tính toán, thiết kế, chế tạo thử bộ phận tích hợp máy khởi động và máy phát cho động cơ 100cc

ttr

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA CÔNG NGHỆ
BỘ MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
NIÊN KHÓA: 2008 – 2012

Đề tài:
TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO THỬ
BỘ PHẬN TÍCH HỢP MÁY KHỞI ĐỘNG VÀ MÁY PHÁT
CHO ĐỘNG CƠ 100cc

Giảng viên hướng dẫn:
Th.S. Trần Thanh Tâm

Sinh viên thực hiện:
Hoàng Huy Hổ
MSSV: 1087175
Lớp: Cơ Khí Giao Thông – K34

Cần Thơ, 5/2012


ttr

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA CÔNG NGHỆ
BỘ MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
NIÊN KHÓA: 2008 – 2012

Đề tài:
TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO THỬ
BỘ PHẬN TÍCH HỢP MÁY KHỞI ĐỘNG VÀ MÁY PHÁT
CHO ĐỘNG CƠ 100cc

Giảng viên hướng dẫn:
Th.S. Trần Thanh Tâm

Sinh viên thực hiện:
Hoàng Huy Hổ
MSSV: 1087175
Lớp: Cơ Khí Giao Thông – K34

Cần Thơ, 5/2012


NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................

......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
Cần Thơ, ngày … tháng … năm 2012


NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG PHẢN BIỆN

......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................

......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
Cần Thơ, ngày … tháng … năm 2012


MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU
PHẦN 1: GIỚI THIỆU ......................................................................................1
CHƯƠNG 1: LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI, MỤC TIÊU VÀ Ý NGHĨA
CỦA ĐỀ TÀI................................................................................................................1
1.1. Lý do chọn đề tài ...................................................................................................1
1.2. Ý nghĩa của đề tài..................................................................................................2
1.3. Mục tiêu của đề tài................................................................................................ 3
1.4. Đối tượng và giới hạn nghiên cứu ........................................................................3
1.5. Phương pháp nghiên cứu và thực hiện đề tài ......................................................3
CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG VÀ HỆ THỐNG
CUNG CẤP ĐIỆN ......................................................................................................4
2.1. Hệ thống khởi động............................................................................................... 4
2.1.1. Nhiệm vụ của hệ thống khởi động....................................................................4
2.1.2. Phân loại hệ thống khởi động ...........................................................................4
2.1.3. Cấu tạo các chi tiết trong hệ thống khởi động...................................................5

2.1.3.1. Bình accu ..................................................................................................5
2.1.3.2. Rơ le khởi động......................................................................................... 7
2.1.3.3. Máy khởi động.......................................................................................... 7
2.2. Hệ thống cung cấp điện......................................................................................... 10
2.2.1. Nhiệm vụ của hệ thống cung cấp điện .............................................................. 10
2.2.2. Cấu tạo hệ thống cung cấp điện........................................................................11

PHẦN 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TÍCH HỢP........................................ 12
CHƯƠNG I: SƠ ĐỒ, NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG...................12
CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN CHU TRÌNH NHIỆT VÀ MÔ MENT CẢN
LỚN NHẤT CỦA ĐỘNG CƠ 100C...........................................................................14


2.1. Các thông số cơ bản của động cơ .........................................................................14
2.2. Các thông số cần chọn cho quá trình tính toán nhiệt ..........................................14
2.3. Tính toán nhiệt ......................................................................................................16
2.3.1. Tính toán quá trình nạp ....................................................................................16
2.3.2. Tính toán quá trình nén ....................................................................................17
2.3.3. Vẽ đồ thị công..................................................................................................18
2.4. Tính toán động lực học ......................................................................................... 20
2.4.1. Vẽ đường biểu diễn hành trình pit-tông x=f(α) .................................................20
2.4.2. Vẽ đường biểu diễn tốc độ của pit-tông v=f(α).................................................21
2.4.3. Vẽ đường biểu diễn gia tốc của pit-tông ........................................................... 22
2.4.4. Các khối lượng chuyển động tịnh tiến .............................................................. 23
2.4.5. Vẽ đường biểu diễn lực quán tính –pj = f(x) .....................................................25
2.4.6. Đường biểu diễn v = f(x)..................................................................................26
2.4.7. Khai triển đồ thị công trên tọa độ p – V thành p = f(α) .....................................26
2.4.8. Hệ lực tác dụng trên cơ cấu trúc trục khuỷu – thanh truyền .............................. 27
2.4.9. Mô ment quay trục khuỷu ................................................................................29
CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN THIẾT KÊ MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU ......................30

3.1. Thông số tính toán động cơ điện một chiều ......................................................... 30
3.2. Tính toán thiết kế động cơ điện một chiều........................................................... 30
3.2.1. Chọn kích thước chủ yếu..................................................................................30
3.2.2. Dây quấn và kích thướt rãnh phần ứng ............................................................. 31
3.2.3. Khe hở không khí, cực từ và gông từ................................................................ 36
3.2.4. Tính toán mạch từ ............................................................................................ 38
3.2.5. Tính toán dây quấn kích thích song song.......................................................... 40
3.2.6. Cổ góp chổi than và tham số đổi chiều ............................................................. 40
3.2.7. Tổn hao và hiệu suất. ....................................................................................... 42
3.2.8. Tính toán thông gió ......................................................................................... 44


