Chuyên đề 4: Hệ thống khởi động potx

Chuyên đề 4: Hệ thống khởi động

Biên soạn: ThS. Phạm Quốc Thái Trang 35

4.4. HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG
4.4.1. Công dụng, phân loại, yêu cầu
4.4.1.1. Công dụng:
Hệ thống khởi động (HTKĐ) có nhiệm vụ cung cấp một nguồn năng
lượng bên ngoài, quay động cơ 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 gọi là tốc độ khởi động của động cơ (n
kđ
).
Đối với động cơ xăng n
kđ
= 35÷50 (v/ph). Trong khi đó động cơ Diesel
cần tốc độ khởi động lớn hơn, n
kđ
= 100÷200 (v/ph).
4.4.1.2. Phân loại:
- Theo phương pháp khởi động, HTKĐ bao gồm:
+ Khởi động bằng tay: dùng tay quay hoặc dây kéo để quay trục khuỷu
động cơ. Phương pháp này chủ yếu áp dụng cho các động cơ xăng cỡ nhỏ.
+ Khởi động bằng động cơ điện: dùng phổ biến trên các động cơ ôtô.
+ Khới động bằng động cơ xăng phụ: dùng cho các động cơ Diesel công
suất lớn.
+ Khởi động bằng khí nén: dùng cho động cơ tĩnh tại và tàu thuỷ cỡ lớn,
tốc độ thấp và trung bình.
- Theo phhương pháp truyền động, HTKĐ bao gồm:
+ Truyền động trực tiếp với bánh đà.

+ Truyền động gián tiếp với bánh đà qua hộp giảm tốc.
- Theo phương pháp kích từ cho máy khởi động, HTKĐ bao gồm:
+ Kích từ nối tiếp.
+ Kích từ song song.
+ Kích từ hỗn hợp.

Chuyên đề 4: Hệ thống khởi động

Biên soạn: ThS. Phạm Quốc Thái Trang 36

4.4.1.3. Yêu cầu:
Hệ thống khởi động trên ôtô phải thoã mãn những yêu cầu sau:
- Phải quay được động cơ đến tốc độ khởi động n
kđ
để động cơ có thể khởi
động được.
- Phải đảm bảo khởi động lại được nhiều lần.
- Momen khởi động M
kđ
phải đủ lớn để đảm bảo khởi động được.
- Chiều dài và điện trở của dây dẫn từ ắcquy đến máy khởi động phải nằm
trong giá trị cho phép.
4.4.2. Cấu tạo và nguyên lý làm việc

Hệ thống khởi động bao gồm 3 bộ phận chính: máy khởi động, cơ cấu điều
khiển và khớp truyền động.
- Máy khởi động: dùng để biến điện năng từ ăcquy thành cơ năng để quay
trục khuỷu động cơ.
- Cơ cấu điều khiển: có nhiệm vụ:
1

2
3
4
Hình 4.46. Cấu tạo hệ thống khởi động
1. Máy khởi động; 2. Cơ cấu điều khiển; 3. Khớp truyền động; 4. Bánh đà

Chuyên đề 4: Hệ thống khởi động

Biên soạn: ThS. Phạm Quốc Thái Trang 37

+ Đưa khớp truyền động vào ăn khớp với bánh đà.
+ Đóng mạch điện máy khởi động khi bánh răng của nó vào ăn khớp
với bánh đà và ngắt mạch sau khi động cơ đã nổ.
- Khớp truyền động: có nhiệm vụ:
+ Nối trục máy khởi động với vành răng của bánh đà khi khởi động.
+ Tách chúng ra ngay sau khi động cơ đã nổ.
4.2.2.1. Nguyên lý hoạt động:

Khi bật công tắc khởi động ở vị trí Start (13) → dòng điện từ
(+) Ăcquy → Cầu chì (11) → Rơle (12) → vào đồng thời cuộn kéo (7) và cuộn
1
2
10
9
11
12
13
876
5
4

3
Hình 4.47. Sơ đồ nguyên lý hệ thống khởi động.
1. Ăcquy; 2. Máy khởi động; 3. Lò xo; 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. Công tắc khởi động.

Chuyên đề 4: Hệ thống khởi động

Biên soạn: ThS. Phạm Quốc Thái Trang 38

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 ăcquy 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 công tắc (13), dòng điện và từ trường
biến mất, các chi tiết trở về vị trí ban đầu dưới tác dụng của lò xo hồi vị.
Công dụng của cuộn kéo là tạo thêm từ trường đủ mạnh vào lúc đầu để
đẩy bánh răng khớp truyền động cài vào vành răng bánh đà. Khi đĩa tiếp điểm (9)
đã đóng cặp tiếp điểm (10) thì cuộn kéo bị ngắn mạch, lúc này chỉ còn cuộn giữ
tạo ra trường duy trì đĩa tiếp điểm đóng để đóng cấp nguồn cho máy khởi động.
4.2.2.2. Kết cấu một số bộ phận của máy khởi động
a. Máy khởi động: máy khởi động trên ôtô thực chất là động cơ điện một
chiều. Cấu tạo của máy khởi động bao gồm:
- Phần cảm (Stator): có chức năng tạo ra từ trường, bao gồm: vỏ máy và
các bản bản cực trên được quấn cuộn kích từ.

