He thong khoi thong vios 2016

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN MƠN HỌC: ĐIỆN ĐIỆN TỬ Ô TÔ

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO HỆ THỐNG KHỞI
ĐỘNG TRÊN XE TOYOTA VIOS

Ngành:

CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

Lớp:

21DOTQA2

Giảng viên hướng dẫn:
Tp.HCM, ngày 17 tháng 12 năm 2023


LỜI MỞ ĐẦU
🙚🙚
Trong thời đại ngày nay, sự phát triển liên tục của công nghệ ô tô đang đặt ra
những thách thức ngày càng lớn đối với hệ thống khởi động, một khía cạnh khơng thể
phớt lờ trên chiếc xe ô tô hiện đại. Đặc biệt, chiếc Toyota Vios, một biểu tượng trong
phân khúc xe sedan, mang đến không chỉ sự tiện ích trong việc di chuyển mà cịn là sự
đổi mới vững chắc trong công nghệ xe hơi.
Bài đồ án này tập trung nghiên cứu sâu rộng về hệ thống khởi động trên Toyota
Vios, nhằm đào sâu vào cấu trúc, nguyên lý hoạt động và những tính năng đặc biệt.
Qua việc đánh giá hiệu suất, tính an tồn và khả năng tiết kiệm năng lượng của hệ
thống này, chúng tơi mong muốn tìm hiểu những đóng góp quan trọng mà nó mang lại

cho sự hồn hảo của chiếc xe ô tô này. Bằng cách này, đồ án sẽ không chỉ là một cái
nhìn tổng quan về hệ thống khởi động, mà cịn là một chuyến hành trình sâu rộng, đưa
ra cái nhìn chi tiết về cách mà cơng nghệ này đóng góp vào sự thành cơng và sự phổ
biến của Toyota Vios trong thị trường ô tô.
Việc nắm vững và hiểu rõ về hệ thống khởi động trên xe ô tô, đặc biệt là trên
mẫu xe Toyota Vios, là một yếu tố quan trọng để đảm bảo hiệu suất vận hành ổn định
và độ tin cậy của phương tiện. Hệ thống này không chỉ đơn thuần là việc khởi động
động cơ, mà cịn đóng vai trị quan trọng trong việc tối ưu hóa tiêu thụ nhiên liệu và
giảm thiểu khí thải.
Báo cáo này nhằm phân tích cụ thể về hệ thống khởi động trên Toyota Vios,
tập trung vào cấu trúc, ngun tắc hoạt động và các cơng nghệ tích hợp, đồng thời xem
xét về các vấn đề phổ biến và các giải pháp cải thiện hiệu suất. Sự hiểu biết sâu sắc về
hệ thống này không chỉ giúp tối ưu hóa việc vận hành xe ơ tơ mà cịn đóng góp vào
việc tiết kiệm nhiên liệu và bảo vệ môi trường.
Do thời gian ngắn, điều kiện nghiên cứ và trình độ cịn nhiều hạn chế nên đồ án
mơn học của em khơng tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự giúp đỡ
của các thầy giáo và bạn đọc.
Em xin chân thành cảm ơn giảng viên: ThS Lê Trí Hiếu đã giúp đỡ em
hồn thành đồ án môn học này.


BẢNG NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Giáo viên hướng dẫn:
Tên đề tài: Nghiên cứu thiết kế chế tạo hệ thống khởi động trên xe Toyota
Vios
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................

............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................

Điểm đánh giá: ....................... Xếp loại: .....................................................

TP Hồ Chí Minh, ngày

tháng

năm 2023

Giáo viên hướng dẫn
(ký tên và ghi rõ họ tên)


BẢN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
Giáo viên hướng dẫn:
Tên đề tài: Nghiên cứu thiết kế chế tạo hệ thống khởi động trên xe Toyota
Vios
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................

Điểm đánh giá: ....................... Xếp loại: .....................................................