CHƯƠNG IV: CHỌN RƠLE VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG MẠCH ........................ 45
4.1. Khái niệm chung về rơle....................................................................................... 45
4.2. Rơle trung gian .....................................................................................................47
4.3. Rơle ngăn dòng ngược .......................................................................................... 47
4.4. Rơle điều chỉnh điện áp ........................................................................................ 48
4.5. Rơle hạn chế cường độ dòng điện.........................................................................49
CHƯƠNG V: KẾT QUẢ CHẾ TẠO THỬ VÀ THẢO LUẬN ĐÁNH GIÁ KẾT
QUẢ.............................................................................................................................. 50
5.1. Kết quả chế tạo thử bộ phận tích hợp máy khởi động và máy phát cho động cơ
100cc. ............................................................................................................................ 50
5.2. Thảo luận, đánh giá kết quả .................................................................................53
TÀI LIỆU THAM KHẢO


LỜI NÓI ĐẦU

Theo xu hướng phát triển toàn cầu hóa, nền kinh tế Việt nam dần bước sang một thời
kỳ mới thời kỳ Công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước gắn liền với việc mở rộng quan hệ

hợp tác kinh tế với các nước trong khu vực và trên toàn thế giới. Sự chuyển đổi này đã ảnh
hưởng rõ rệt đến hoạt động kinh tế cũng như các hoạt động xã hội khác. Trong nhiều năm
gần đây cùng với sự phát triển kinh tế thì sự phát triển về khoa học kỹ thuật nói chung và
giao thông vận tải nói riêng cũng phát triển khá nhanh nhầm đáp ứng nhu cầu di chuyển và
thị hiếu của con người. Nhiều hệ thống thiết bị cũ trên các phương tiện đã dần được thay thế
bởi các hệ thống, thiết bị mới hơn. Để đáp ứng nhiều hơn nhu cầu của con người và xã hội.
Khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển, trong đó có sự phát triển đáng kể của giao
thông vận tải, sự phát triển này làm cho các phương tiện ngày càng an toàn hơn, nâng cao
tuổi thọ của các sản phẩm, làm chúng trở nên gọn nhẹ hơn góp phần tiết kiệm tài nguyên cho
thế giới.
Việt nam là một trong những nước có khoa học kỹ thuật phát triển, góp phần đẩy mạnh
sự phát triển của đất nước bản thân mỗi chúng ta phải có những ý tưởng mới, sáng tạo mới
để góp phần đưa đất nước phát triển hơn.
Đề tài nghiên cứu này sẽ làm gọn nhẹ hơn, năng động hơn cho các dòng sản phẩm sau
này, nó có thể phát triển hơn nữa để nâng cao tính năng hoạt động của máy, góp phần bảo vệ
môi trường.
Đề tài “Tính toán, thiết kế, chế tạo thử bộ phận tích hợp máy khởi động và máy
phát cho động cơ 100cc” được trình bày gồm 3 phần:
Phần một: Giới thiệu về đề tài
Phần hai: Tính toán, thiết kế, chế tạo thử bộ phận tích hợp máy khởi động và máy phát
cho động cơ 100cc
Để hoàn thành đề tài này ngoài sự cố gắn của bản thân, em đã nhận được nhiều sự giúp
đỡ của các quý thầy trong suốt thời gian thực hiện đề tài. Em xin chân thành gửi lời cảm ơn
đến ban giám hiệu nhà trường đã tạo điều kiện cho em có cơ hội tiếp cận và thực hiện đề tài.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy trong khoa Công nghệ đã cung cấp, trang bị cho em một
nên tảng kiến thức vững chắc về các lĩnh vực cơ khí, trang bị điện để em thúc hiện tốt đề tài
hôm nay. Em xin chân thành cảm ơn thầy Trần Thanh Tâm đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ
em thực hiện và hoàn thành tốt bài luận văn tốt nghiệp. Cuối cùng em xin bày tỏ lòn biết ơn

sâu xắc đến những người thân trong gia đình, bạn bè, những người luôn bên em động viên
trong suốt quá trình hoàn thành khóa học
Cần Thơ, ngày … tháng … năm 2012

Hoàng Huy Hổ


Đề tài: Tính toán, thiết kế, chế tạo thử bộ tích hợp động cơ khởi động
và máy phát điện trên xe 100cc

PHẦN 1: GIỚI THIỆU
CHƯƠNG 1
LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI, MỤC TIÊU VÀ Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI
1.1. Lý do chọn đề tài
Bước sang kỷ nguyên mới, sự tiến bộ về khoa học kỹ thuật của nhân loại đã bước
sang tầm cao mới, rất nhiều các thành tựu khoa học kỹ thuật, các phát minh, các sáng
chế mạnh đậm chất hiện đại và có tính ứng dụng cao đã được cho ra đời. Là một quốc
gia có nền kinh tế lạc hậu, nước ta đã và đang có những cải cách mới để thúc đẩy nền
kinh tế phát triển. Việc tiếp thu và ứng dụng các thành tựu koa học tiên tiến trên thế
giới đang rất được Đảng và Nhà nước ta quan tâm nhằm cải tạo, đẩy mạnh phát triển
các ngành công nghiệp mới, nhằm mục đích đưa nước ta từ một nước nông nghiệp lạc
hậu trở thành nước công nghiệp phát triển để sánh vai cùng các nước trên thế giới. Trải
qua nhiều năm phấn đấu và phát triển, hiện nay nước chúng ta là thành viên của khối
kinh tế Quốc tế WTO. Với việc tiếp cận các quốc gia có nền kinh tế phát triển, chúng
ta có thể giao lưu, học hỏi kinh nghiệm, tiếp thu và ứng dụng các thành tựu khoa học
tiên tiến để nền kinh tế phát triển hơn nữa, bước những bước đi vũng chắc trên con
đường quá độ đi lên CNXH.
Trong các ngành công nghiệp mới đang được Đảng và nhà nước chú trọng đầu tư
phát triển, thì lĩnh vực về phương tiện giao thông vận tải là một lĩnh vực tiềm năng.
Tuy nhiên để đầu tư cho ngành công nghiệp ô tô thì đòi hỏi nước ta phải có một nền

