuộn dây của rơle khởi động sẽ hút lõi thép của nó
sang trái, ép đĩa đồng nối tắt các tiếp điểm lại, đưa điện từ ắc quy đi thẳng vào máy
khởi động, đồng thời cũng nối tắt cuộn dây hút của rơle phụ và điện trở phụ của
mạch đánh lửa.
+ Trên các ôtô sử dụng động cơ diesel, do không có hệ thống đánh lửa nên
trong sơ đồ điều khiển máy khởi động khơng có mạch nối tắt điện trở phụ. Tuy vậy
thường có thêm cơng tắc khởi động phụ ngay trên động cơ như hình 2.13.
- Khi dùng máy phát điện một chiều, một đầu cuộn dây rơle phụ được nối với mass
qua máy phát.

Trang 19


Hệ thống khởi động

Hình 2.14 - Sơ đồ nối máy khởi động CT130-B [5].
1- Máy phát; 2- Bộ điều chỉnh điện áp; 3- Ắc quy; 4- Máy khởi động;
5- Biến áp đánh lửa; 6- Các tiếp điểm chính của rơle; 7- Dây nối;
8- Các đầu nối dây; 9- Phần ứng rơle; 10,11- Cuộn dây giữ và hút;
12- Đĩa tiếp điểm; 13- Lò xo; 14- Lõi thép; 15- Cuộn dây rơle phụ; 16- Khung từ;
17- Panel; 18- Giá đỡ; 19- Các tiếp điểm; 20- Hạn chế độ nâng cần tiếp điểm;
21- Cần tiếp điểm; 22- Khóa điện.
- Sau khi động cơ đã khởi động, máy phát làm việc thì thế hiệu máy phát
tăng lên làm giảm dần dòng điện qua cuộn dây rơle phụ. Khi số vòng quay đạt đến
một giá trị nào đó, dịng điện này sẽ chạy theo chiều ngược lại. Như vậy, sau khi
động cơ đã khởi động thì lực điện từ của rơle phụ giảm nhanh, thậm chí đổi chiều

nên các tiếp điểm của nó mở ra ngay, cắt mạch cuộn dây rơle khởi động. khóa giữ,
đảm bảo không cho hệ thống khởi động làm việc trong bất kỳ trường hợp nào.

Trang 20


Hệ thống khởi động
2.5. Rơle khóa

Hình 2.15 - Sơ đồ nối rơle khóa trong hệ thống khởi động CT212 [5].
1- Máy phát xoay chiều; 2- Bộ điều chỉnh điện; 3- Bộ chỉnh lưu; 4- Lò xo;
5,14- Khung từ; 6- Cần tiếp điểm; 7- Các tiếp điểm; 8,12- Lõi thép; 9- Điện trở;
10- Đèn kiểm tra; 11- Các tiếp điểm của rơle khởi động; 13- Cuộn dây;
15- Công tắc máy khởi động; 16- Điện trở phụ; 17- Phần tử kiểm tra;
18- Bugi sấy nóng; 19- Máy khởi động; 20,21- Cuộn dây giữ và hút;
22- Cuộn kích thích của máy khởi động; 23- Ắc quy; 24- Rơle khóa.
- Rơle khóa gồm hai phần chính: Phần thứ nhất là rơle điện từ với hai cuộn
dây O và B quấn quanh trên lõi thép và cặp tiếp điểm thường đóng (7). Phần thứ hai
là bộ chỉnh lưu cầu bốn điod bán dẫn (3) để chỉnh lưu dòng xoay chiều từ hai dây
pha của máy phát điện cung cấp cho cuộn dây từ hóa chính O của rơle khóa.
- Điên trở (9) được mắc nối tiếp với cuộn từ hóa phụ B để hạn chế dòng điện
trong mạch.

Trang 21


Hệ thống khởi động
- Khi muốn khởi động động cơ: Người lái bật khóa điện về vị trí khởi động,
lúc đó sẽ xuất hiện dịng điện chạy theo mạch: Cực (+) của ắc quy  Công tắc máy
khởi động (15) cực Cm  điểm N  Cuộn dây Wkđ (13)  điểm I  tiếp điểm (7)