TP Hồ Chí Minh, ngày

tháng

năm 2023

Giáo viên phản biện
(ký tên và ghi rõ họ tên)


MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU..................................................................................................................
DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ, SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH..........................................iii
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI.....................................................................................1
1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ......................................................................................................1
1.2 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI............................................................................................2
1.3 NỘI DUNG ĐỀ TÀI............................................................................................2
1.3.1 Xây dựng bản vẽ chi tiết trên CAD 2D.............................................................2
1.3.2 Xây dựng mơ hình hệ thống khởi động trên động cơ Kia Morning.....................2
1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU........................................................................3
1.4.1 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn....................................................................3
1.4.2 Phương pháp nghiên cứu tài liệu.......................................................................3
1.5 KẾT CẤU CỦA ĐỒ ÁN......................................................................................3
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT.....................................................................................5
2.1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG...................................................5
2.1.1 Yêu cầu...........................................................................................................5
2.1.2 Phân loại máy khởi động..................................................................................5
2.1.3 Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động...............................................................8

2.1.4 Cấu tạo từng bộ phận....................................................................................10
2.2 Rơ le................................................................................................................... 15
2.2.1 Khái niệm.....................................................................................................15
2.2.2 Cấu tạo của rơ le...........................................................................................16
2.2.3 Phân loại rơ le...............................................................................................17
2.2.4 Ngun lý hoạt động.....................................................................................18
CHƯƠNG 3: THI CƠNG MƠ HÌNH (HOẶC MƠ PHỎNG)..........................................19
3.1 Ý TƯỞNG THIẾT KẾ......................................................................................19
3.3 LẮP ĐẶT MƠ HÌNH........................................................................................22
3.4 KIỂM TRA, CHẠY THỬ.................................................................................24
3.4.1 Kiểm tra........................................................................................................24
3.4.2 Chạy thử.......................................................................................................25
CHƯƠNG 4: BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA HỆ THỐNG............................................26
i


4.1 KIỂM TRA TRÊN XE......................................................................................26
4.2 KIỂM TRA MÁY KHỞI ĐỘNG......................................................................26
4.3 KIỂM TRA CỤM ROTO MÁY KHỞI ĐỘNG...............................................27
4.4 KIỂM TRA CỤM GIÁ ĐỠ CHỔI THAN.......................................................28
4.5 KIỂM TRA CỤM CÔNG TẮC TỪ MÁY KHỞI ĐỘNG...............................28
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN..................................................................................................29
BẢN VẼ CHI TIẾT............................................................................................................30
MẠCH ĐIỆN KHỞI ĐỘNG CÁC DÒNG XE..................................................................33
TÀI LIỆU KHAM KHẢO..................................................................................................36


ii

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ, SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH
HÌNH 2. 1 MÁY KHỞI ĐỘNG LOẠI GIẢM TỐC [7]....................................................6
HÌNH 2. 2 MÁY KHỞI ĐỘNG LOẠI BÁNH RĂNG HÀNH TINH [7]..........................7
HÌNH 2. 3 MÁY KHỞI ĐỘNG LOẠI PS [7]..................................................................7
HÌNH 2. 4 SƠ ĐỒ CẤU TẠO CHUNG CỦA HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG [1].................8
HÌNH 2. 5 SƠ ĐỒ VÀ NGUYÊN LÝ KHI HÚT [4].......................................................9
HÌNH 2. 6 SƠ ĐỒ VÀ NGUYÊN LÝ KHI GIỮ [4]........................................................9
HÌNH 2. 7 SƠ ĐỒ VÀ NGUYÊN LÝ KHI NHẢ (HỒI VỀ) [4]...................................10
HÌNH 2. 8 CẤU TẠO CƠNG TẮC TỪ [3, TR. 23]......................................................11
HÌNH 2. 9 CẤU TẠO PHẦN ỨNG VÀ Ổ BI CẦU [7]................................................11
HÌNH 2. 10 CẤU TẠO VỎ MÁY KHỞI ĐỘNG [3, TR. 24].......................................12
HÌNH 2. 11 CẤU TẠO CHỔI THAN VÀ GIÁ ĐỠ CHỔI THAN [7]..........................13
HÌNH 2. 12 CẤU TẠO BÁNH RĂNG GIẢM TỐC [4]...............................................13
HÌNH 2. 13 CẤU TẠO LY HỢP MÁY KHỞI ĐỘNG [4]............................................14
HÌNH 2. 14 CẤU TẠO BÁNH RĂNG KHỞI ĐỘNG VÀ THEN XOẮN [3, TR. 27]15
HÌNH 2. 15 RƠ LE.......................................................................................................16
HÌNH 2. 16 CẤU TẠO RƠ LE [4]...............................................................................16
HÌNH 3. 1 BẢN VẼ THIẾT KẾ PHƯƠNG ÁN 1........................................................19
HÌNH 3. 2 BẢN VẼ THIẾT KẾ PHƯƠNG ÁN 2........................................................20
HÌNH 3. 3 BẢN VẼ THIẾT KẾ PHƯƠNG ÁN 3........................................................21
HÌNH 3. 4 SƠ ĐỒ ĐI DÂY CỦA HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG SỬ DỤNG TRÊN MƠ
HÌNH..................................................................................................................... 22
HÌNH 3. 5 SƠ ĐỒ ĐẤU MẠCH THỰC TẾ CỤM CƠNG TẮC ĐỀ, CẦU CHÌ, RƠ
LE.......................................................................................................................... 22
HÌNH 3. 6 SƠ ĐỒ ĐẤU MẠCH THỰC TẾ CỤM MÁY KHỞI ĐỘNG......................23
HÌNH 3. 7 MƠ HÌNH HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG.......................................................24