kinh tế lớn mạnh trong khi đó nền kinh tế của nước ta lại đang nằm trong giai đoạn
chuyển mình nên khó có thể phát triển một ngành công nghiệp ô tô hoàn hảo. Các
chủng loại ô tô ở nươc ta hiện nay đa sô được nhập từ nước ngoài về nên có giá thành
khá cao so với mức thu nhập của người dân bản địa chúng ta, nên ô tô chưa thể trở
thành phương tiện đi lại phổ biến của người dân, nên phương tiện giao thông chủ yếu
của chúng ta hiện nay là xe gắn máy. Ra đời từ năm 1870, từ một chiếc xe đạp có gắn
động cơ hơi nước và nồi supde dược đốt bằng rượu cồn do kỹ sư người Pháp Perrot
sáng chế. Đến nay xe gắn máy đã trở thành phương tiện giao thông chính của nhiều
nước đang phát triển như chúng ta hiện nay. Hằng loạt hãng sản xuất xe máy ra đời
như: Honda, Yamaha, Suzuki…… với nhiều kiểu dáng khác nhau và họ đang dần cải
thiện cho sản phẩm của mình hiện đại hơn, thông dụng hơn, đảm bảo được tính năng
cơ động của xe gắn máy. Sự tiến bộ về khoa học kỹ thuật ngày càng nhanh, quá trình
công nghiệp hóa, hiện đại hóa diễn ra với mức chóng mặt làm cho nguồn tài nguyên
trong thiên nhiên ngày càng thiếu hụt, nguồn nguyên liệu phục vụ cho nhu cầu phát
GVHD: Trần Thanh Tâm

1

SVTH: Hoàng Huy Hổ


Đề tài: Tính toán, thiết kế, chế tạo thử bộ tích hợp động cơ khởi động
và máy phát điện trên xe 100cc
triển ngày càng ít. Các nhà khoa học ngày càng nghiên cứu, phát triển những sản phẩm
chất lượng tốt nhưng ít tốn nguyên liệu. Hàng loạt các sản phẩm nhỏ gọn với tính các
tính năng tiện dụng ra đời, nó tích hợp nhiều tính năng riêng biệt lại cho một bộ phận
làm nhiệm vụ chung. Giúp cho các sản phẩm sau đỡ trở nên cầu kỳ, làm cho nó nhỏ
gọn hơn so với các dòng sản phẩm ban đầu. Với các ứng dụng hiện đại như vậy đòi hỏi
người kỹ sư phái có trình độ hiểu biết, học hỏi và sáng tạo, để bắt kịp với khoa học
tiên tiến hiện đại.

Trên thực tế, trang thiết bị trong các trường kỹ thuật của nước ta hiện nay đặc biệt
là các trang thiết bị mô hình hện đại rất thiếu thốn, các trang thiết bị cũ thì không đáp
ứng đầy đủ nhu cầu cho học sinh, sinh viên. Các kiến thức mới về khoa học kỹ thuật
cao còn chưa được khai thác và đưa vào giảng dạy thực tế. Tài liệu về khoa học kỹ
thuật còn thiếu thốn, chưa cập nhật đầy đủ. Các bài tập, thực hành chưa sát thực với
thực tế hoặc nếu có thì cũng rất ít. Vì vậy người cán bộ kỹ thuật khi ra trường sẽ gặp
rất nhiều khó khăn, khó tiếp xúc với những kiến thức, thiết bị tiên tiến hiện đại trong
thức tế.
Cùng với xu hướng phát triển chung của ngành công nghiệp, đề tài “Tính toán,
thiết kế, chế tạo thử bộ phận tích hợp máy khởi động và máy phát cho động cơ
100cc” góp phần làm cho các dòng sản phẩm trở nên gọn nhẹ, năng động hơn. Sự tích
hợp giữa hai hệ thống làm một, thực hiên một lúc hai chức năng sẽ giúp cho sản phẩm
tiện lợi hơn, gọn nhẹ hơn trong tương lai. Đề tài cũng là một trong những sản phẩm
mới mẽ, tạo điều kiện tham khảo, học hỏi, tiếp cận cái mới cho các sinh viên sau này.
1.2. Ý nghĩa của đề tài
Đề tài “Tính toán, thiết kế, chế tạo thử bộ phận tích hợp máy khởi động và
máy phát cho động cơ 100cc” giúp cho sinh viên năm cuối như em có thể củng cố,
tổng hợp, nâng cao kiến thức chuyên ngành về hệ thống khởi động và hệ thống cung
cấp điện năng trên xe. Trong quá trình thực hiện đề tài em có thể tiếp cận thưc tế hơn
về hệ thống khởi động và cung cấp điên trên các dòng xe. Các kết quả thu thập sau khi
hoàn thành đề tài giúp em hiểu sâu, rõ hơn về hai hệ thống. Biết được kết cấu, điều
kiện làm việc và một số những hư hỏng và các phương pháp chuẩn đoán, kiểm tra các
hư hỏng cảu hệ thống này trên các loại xe.
Đề tài thành công và phát triển sẽ giúp cho các loại xe ở Việt Nam linh hoạt hơn
và còn có thể giải quyêt được vấn đề ô nhiễm trầm trọng hiện nay.
Đề tài còn tạo điều kiện cho các sinh viên khóa sau tiếp cận rõ hơn về hệ thống
khởi động, là tài liệu tham khảo cho các sinh viên khóa sau.
GVHD: Trần Thanh Tâm

