NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG TRÊN XE TOYOTA CAMRY 2018

Khái niệm về hệ thống khởi động Hình 1.1 Tổng quan hệ thống khởi động Hệ thống khởi động ô tô là hệ thống giúp làm quay trục khuỷu của động cơ đến một tốc độ nhất định để động cơ có th

-

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG TRÊN XE

TOYOTA CAMRY 2018

CBHD: Ths Nguyễn Huy Chiến

Sinh viên: Trương Tiến Đạt

MỤC LỤC

MỤC LỤC i

DANH MỤC HÌNH ẢNH iii

MỞ ĐẦU vi

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG 1

1.1 Khái niệm, vai trò, phân loại hệ thống khởi động 1

1.1.1 Khái niệm về hệ thống khởi động 1

1.1.2 Vai trò 1

1.1.3 Phân loại 3

1.2 Các yêu cầu kỹ thuật đối với hệ thống khởi động 12

1.3 Các biện pháp cải thiện đặc tính làm việc của hệ thống khởi động trên ôtô 13

1.3.1 Dùng bu-gi có hệ thống sấy 13

1.3.2 Phương pháp đổi nối tiếp điện áp trong quá trình khởi động 14

CHƯƠNG 2 CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG TRÊN XE TOYOTA CAMRY 2018 15

2.1 Thông số kĩ thuật xe Toyota Camry 2.5Q 2018 15

2.2 Cấu tạo hệ thống khởi động xe Toyota Camry 2018 18

2.2.1 Ắc quy 19

2.2.2 Máy Khởi động 30

2.2.3 Nguyên lý hoạt động của máy khởi động: 40

2.2.4 Nguyên lý hoạt động của hệ thống khởi động 45

2.3 Các chế độ làm việc của máy khởi động: 48

CHƯƠNG 3 BẢO DƯỠNG KIỂM TRA, SỬA CHỮA HỆ THỐNG KHỞI

ĐỘNG TRÊN XE TOYOTA CAMRY 2018 49

3.1 Các hư hỏng thường gặp của máy khởi động 49

3.1.1 Đèn báo nạp sáng tốt nhưng bấm nút khởi động thì động cơ không quay [6] 49

3.1.2 Đèn sáng lờ mờ nhưng động cơ không quay [6] 50

3.1.3 Các hư hỏng thường gặp trên hệ thống khởi động xe Toyota Camry 2018 [7] 52

3.2 Quy trình tháo lắp bảo dưỡng máy khởi động 54

3.3 Kiểm tra máy khởi động 60

3.3.1 Kiểm tra bằng mắt 60

3.3.2 Kiểm tra cường độ dòng điện 61

KẾT LUẬN 69

TÀI LIỆU THAM KHẢO 70

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Tổng quan hệ thống khởi động 1

Hình 1.2 Vị trí làm việc của hệ thống khởi động 3

Hình 1.3 Khởi động động cơ đốt trong 4

Hình 1.4 Khởi động bằng dây giật 4

Hình 1.5 Phân loại máy khởi động 5

Hình 1.6 Loại giảm tốc 5

Hình 1.7 Công tắc từ 6

Hình 1.8 Phần ứng 6

Hình 1.9 Vỏ máy khởi động 7

Hình 1.10 Chổi than và giá đỡ chổi than 7

Hình 1.11 Bộ truyền bánh răng giảm tốc 7

Hình 1.12 Ly hợp khởi động 8

Hình 1.13 Bánh răng khởi động và then xoắn 8

Hình 1.14 Loại bánh răng đồng trục 9

Hình 1.15 Loại bánh răng hành tinh 10

Hình 2.1 Toyota Camry 2018 15

Hình 2.2 Ắc quy 20

Hình 2.3 Ắc quy khô 22

Hình 2.4 Ắc quy nước 23

Hình 2.5 Nguyên lý làm việc của ắc quy 25

Hình 2.6 Quá trình phóng điện và nạp đầy của ắc quy 26

Hình 2.7 Cấu tạo ắc 27

Hình 2.8 Máy khởi động 30

Hình 2.9 Công tắc từ 31

Hình 2.10 Giai đoạn hút của công tắc từ 32

Hình 2.11 2.2.2.2 Phần ứng và ổ bi 33

Hình 2.12 Phần cảm 34

Hình 2.13 2.2.2.4 Chổi than và giá đỡ chổi than 35

Hình 2.14 Hộp số giảm tốc 35

Hình 2.15 Ly hợp 1 chiều 36

Hình 2.16 2.2.2.7 Bánh răng bendix và trục xoắn ốc 37

Hình 2.17 Chiều của đường sức từ 40

Hình 2.18 Các đường sức từ 41

Hình 2.19 Khung dây trong từ trường 41

Hình 2.20 Đường sức từ trong khung dây 41

Hình 2.21 Nguyên lý quay 42

Hình 2.22 Cổ góp, chổi than 43

Hình 2.23 Tăng mômen 43

Hình 2.24 Tăng từ thông 44

Hình 2.25 Dùng nam châm điện 44

Hình 2.26 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống máy khởi động 45

Hình 2.27 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của máy khởi động 46