iii

Thơng số kỹ thuật Toyota Vios 2016
- Kích thước: Dài x Rộng x Cao: 4.410 x 1.700 x 1.475 (mm)
- Chiều dài cơ sở: 2.550 (mm)
- Khoảng sáng gầm xe: 145 (mm)
- Trọng lượng không tải: 1.050 - 1.065 (kg)
- Trọng lượng toàn tải: 1.500 (kg)
- Động cơ xăng 1.5 lít: 4 xylanh thẳng hàng (I-4), hệ thống điều phối van biến thiên thông minh trên van
nạp (VVT-i), 16 van, trục cam kép ( DOHC).
- Dung tích bình nhiên liệu: 42 lít.
- Cơng suất: 107/6.000 (hp/rpm)
- Mơ-men xoắn: 141/4.200 (Nm/rpm)
- Hộp số: số tự động 4 cấp (G), số sàn 5 cấp (E)
- Dẫn động: FWD cầu trước
- Phanh: Phanh trước đĩa thơng gió, phanh sau đĩa đặc, 4 bánh có ABS, EBD, BA
- Túi khí: 02 túi hàng ghế phía trước.
- Cỡ lốp: 185/60/R15
- Hệ thống lái: Thanh răng – Bánh răng, cơ khí có trợ lực điện.


CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ
Hệ thống khởi động trên ơ tơ đóng vai trị quan trọng trong việc đảm bảo hoạt động mượt mà và an toàn
của phương tiện. Việc này đặt ra những thách thức kỹ thuật và công nghệ đáng kể, đặc biệt khi chúng ta
chứng kiến sự tiến bộ không ngừng của ngành công nghiệp ô tô và sự phát triển của xe hơi điện.

Với mục tiêu cung cấp hiểu biết sâu sắc hơn về hệ thống khởi động trên ô tô, đề tài này nhằm tập trung
vào nghiên cứu cấu trúc, nguyên lý hoạt động và tiềm năng phát triển của hệ thống này. Một trong những
điểm cần được nhấn mạnh là sự chuyển đổi từ các hệ thống khởi động truyền thống sử dụng động cơ đốt
trong sang các hệ thống khởi động điện trong các xe hơi hiện đại.

Bên cạnh việc tìm hiểu về các thành phần cơ bản của hệ thống khởi động, đề tài cũng nhằm xem xét về
tính tiết kiệm nhiên liệu, độ tin cậy và ảnh hưởng đến môi trường của các loại hệ thống khởi động khác
nhau. Bằng việc thấu hiểu sâu sắc về cách thức hoạt động và ưu nhược điểm của từng loại hệ thống này,
chúng ta có thể định hình hướng phát triển trong tương lai của công nghệ khởi động trên ô tô.