2

SVTH: Hoàng Huy Hổ


Đề tài: Tính toán, thiết kế, chế tạo thử bộ tích hợp động cơ khởi động
và máy phát điện trên xe 100cc
1.3. Mục tiêu của đề tài
Làm gọn bộ phận khởi động và máy phát điện một chiều trên xe gắn máy động cơ
100cc.
Giúp cho việc khởi động được dễ dàng và nhanh chóng hơn, mang lại cảm giác tiện
dụng, dễ vận hành cho người sử dụng.
Phát triển sử dụng liên hợp giữa động cơ nhiệt với máy điện một chiều.
1.4. Đối tượng và giới hạn nghiên cứu
Đề tài nghiên cứu chỉ áp dụng cho động cơ xăng 4 thì 100cc. Nghiên cứu tính toán
động cơ đề và lấy điện ra sau khi động cơ khởi động, không yêu cầu công suất, điện áp
lấy ra của máy phát.
Chỉ nghiên cứu chế tạo thử trên động cơ xăng 4 thì 100cc, áp dụng cho xe Dream
Trung Quốc.
1.5. Phương pháp nghiên cứu và thực hiện đề tài
Đưa ra sơ đồ, nguyên lý hoạt động của hệ thống bộ phận tích hợp máy khởi động
và máy phát cho động cơ 100cc.
Tính toán nhiệt động lực học động cơ 100cc lấy môment cản lớn nhất ở quá trình
khởi động.
Tính toán,thiết kế máy điện một chiều kéo động cơ khởi động thắng môment cản
lớn nhất của động cơ 100cc trong quá trình khởi động.
Lựa chọn rơle thiết kế mạch cho hệ thống.
Chế tạo thử bộ phận tích hợp máy khởi động và máy phát cho động cơ 100cc, đưa
ra kết quả đánh giá.

GVHD: Trần Thanh Tâm

3

SVTH: Hoàng Huy Hổ


Đề tài: Tính toán, thiết kế, chế tạo thử bộ tích hợp động cơ khởi động
và máy phát điện trên xe 100cc
CHƯƠNG 2
GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG
VÀ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN
2.1. Hệ thống khởi động
2.1.1. Nhiệm vụ của hệ thống khởi động
Sự khởi động của mô tô xe máy là nhờ ngoại lực, thông qua cơ cấu khởi động và
hệ thống truyền động, kéo trục khuỷu quay làm cho máy nổ, khởi động động cơ. Để
khởi động động cơ, cần phải truyền cho trục khuỷu động cơ một số vòng quay nhất
định đủ để tạo ra mômnent lớn thắng được lực cản khí thể bên trong xilanh động cơ.
Các loại xe khác nhau thì cơ cấu khởi động khác nhau.
Muốn trục khuỷu quay, máy khởi động phải thắng được lực ma sát của các chi
tiét chuyển động trong động cơ, lực cản cuối kì nén . . . Do đó mô tơ đề phải có công
suất và cường độ làm việc đủ lớn để thắng được các lực trên. Vì vậy sợi dây dẫn điện
từ acccu đến máy khởi động phải lớn, mo tơ đề phải tạo ra ngẫu lực mạnh để khởi
động động cơ.
2.1.2. Phân loại hệ thống khởi động
Cơ cấu khởi động dược chia ra làm ba loại: đạp guồng, đạp nhấn và bằng điện.
Khởi động kiểu đạp guồng thích họp cho các xe máy loại nhẹ. Đặc điểm cảu nó là
hoạt động đáng tin cậy, kết cấu đơn giản và thao tác thuận tiện, nhưng lực khởi động
hơi lớn không thích họp cho những người có sức khỏe yếu. Sau khi xe gặp hư hỏng thì
việc khởi động sẽ trở nên khó khăn hơn. Do kiểu khởi động này có nhiều nhược điểm
nên ngày càng ít được sử dụng.

Khởi động kiểu đạp nhấn.
Khởi động điện thích hợp cho các loại xe phân khối lớn, cho người sử dụng xe có
sức khỏe yếu và phụ nữ. Điều khiển thuận tiện nhẹ nhàng nhưng cơ cấu phức tạp hơn,
cần phải thêm nhiều chi tiết, bảo dưỡng sửa chữa phức tạp hơn. Nhưng cùng với sự
tiến bộ của khoa họ kỹ thuật hiện đại thì những vần đề còn tồn tại đã được giải quyết
và phương thức khởi động này ngày càng được sử dụng rộng rãi và được ưa chuộng
nhiều.