Hình 4.48. Cấu tạo phần cảm (Stator) máy khởi động
1. Phần vỏ; 2. Cuộn kích từ; 3. Chổi than
3

1

2


Chuyên đề 4: Hệ thống khởi động

Biên soạn: ThS. Phạm Quốc Thái Trang 39

- 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 vòng dây ít và có tiết diện lớn để
chịu được dòng điện rất lớn (I
kđ
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.

Hình 4.49. Cấu tạo phần ứng (Rotor) máy khởi động
1. Lõi phần ứng; 2. Cuộn dây phần ứng; 3. ổ đỡ 4. Cổ góp
2

3

1

4

Hình 4.50. Cấu tạo chổi than và giá đỡ chổi than
1. Chổi than; 2. Lò xo; 3.Giá đỡ chổi than
3

2

1


Chuyên đề 4: Hệ thống khởi động

Biên soạn: ThS. Phạm Quốc Thái Trang 40

b. Khớp truyền động: bao gồm các loại sau:
- Truyền động trực tiếp: phương pháp truyền động này vành răng chủ động
được nối cùng tốc độ với phần ứng động cơ. Phương pháp này có nhược điểm là
khi bắt đầu khởi động ly hợp một chiều ngắt nối vành răng chủ động ngăn cản
momen động cơ có thể làm hỏng máy khởi động.Vì vậy, phương pháp này được

dùng trên các ôtô trước đây.



- Truyền động gián tiếp qua hộp giảm tốc: trong phương pháp truyền động
này sử dụng động cơ điện có tốc độ cao, qua bộ giảm tốc làm cho momen xoắn
tăng cao. Hầu hết máy khởi động trên ôtô hiện nay đều dùng phương pháp truyền
động này.




Hình 4.51.
Hệ thống khởi động loại truyền động trực tiếp
1. Máy khởi động; 2. Cơ cấu điều khiển; 3. Khớp truyền động;
4. Vành răng chủ động;5. Bánh đà
1

2

3

5

5


Chuyên đề 4: Hệ thống khởi động

Biên soạn: ThS. Phạm Quốc Thái Trang 41

c. Ly hợp một chiều: có nhiệm vụ ngăn cản sự phá hỏng của motor điện
khi động cơ đã nổ.
Cấu tạo của máy khởi động bao gồm: vỏ ly hợp 1 được dẫn động từ phần
ứng động cơ điện. Ống lót bị động 5 được dẫn động được truyền động từ vỏ ly
hợp qua con lăn 2 và lò xo 3. Vành răng chủ động 4 được dẫn động từ ống lót bị
động 5. Vành răng chủ động 4 dẫn động quay trục khuỷu động cơ.


1

2

3

3

4

5

Hình 4.53. Khớp ly hợp một chiều khi khởi động
1. Vỏ ly hợp; 2. Con lăn; 3. Lò xo 4. Vánh răng; 5. ống lót bị động
Hình 4.52. Hệ thống khởi động loại truyền động gián tiếp qua bộ giảm tốc
1. Máy khởi động; 2. Cần đẩy; 3. Bộ bánh răng giảm tốc;
4. Ly hợp một chiều;5. Vành răng chủ động; 6. Bánh đà
6

4

3

1

2

5


Chuyên đề 4: Hệ thống khởi động

Biên soạn: ThS. Phạm Quốc Thái Trang 42

Khi khởi động, phần ứng của động cơ điện kéo vỏ ly hợp quay, kéo ống lót bị
động quay, qua vành răng chủ động từ đó dẫn động trục khủy quay.

Khi động cơ đã nổ, tốc độ ống lót bị động (bánh đà) lớn hơn tốc độ vỏ ly hợp
(phần ứng động cơ điện), khớp truyền động được tách ra, tránh momen động cơ truyền
qua vành răng đến phần ứng động cơ điện, bảo vệ an toàn cho động cơ điện.
4.4.3. Sơ đồ điện hệ thống khởi động

Hình 4.54.

Khớp ly hợp một chiều sau khởi động
1. Vỏ ly hợp; 2. Con lăn; 3. Lò xo 4. Vành răng; 5. ống lót bị động
3


3


5



4

2

1

Hình 4.55. Sơ đồ mạch điện hệ thống khởi động trên xe Bus

Chuyên đề 4: Hệ thống khởi động

Biên soạn: ThS. Phạm Quốc Thái Trang 43

Hình 4.56. Sơ đồ mạch điện hệ thống khởi động trên xe Ford (MT)

Chuyên đề 4: Hệ thống khởi động

Biên soạn: ThS. Phạm Quốc Thái Trang 44

Hình 4.57. Sơ đồ mạch điện hệ thống khởi động trên xe Ford Focus (AT)

Chuyên đề 4: Hệ thống khởi động

Biên soạn: ThS. Phạm Quốc Thái Trang 45


Hình 4.58. Sơ đồ mạch điện hệ thống khởi động trên xe Toyota Innova