Điều này không chỉ mang lại cái nhìn tổng quan về mặt kỹ thuật, mà cịn khám phá khía cạnh quan trọng
về cách mà hệ thống khởi động ảnh hưởng đến trải nghiệm lái xe, tiêu thụ nhiên liệu và tác động môi
trường, đặc biệt trong bối cảnh ngày càng tăng của các xu hướng ô tô sạch và thân thiện với môi trường.

1


1.2 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI
Đề tài này nhằm giúp chúng em hiểu sâu hơn về hệ thống khởi động trên ô tô và
hoàn thành được các mục tiêu:
- Thiết kế mơ hình mơ phỏng hoạt động của hệ thống khởi động.
- Xây dựng bản vẽ các chi tiết của hệ thống khởi động.
- Chẩn đoán, bảo dưỡng và sửa chữa các lỗi thường gặp trên hệ thống khởi động.
1.3 NỘI DUNG ĐỀ TÀI
1.3.1 Xây dựng bản vẽ chi tiết
- Thực hiện tháo máy khởi động
- Đo kích thước các chi tiết bên trong
- Tiến hành vẽ
1.3.2 Xây dựng mơ hình hệ thống khởi động trên động cơ TOYOTA VIOS
- Sơ đồ nguyên lý mạch hệ thống khởi động
- Mua linh kiện cần thiết
- Thực hiện đo kiểm và đấu mạch điện

- Xây dựng khung đỡ máy khởi động

2


1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
1.4.1 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn
Là phương pháp tác động trực tiếp vào đối tượng trong thực tế để làm bộc lộ
bản chất và quy luật vận động của đối tượng.
Các bước thực hiện:
- Bước 1: Quan sát, đo đạc các thông số kết cấu.
- Bước 2: Lập phương án kiểm tra chẩn đoán hệ thống.
- Bước 3: Từ kết quả thu được của quá trình nghiên cứu, đề xuất phương pháp giải
quyết các vấn đề liên quan đến hệ thống.
1.4.2 Phương pháp nghiên cứu tài liệu
Là phương pháp nghiên cứu thu thập thông tin khoa học trên cơ sở nghiên cứu
các văn bản, tài liệu đã có sẵn và các thao tác tư duy logic để rút ra các kết luận khoa
học cần thiết.
Các bước thực hiện:
- Bước 1: Thu thập, tìm tịi các tài liệu về hệ thống khởi động gián tiếp.
- Bước 2: Sắp xếp các tài liệu khoa học thành một hệ thống logic chặt chẽ theo từng
bước, từng đơn vị kiến thức, từng vấn đề khoa học có cơ sở bản chất nhất định.
- Bước 3: Đọc, nghiên cứu các tài liệu nói về hệ thống khởi động gián tiếp, phân tích,
kết cấu nguyên lý một cách khoa học.
- Bước 4: Tổng hợp các kết quả đã phân tích được, hệ thống lại các kiến thức tạo ra
thành một hệ thống lý thuyết đầy đủ.

3


1.1 KẾT CẤU CỦA ĐỒ ÁN
Đồ án gồm có 4 chương:

Chương 1: Giới thiệu đề tài
Chương 2: Cơ sở lý thuyết
Chương 3: Thi cơng mơ hình (hoặc mơ phỏng)
Chương 4: Kết luận


CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG
2.1.1 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.
- Tỉ số nén từ bánh răng của máy khởi động và bánh răng của bánh đà nằm trong giới
hạn từ 9 đến 18.
- Chiều dài của dây dẫn nối đến máy khởi động phải nằm trong giới hạn quy định
(<1m).
- Moment truyền động phải đủ để khởi động được động cơ.
2.1.2 Phân loại máy khởi động
2.1.2.1 Máy khởi động loại giảm tốc
Máy khởi động loại này dùng motor tốc độ cao và thường không có moment
lớn. Vì vậy, để tăng được moment lớn đủ để khởi động động cơ, thì một bánh răng
đóng vai trò giảm tốc được gắn giữa bánh răng motor và bánh răng bendix.
Khi được cấp điện, motor tốc độ cao quay, đồng thời công tắc từ đẩy bánh răng
bendix lên ăn khớp với vành răng trên bánh đà và khởi động động cơ. Khi động cơ đã
hoạt động công tắc từ và motor bị ngắt điện, công tắc từ sẽ trở về vị trí ban đầu và tách
bánh răng bendix ra khỏi vành răng của bánh đà.