GVHD: Trần Thanh Tâm

4

SVTH: Hoàng Huy Hổ


Đề tài: Tính toán, thiết kế, chế tạo thử bộ tích hợp động cơ khởi động
và máy phát điện trên xe 100cc
2.1.3. Cấu tạo các chi tiết trong hệ thống khởi động
2.1.3.1. Bình accu
Accu khởi động dùng trong hệ thống điện thực hiện chức năng của một thiết bị
chuyển đổi hóa năng thành điện năng và ngược lại. Đa số accu trên xe máy là accu chì
– axit, nó có thể tạo ra dòng điện có cường độ lớn trong một khoảng thời gian ngắn
(5s-10s), có khả năng cung cấp nguồn điện lớn mà độ sụt thế bên trong nhỏ.
Accu ngoài việc cung cấp điện cho hệ thống khởi động còn cung cấp điện cho các
hệt hống khác. Accu cung cấp toàn phần hoặc toàn bộ trong trường hợp động cơ chưa
làm việc hoặc đã làm việc nhưng máy phát điện chưa đủ công suất (khi máy phát làm
việc với số vòng quay thấp).
Ngoài ra accu còn đóng vai trò bộ lọc và ổn định điện thế khi điện áp máy phát
dao động.
Cấu tạo accu:

+ Accu axit bao gồm vỏ bình, có các ngăn rêng, các ngăn này nhiều hay ít tùy
thuộc vào lại bình 6V, 12V hay 24V …

+ Trong mỗi ngăn đặt bản cực, có hai bản cực, bản cực dương và bản cực âm.
Các bản cực ghép song song và xen kẻ nhau, ngăn cách với nhau bằng các tấm ngăn.
GVHD: Trần Thanh Tâm

5

SVTH: Hoàng Huy Hổ


Đề tài: Tính toán, thiết kế, chế tạo thử bộ tích hợp động cơ khởi động
và máy phát điện trên xe 100cc
Mỗi ngăn như vậy được coi là accu đơn. Các accu đơn được nối với nhau bằng các cầu
nối và tạo thành bình accu. Ngăn đầu và ngăn cuối có hai đầu tự do gọi là các đầu cực
của accu. Dung dich điện phân trong accu là aixt sunfurit, được chứa trong từng ngăn
theo quy định và thường không ngập quá bản cự 10 ÷ 15 mm.
+ Vỏ accu được chế tạo bằng nhựa êbônit, hoặc cao su cứng có độ bền và chịu
axit cao, bên trong có các khoang ngăn riêng biệt, ở đáy có sống đỡ khối bản cực.

Cấu tạo khối bản cực
Bản cực âm – 2.Cọc bình – 3.Bản cực dương – 4.Tấm ngăn
+ Khung của các tấm bản cực được chế tạo từ hợp kim chì – stibi. Các lưới của
bản cực dương được chế tạo từ hợp kim chì – stibi và được phủ 1 lớp bột dioxit chì ở
dạng xốp tạo thành bản cực dương. Các lưới của bản cực âm có pha Ca + Cu và được
phủ bởi bột chì. Tấm ngăn giữa hai bản cực làm bằng nhựa PVC và sợi thủy tinh có
tác dụng chống chập mạch giữa các cực dương và âm nhưng cho axit đi qua được
+ Dung dịch điện phân là dung dịch axit sunfurit có nồng độ 1,22 ÷ 1,27 g/cm3
hoặc 1,29 ÷ 1,31 g/cm 3 nếu ở vùng khí hậu lạnh. Nồng độ dung dịch quá cao sẽ làm

hỏng các tấm ngăn nhanh, rụng bản cực, các bản cực dễ bị sunfat hóa, tuổi thọ accu
giảm. Nồng độ quá thấp làm điện thế accu giảm

GVHD: Trần Thanh Tâm

6

SVTH: Hoàng Huy Hổ


Đề tài: Tính toán, thiết kế, chế tạo thử bộ tích hợp động cơ khởi động
và máy phát điện trên xe 100cc
2.1.3.2. Rơ le khởi động

Động cơ
đề

Accu

Lõi
Còn gọi là cóc đề, có nhiệm vụ nối dòng điện từ cực dương accu đến máy khởi
động khi ta ấn nút đề vì dòng điện vào lúc máy khởi động làm việc với cường độ lớn,
nếu dùng công tắc bình thường sẽ bị cháy, do đó phải dùng rơ-le đề.
Rơ-le đề có cấu tạo như hình vẽ, gồm một lõi thép hình trụ trên đó có quấn một
cuộn dây đồng, một đầu dây nhận điện dương từ accu sau khi qua công tắc máy, đầu
còn lại dẫn đến nút đề. Ở giữa lõi thép là một lõi thép di động tự do, mặt trên cảu lõi di
động là một miếng đồng, phí trên là hai cực cách điện với mát và rời nhau, phần ló ra
ngoài có tán để mắt dây dẫn điện, một cực nối trưc tiếp với dây dương accu.
2.1.3.3. Máy khởi động
Là động cơ điện một chiều, biến điện năng từ ắc quy thành cơ năng để quay trục

khuỷu động cơ.
Cấu tạo máy khởi động gồm:

GVHD: Trần Thanh Tâm

7

SVTH: Hoàng Huy Hổ


Đề tài: Tính toán, thiết kế, chế tạo thử bộ tích hợp động cơ khởi động
và máy phát điện trên xe 100cc
Vỏ máy khởi động (vỏ đề):

Vỏ máy khởi động: hay còn gọi là phần cảm dùng để tạo ra từ trường quay phần
ứng nó gồm nhiều cuộn dây bắt nối tiếp nhau, gắn bên trong vỏ và cách đều nhau
trong một vòng tròn mỗi cuộn dây được gắn chung quanh lõi sắt non và cách điện với
lõi sắt non. Các cuộn dây và lõi sắt non ấy gọi là thân cực từ, vì khi có dòng điện đi
qua lõi sắt ấy trở thành nam châm, mỗi cuộn được phân cực khác nhau. Các cuôn dây
trên là dây kích thích, một đầu dây hàn với cộc ló ra ngoài để nhận điện dương từ accu,
đầu còn lại nối với chổi than.