 khung từ (5)  Mass  về cực (-) của ắc quy. Do đó tiếp điểm của rơle phụ
đóng lại, đưa điện vào các mạch của hệ thống khởi động để thực hiện khởi động
động cơ.
- Khi động cơ quay: Máy phát sẽ làm việc tạo nên dòng một chiều chạy qua
cuộn dây O có xu hướng hút tiếp điểm (7) của rơle khóa mở ra. Để loại trừ khả năng
tác động sớm của rơle khóa khi động cơ chưa đạt số vịng quay đủ lớn để có thể làm
việc tự lập được, cần phải khử lực điện từ của cuộn dây O trong giai đoạn này. Với
mục đích đó, trên lõi thép của rơle còn quấn cuộn dây B và đưa điện từ ắc quy vào
cung cấp cho nó theo mạch: Cực (+) ắc quy  công tắc máy khởi động (15) cực C m
 điểm N  điện trở (9)  cuộn dây B  tiếp điểm (7)  khung từ (5)  Mass
 cực (-) của ắc quy.
- Dòng chạy qua cuộn dây B có chiều ngược với dịng chạy qua cuộn dây O,
nên lực điện từ của chúng khử nhau vì thế đảm bảo cho các tiếp điểm (7) đóng chắc
cho đến khi đạt số vịng quay đủ lớn để có thể tự làm việc được. Lúc đó do thế hiệu
của máy phát tăng cao nên lực từ hóa của cuộn dây O đủ lớn để thắng được lực điện
từ của cuộn dây B và lực của lò xo, hút tiếp điểm (7) mở ra và khóa hệ thống khởi
động lại.
2.6. Máy khởi động 24 vôn, rơle chuyển đổi điện áp
- Trên các động cơ ơtơ máy kéo có công suất lớn, để tăng công suất máy khởi
động người ta tăng thế hiệu làm việc của nó lên 24 [V]. Trong khi đó máy phát và
các thiết bị tiêu thụ điện khác đa số vẫn giữ nguyên điện áp làm việc 12 [V]. Điều
đó địi hỏi phải thay đổi sơ đồ nối dây hoặc lắp thêm một bộ phận đặc biệt gọi là
rơle chuyển đổi điện áp. Rơle này có nhiệm vụ:
+ Đấu nối tiếp hai bình ắc quy 12 [V] lại để tạo được điện áp 24 [V] cung
cấp cho máy khởi động khi khởi động động cơ.

Trang 22


Hệ thống khởi động

+ Sau khi động cơ khởi động xong, chuyển về đấu song song hai bình ắc quy
với nhau và với máy phát để có điện áp 12 [V] cung cấp cho các phụ tải khác và để
máy phát nạp điện cho chúng.
+ Đồng thời thực hiện chức năng của rơle đóng mạch, cho phép tiến hành
khởi động động cơ bằng phương pháp điều khiển gián tiếp từ xa.

Hình 2.16 - Sơ đồ máy khởi động CT-30 và rơle chuyển đổi điện áp [5].

Trang 23


Hệ thống khởi động
CHƯƠNG 3

TÍNH TỐN CÁC THƠNG SỐ CƠ BẢN CỦA
MÁY KHỞI ĐỘNG

- Để động cơ có thể khởi động và đạt được số vòng quay nhỏ nhất để tự làm
việc thì cơng suất máy khởi động phải lớn hơn công suất tổn hao cơ giới Nm.
- Công suất tổn hao cơ giới Nm bao gồm tổn hao do ma sát giữa piston, vòng
xéc măng với thành xylanh; ma sát trong các ổ trục; tổn hao cho các hành trình
bơm;…
3.1. Tính áp suất chỉ thị trung bình pi
- Theo [4], ta có:

(3.1)
Trong đó:
- pi [N/m2] : Áp suất chỉ thị trung bình
- pa [N/m2] : Áp suất cuối quá trình nạp
Đối với động cơ bốn kỳ khơng tăng áp: pa = (0,80,9).pk

Với pk [N/m2] là áp suất môi chất ở trước xupáp nạp
Đối với động cơ không tăng áp có thể coi gần đúng:
pk  p0 = 0,1 [MN/m2] = 105 [N/m2]
Chọn pa = 0,8.pk = 0,8.105 [N/m2]
-  : Tỷ số nén của động cơ, theo đề  = 20,2
- n1 : Chỉ số nén đa biến trung bình
Theo [4], thì n1 = 1,34  1,39. Chọn n1 = 1,39
- n2 : Chỉ số giãn nở đa biến trung bình
Theo [4] đối với động cơ diesel ơtơ, máy kéo thì n2 = 1,14  1,23
Chọn n2 = 1,23.
-  : Hệ số tăng áp khi cháy của động cơ
Đối với động cơ diesel  = 1,2  2,4. Chọn  = 2.
-  : Hệ số giãn nở khi cháy của động cơ
Đối với động cơ diesel  = 1,2  1,7. Chọn  = 1,7.
Trang 24


Hệ thống khởi động
-  : Hệ số giãn nở trong quá trình giãn nở của động cơ
Theo [4], ta có:
(3.2)
- Thay các giá trị vào biểu thức (3.1), ta có:

= 1078270,92 [N/m2].
3.2. Tính áp suất tổn hao cơ giới trung bình pm
- Ta có:

pm = (1 - ηm).pi

(3.3)

Trong đó:
- pm [N/m2] : Áp suất tổn hao cơ giới trung bình
- m

: Hiệu suất cơ giới
m = 0,63  0,93. Đối với động cơ diesel, chọn m = 0,63.

- pi [N/m2] : Áp suất chỉ thị trung bình, pi = 1078270,92 [N/m2].
- Thay các giá trị vào biểu thức (3.3) ta có :
pm = (1- 0,63). 1078270,92
= 398960,24 [N/m2].
3.3. Tính công suất tổn hao cơ giới Nm
- Theo [4] ta có:
(3.4)
Trong đó:
- Nm [w] : Cơng suất tổn hao cơ giới
- pm [N/m2] : Áp suất tổn hao cơ giới
- Vh [m3] : Thể tích cơng tác của xylanh
[m3]
- i : Số xylanh của động cơ. Theo đề i = 6
- n [v/ph] : Số vòng quay nhỏ nhất để động cơ khởi động. n = 43 [v/ph].
Trang 25

(3.5)