5

Hình 2. 1 Máy khởi động loại giảm tốc [7]
1. Motor; 2. Phần ứng; 3. Bánh răng rotor;
4. Công tắc từ; 5. Bánh răng bendix
2.1.2.2 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 motor. Khi máy khởi động được cấp điện, công tắc từ hút xuống kéo
thanh cần dẫn động làm cho bánh răng khởi động đi lên ăn khớp với vành răng trên
bánh đà. Đồng thời motor quay kéo theo bánh đà khởi động động cơ.
Khi ngừng cấp điện cho máy khởi động, cơng tắc từ trở về vị trí ban đầu, tách
bánh răng bendix ra khỏi bánh đà. Đồng thời motor ngừng hoạt động.

6


Hình 2. 2 Máy khởi động loại bánh răng hành tinh [7]
1. Công tắc từ; 2. Motor; 3. Bánh răng hành tinh; 4. Bánh răng bendix
2.1.2.3 Máy khởi động loại PS (motơ giảm tốc hành tinh- rô to 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. 3 Máy khởi động loại PS [7]
1. Công tắc từ; 2. Thanh đẩy; 3. Motor;
4. Phần ứng; 5. Bánh răng bendix

7


2.1.3 Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động
2.1.3.1 Sơ đồ cấu tạo

Hình 2. 4 Sơ đồ cấu tạo chung của hệ thống khởi động [1]
1. Ắc quy; 2. Máy khởi động; 3. Lò xo; 4. Khớp truyền động; 5. Cần gạt;
6. Lõi thép; 7. Cuộn hút; 8. Cuộn giữ; 9. Đi tiếp điểm; 10. Tiếp điểm;
11. Cầu chì; 12. Rơ le; 13. Công tắc khởi động
2.1.3.2 Nguyên lý hoạt động
2.1.3.2.1 Hút vào
Khi bật khóa điện sang vị trí START, dòng điện của ắc quy đi vào cuộn giữ và
cuộn hút. Sau đó dịng điện sẽ đi từ cuộn hút đến phần ứng của cuộn cảm xuống mass.
Việc tạo ra lực điện từ trong các cuộn giữ và cuộn hút sẽ làm từ hóa 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 với công tắc sẽ bật lên.

8


Hình 2. 5 Sơ đồ và nguyên lý khi hút [4]
2.1.3.2.2 Giữ
Khi cơng tắc chính được bật lên, thì khơng có dịng điện chạy qua cuộn hút vì
hai đầu cuộn hút bị đẳng áp, cuộn cảm và cuộn dây phần ứng nhận trực tiếp dòng điện
từ ắc quy. 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 khơng có dịng điện chạy qua cuộn hút.

Hình 2. 6 Sơ đồ và nguyên lý khi giữ [4]

9

2.1.3.2.3 Nhả
Khi khóa điện được xoay từ vị trí START sang vị trí ON, tại thời điểm này, tiếp
điểm chính cịn đóng, dịng điện đi từ phía cơng 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 khơng giữ được piston. Do đó
piston bị đẩy trở lại nhờ lò xo hồi về và cơng tắc chính bị ngắt làm cho máy khởi động
dừng lại.

Hình 2. 7 Sơ đồ và nguyên lý khi nhả (hồi về) [4]
2.1.4 Cấu tạo từng bộ phận
2.1.4.1 Công tắc từ
Cơng tắc từ hoạt động như một cơng tắc chính của dòng điện chạy tới motor và
điều khiển bánh răng bendix bằng cách đẩy nó 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.

10


Hình 2. 8 Cấu tạo cơng tắc từ [3, tr. 23]
2.1.4.2 Phần ứng và ổ bi cầu
Phần ứng tạo ra lực làm quay mô tơ và ổ bi cầu đỡ cho lõi quay ở tốc độ cao.

Hình 2. 9 Cấu tạo phần ứng và ổ bi cầu [7]

11