GVHD: Trần Thanh Tâm

8

SVTH: Hoàng Huy Hổ


Đề tài: Tính toán, thiết kế, chế tạo thử bộ tích hợp động cơ khởi động

và máy phát điện trên xe 100cc
Ruột máy khởi động (ruột đề)

Lá thép của ruột đề
- Ruột đề: hay còn gọi là phần ứng, hay rô to, trên đó nhiều cuộn dây đồng quấn
sóng đặt xen kẽ với nhau trên một khối sắt do nhiều miếng thép lá ghép lại, các miếng
thép này cách điện với nhau các cuộn dây này lọt vào trong rãnh khoét trên khối sắt và
cách điện với khối sắt, cứ hai đầu nối của dây điện, một cuộn này một cuộn kia hàn
dính vào miếng đồng thau. Các miếng đồng này gép lại với nhau thành vòng tròn và
được cách điện với nhau bằng những lá mi-ca đặt xen kẽ giữa chúng. Như vậy coi như
tất cả các cuộn dây được nối tiếp, các miếng thau vừa nói là cổ góp điện.

GVHD: Trần Thanh Tâm

9

SVTH: Hoàng Huy Hổ


Đề tài: Tính toán, thiết kế, chế tạo thử bộ tích hợp động cơ khởi động
và máy phát điện trên xe 100cc
Cổ góp và chổi than

- Cổ góp điện phải cách điện với mát và trục của phần ứng điện. trục quay trơn
trên hai bạc đạn hay hai bạc thau gắn trên hai nắp hai đầu vỏ trục.

- Chổi than: được làm bằng vật liệu tổng hợp thiết đồng, một lõi graphit có tiết
diện hình chữ nhật luôn luôn đè sát vào cổ góp điện nhờ hai lò xo lá. Chổi than được
gắn ở nắp đề hay vỏ đề. Chổi than nối với cực dương cảu accu gọi là chổi than dương,
chổi than nối với mát gọi là chổi than âm.

2.2. Hệ thống cung cấp điện
2.2.1. Nhiệm vụ của hệ thống cung cấp điện
Hệ thống cung cấp điện trên xe máy có nhiệm vụ cung cấp nguồn điện mộ chiều
có điện áp 6V hay 12V cho các phụ tải trên xe (nạp accu hay, hệ thống chiếu sáng . . .)
GVHD: Trần Thanh Tâm

10

SVTH: Hoàng Huy Hổ


Đề tài: Tính toán, thiết kế, chế tạo thử bộ tích hợp động cơ khởi động
và máy phát điện trên xe 100cc
2.2.2. Cấu tạo hệ thống cung cấp điện
Hệ thống cung cấp điện trên xe máy gồm: máy phát điện một chiều, accu, bộ
tiết chế điện, cầu chì. . .
Máy phát điện một chiều (theo thiết kế) cấu tạo giống như máy khởi động, điện
áp phát ra phụ thuộc vào ba yếu tố: tốc độ quay trục phần ứng, cường độ từ trường của
các cuộn kích, số vòng dây của cuộn trên phần ứng. Khi tốc độ xe tăng hay tốc độ
phần ứng của máy phát tăng làm cho điện áp, dòng cảm ứng phát ra tăng lên làm cho
cường độ từ trường cuộn kích tăng thêm. Kết quả làm cho điện áp và dòng phát ra
càng tăng có thể gây hư hỏng máy phát và các phụ tải trên xe. Khi tốc độ động cơ
giảm hay ngừng chạy, tốc độ phần ứng sẽ giảm điện áp, dòng phát ra yếu thì điện từ ắc
quy sẽ phóng ngược trở về máy phát, do dòng điện đi từ nơi điện áp cao đến nơi điện
áp thấp, vì vậy sẽ làm hư máy phát. Vì vậy cần bố trí bộ tiết chế để giải quyết vấn đề
này.
Bộ tiết chế: là bộ điều chỉnh điện loại tiếp điểm rung, gồm ba rơ le: rơle ngăn
dòng điện ngược, rơle điều chỉnh điện áp và rơle hạn chế cường độ. Bộ tiết chế dảm
nhận nhiệm vụ: ổn định điện áp phát ra của máy phát điện, ngăn dòng điện ngược từ
accu sang máy phát, hạn chê dòng điện mà phụ tải tiêu thụ chính là bảo vệ quá tải cho

máy phát. Cấu tạo nguyên lý hoạt động sẽ được giới thiệu rõ hơn trong phần chọn rơle
cho mạch.

GVHD: Trần Thanh Tâm

11

SVTH: Hoàng Huy Hổ


Đề tài: Tính toán, thiết kế, chế tạo thử bộ tích hợp động cơ khởi động
và máy phát điện trên xe 100cc

PHẦN 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TÍCH HỢP BỘ PHẬN TÍCH
HỢP MÁY KHỞI ĐỘNG VÀ MÁY PHÁT CHO ĐỘNG CƠ 100CC
CHƯƠNG I
SƠ ĐỒ, NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG
Nguyên lý hoạt động của hệ thống:
Khi ta đóng khóa K, tiếp điểm 1 đi ngang qua, lúc này dòng điện từ accu đi qua
tiếp điểm 1 đi qua cuộn dây 14 tạo ra từ trường thắng lực lò xo 10 đẩy cần bẩy 15 lên,
lúc này trụ côn 13 đi lên đẩy bi 17 vào rãnh bi, lực lò xo tiếp tục đẩy làm bi khóa trụ
côn lại đóng tiếp điểm 6, tiếp điểm 6 giữ lại do bị khóa. Khóa K tiếp tục đi xuống làm
đóng tiêp 2, lúc này tiếp điểm 6 vẫn đóng, dòng điện đi qua cuộn dây 7 và 23, cuộn
dây 7 tạo ra từ trường làm hút lõi thép, mở tiếp điểm 3, 4 và đóng tiếp điểm 5 lại, đồng
thời cuộn dây 23 tạo ra từ trường làm hút lõi thép đóng tiếp điểm 25, 26 lại. Lúc này
dòng điện đi qua tiếp điểm 5, vào roto và starto qua tiếp điểm 25, 26 làm cho động cơ
quay.
Khi động cơ quay, kéo động cơ quay tạo ra dòng điện đi qua cuộn dây 9 tạo ra từ
trường đẩy lõi thép đi lên, vấu 16 đẩy cần đầu cần 15 xuống, đây trụ côn và ống 22
xuống làm hở tiếp điểm 6, làm ngắt dòng điện qua cuộn dây 7 và cuộn dây 23, lò xo

11 và 24 đẩy lõi thép đi lên mở tiếp điểm 5và 25, 26 đóng tiếp điểm 3,4 lại dòng điện
lấy ra sẽ đi qua tiếp điểm 3,4 đi qua bộ tiết chế đem ra sử dụng.
Khi thả khóa K, tiếp điểm 1 đóng tức thời, dòng điện đi qua cuộn dây 14, nhưng
lực từ của cuộn dây này nhỏ hơn lực từ của cuộn dây 9 vì thế không làm đóng tiếp
điểm 6, dòng điện không đi qua cuộn dây 7và cuộn dây 23, tiếp điểm 5 không đóng vì
thế dòng điện không đi vào cổ góp và starto. Nếu lực từ ở cuộn dây 9 yếu hơn lực từ
cuộn dây 14 thì ống 22 vẫn sẽ được đẩy lên, đóng tiếp điểm 6, nhưng sẽ không có
dòng điện đi qua tiếp điểm 6 do tiếp điểm 2 hở. Sơ đồ bố trí như vậy sẽ bảo vệ động cơ
điện khi khóa K bị kẹt lại do lò xo yếu hay vấn đề yếu tố khác quan nào đó làm khóa K
không trở về được.

GVHD: Trần Thanh Tâm

12

SVTH: Hoàng Huy Hổ


GVHD: Trần Thanh Tâm

13

13

26

25

6

24

23

17
8 22

12

4

3
5

11

7

Sơ đồ hệ thống mạch
1,2,3,4,5,6 – tiếp điểm; 7,9,14, 23 các cuộn dây;8,10,11, 24 lò
xo; 12 – rãnh bi; 13 – trụ côn; 15 – cần bẩy; 16 – vấu; 17 – bi;
18 chổi than, 19 – starto; 20 – roto; 21 – cổ góp; 22- ống

18

14

15

Bộ tiết chế

2

+

10

9

16

1

K

+

21

20

19

Đề tài: Tính toán, thiết kế, chế tạo thử bộ tích hợp động cơ khởi động
và máy phát điện trên xe 100cc

+

SVTH: Hoàng Huy Hổ

Đề tài: Tính toán, thiết kế, chế tạo thử bộ tích hợp động cơ khởi động
và máy phát điện trên xe 100cc
CHƯƠNG II
TÍNH TOÁN CHU TRÌNH NHIỆT VÀ MÔ MENT CẢN
LỚN NHẤT CỦA ĐỘNG CƠ 100C
Tính toán nhiệt động cơ đốt trong (ĐCĐT) chủ yếu xây dựng trên lý thuyết đồ
thị công chỉ thị của một động cơ cần được thiết kế thông qua việc tính toán chu trình
nhiệt của động cơ bao gồm các quá trình: Nạp – Nén – Nổ - Xả. Do yêu cầu nghiên
cứu của đề tài nên ta chỉ tính toán chu trình nhiệt đến cuối quá trình nén của động cơ.
2.1. Các thông số cơ bản của động cơ
 Loại động cơ: động cơ xăng 4 kì làm mát bằng không khí
 Thông số kết cấu: tỷ số SxD = 48,6x50,6
 Tỷ số nén: 9
 Động cơ tham khảo: động cơ 4 thì 100cc Dream Trung Quốc
2.2. Các thông số cần chọn cho quá trình tính toán nhiệt
- Áp suất môi trường: p0
Là áp suất môi trường là áp suất khí quyển trước khi nạp vào động cơ.
Ở nước ta có thể chọn p0 = 0,1(MPa)
- Nhiệt độ môi trường T0 (nhiệt độ trước xuppap nạp Tk)
Lựa chọn nhiệt độ theo bình quân cả năm.
Ở nước ta t0 = 24 0C (297 0K)
- Áp suất cuối quá trình nạp: pa
Động cơ 4 kỳ không tăng áp: p a = 0,8p 0 = 0,08 (Mpa)
- Áp suất khí sót: pr
Đối với động cơ xăng chọn pr = (1,1 ÷ 1,15).p0
pr = 1,1.p 0 = 0,11 (Mpa)
- Nhiệt độ khí sót: Tr
Theo thực nghiệm động cơ xăng: Tr = 700 ÷ 10000K
Ta chọn Tr = 800 0K

- Mức độ sấy nóng môi chất: ∆T
GVHD: Trần Thanh Tâm

14

SVTH: Hoàng Huy Hổ


Đề tài: Tính toán, thiết kế, chế tạo thử bộ tích hợp động cơ khởi động
và máy phát điện trên xe 100cc
Việc tính chính xác ∆T gặp nhiều khó khăn do việc tính chọn hệ số truyền nhiệt
và nhiệt độ trung bình của các bề mặt tiếp xúc, hơn nữa việc xác định thành phần
nhiên liệu bốc hơi trong quá trình nạp rất phức tạp, nên khi tiến hành tính toán nhiệt
của động cơ người ta thường chọn trị số ∆T căn cứ vào số liệu thực nghiệm.
Đối với động cơ xăng ∆T = 0 ÷ 200K
Ta chọn ∆T = 100K
- Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt (λt) và hệ số dư lượng không khí (α)
Khi đốt cháy hoàn toàn 1kg nhiên liệu cần Mo (kmol) không khí. Tuy nhiên,
lượng không khí đi vào xilanh M1 có thể nhỏ hơn hoặc lớn hơn Mo. Điều này đánh giá
bằng hệ số dư lượng không khí α =

M1
Mo

Trong đó:
M1 – lượng không khí thực tế nạp vào xilanh.
Mo – lượng không khí lý thuyết càn thiết đốt cháy hoàn toàn 1kg nhiên
liệu
Hệ số này ảnh hưởng rất lớn đến quá trình cháy.
Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt t phụ thuộc vào thành của khí hỗn hợp α và nhiệt độ khí

sót Tr.
Theo thực nghiệp ta chọn α = 0,9 và λt = 1,15
- Hệ số quét buồng cháy λ2
Động cơ không tăng áp do không có quét buồng cháy nên chọn 2  1
- Hệ số nạp thêm λ1
Hệ số nạp thêm λ1 biểu thị sự tương quan năng lượng tương đối của hỗn hợp khí
công tác sau khi nạp thêm so với lượng khí công tác chiếm chỗ thể tích Va.
Hệ số nạp thêm nằm trong giới hạn λ1 = 1,02 ÷ 1,07
Do động cơ của ta có tốc độ không cao và không được hiện đại nên trị số λ1 nằm
ở giới hạn nhỏ ta chọn λ1 = 1,05
- Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z: ξz
Là thông số biểu thị mức độ lợi dụng nhiệt của quá trình cháy, hay tỷ lệ lượng
nhiên liệu đã cháy tại điểm Z. Trị số thực tế của hệ số lợi dụng nhiệt ξz được chọn trên
GVHD: Trần Thanh Tâm

15

SVTH: Hoàng Huy Hổ


Đề tài: Tính toán, thiết kế, chế tạo thử bộ tích hợp động cơ khởi động
và máy phát điện trên xe 100cc
cơ sở phân tích tổng thể các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình cháy phát nhiệt của động
cơ và dựa theo giới hạn các giá trị thực nghiệm đối với động cơ xăng
Ta chọn ξz = 0,85
- Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b: ξb
Theo thực nghiệm đối với động cơ xăng ξb = 0,85 ÷ 0,95
ξb bao giờ cũng lớn hơn ξb và động cơ mẫu có tỷ số nén cao nên ta chọn ξb=0,95
- Hệ số hiệu đính đồ thị công: φđ
Hệ số điền đầy đồ thị công đánh giá phần hao hụt về diện tích của đồ thị công

thực tế so với đồ thị công tính toán. Theo thực nghiệm φđ = 0,92 ÷ 0,97
Sự sai lệch giữa chu trình thực tế với chu trình tính toán của động cơ xăng ít hơn
của động cơ diesel vì vậy hệ số φđ của động cơ xăng thường chọn trị số lớn. Vì vậy ta
chọn φđ = 0,97
2.3. Tính toán nhiệt
Do yêu cầu tính toán thiết kế chỉ cần tính toán mô-ment trục khuỷu cuối quá trình
nén nên ta chỉ tính toán nhiệt đến quá trình nén mà không cần tính toán các quá trình
làm việc tiếp theo của động cơ.
2.3.1. Tính toán quá trình nạp
Hệ số khí sót

r 



2 (Tk  T ) pr
. .
Tr
pa

( 297  10) 0,11
.
.
800
0,08

1
1
 

 p  m 
1  t .2  r 
 pa 
1

 0,11 
9.1,05  1,15.

 0,08 

 1 


 1, 5 

 0,066

Trong đó: m – là chỉ số đa biến trung bình của không khí, chọn m= 1,5
Nhiệt độ cuối quá trình nạp

GVHD: Trần Thanh Tâm

16

SVTH: Hoàng Huy Hổ