Hình 3.1 Kiểm tra chổi than 49

Hình 3.2 Kiểm tra cuộn hut 49

Hình 3.3 Tháo đai ốc và tháo dây điện ra khỏi cực C 55

Hình 3.4 Tháo cụm công tắc từ 55

Hình 3.5 Tháo rời cụm công tắc từ 56

Hình 3.6 Tháo đai ốc gắn stato và roto 56

Hình 3.7 Tháo khung đầu cổ góp 57

Hình 3.8 Tháo giá đỡ chổi than 57

Hình 3.9 Tháo cần dẫn đọng và ly hợp đề 58

Hình 3.10 Đóng bạc hãm 58

Hình 3.11 Nạy phanh hãm 58

Hình 3.12 Kiểm tra độ dài chổi than 59

Hình 3.13 Mạch điều khiển bộ khởi động 61

Hình 3.14 Kiểm tra ắc quy 63

Hình 3.15 Kiểm tra sự liên tục lủa rơle khởi động 64

Hình 3.16 Kiểm tra khớp ly hợp khởi động 65

Hình 3.17 Kiểm tra công tắc đề số 0 65

Hình 3.18 Kiểm tra công tắc cắt an toàn 66

Hình 3.19 Kiểm tra cuộn hút, cuộn giữ 67

Hình 3.20 Kiểm tra khớp hồi vị bánh răng 67

số lượng và chủng loại ô tô ở nước ta khá nhanh Nhằm thỏa mãn càng nhiều nhu cầu về giao thông vận tải và thị hiếu của con người Nhiều hệ thống trang thiết bị cũ kỹ trên ô tô đã dần được thay thế bởi các hệ thống kết cấu hiện đại Tuy vậy chúng ta cũng gặp không ít khó khăn trong việc khai thác sử dụng và làm quen với các hệ thống đó Hơn nữa khi công nghệ sản xuất ô tô liên tục được nâng lên theo xu thế cạnh tranh kéo theo sự thay đổi cơ bản trong công nghệ sửa chữa thì một số thói quen trong sử dụng, sửa chữa cũng không còn thích hợp Chuyển từ việc sửa chữa chi tiết sang sửa chữa thay thế Do đó trong quá trình khác thác nhất thiết phải sử dụng kỹ thuật chuẩn đoán

Trên thị trường Việt Nam hiện nay đã xuất hiện nhiều chủng loại xe khác nhau của các hãng như Toyota, Camry, Honda, Mekong Auto, Isuzu Mỗi hãng xe khác nhau có công nghệ sản xuất khác nhau, thậm chí cùng 1 hãng xe

ở những dòng xe khác nhau cũng có cấu tạo và kỹ thuật chuẩn đoán khác nhau

Do vậy để làm tốt công tác quản lý chất lượng ô tô, có thể quyết định nhanh chóng các tác động kỹ thuật tiếp sau, cần thiết phải nắm vững kỹ thuật chuẩn đoán trên ô tô ngày nay Chuẩn đoán trên ô tô là một công tác phức tạp cần đòi hỏi người tiến hành phải nắm được kết cấu cụ thể Cũng để giúp cho các sinh viên của trường ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI có thể tìm hiểu sâu hơn vấn đề này thầy giáo Ths Nguyễn Huy Chiến đã giao cho em tìm hiểu đồ án “Nghiên cứu hệ thống khởi động trên xe Toyota TOYOTA Camry 2018”

Do thời gian, điều kiện nghiên cứu và trình độ còn nhiều hạn chế nên đồán tốt nghiệp của em không tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong nhận được sự giúp đỡ của các thấy cô giáo và bạn đọc

Em xin chân thành cảm ơn Giảng viên: Ths Nguyễn Huy Chiến đã giúp

đỡ em hoàn thành bản đồ án tốt nghiệp này

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG

1.1 Khái niệm, vai trò, phân loại hệ thống khởi động

1.1.1 Khái niệm về hệ thống khởi động

Hình 1.1 Tổng quan hệ thống khởi động

Hệ thống khởi động ô tô là hệ thống giúp làm quay trục khuỷu của động

cơ đến một tốc độ nhất định để động cơ có thể bắt đầu nổ máy và hoạt động

Để khởi động động cơ thì trục khuỷu phải quay nhanh hơn tốc độ quay tối thiểu Tốc độ quay tối thiểu để khởi động động cơ khác nhau tùy theo cấu trúc động

cơ và tình trạng hoạt động, thường từ 40-60 vòng/phút đối với động cơ xăng và 80-100 vòng/phút đối với động cơ diesel Hệ thống khởi động trên ô tô ngày nay thường dùng động cơ hay motor điện một chiều, thường gọi là motor đề

Hệ thống khởi động dùng nguồn điện là ắc quy của ô tô Các động cơ này cần phải tạo ra mômen lực lớn từ nguồn điện hạn chế của ắc quy đồng thời phải gọn nhẹ

1.1.2 Vai trò

Hệ thống có một số vai trò dưới đây [1]:

- Hệ thống khởi động đóng vai trò quan trọng nhất trong hệ thống điện 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 xy lanh, được nén và đốt cháy để quay động cơ Hầu hết các động cơ đòi hỏi tốc độ quay

và mạch motor

- Cả hai hệ thống được điều khiển bởi công tắc máy và được bảo vệ qua cầu chì Trên một số dòng xe, một rơle khởi động đựơc dùng để khởi động mạch điều khiển Trên xe hộp số tự động có một công tắc khởi động trung gian ngăn trường hợp khởi động xe khi đang cài số Trên xe hộp số thường có công tắc ly hợp ngăn trường hợp khởi động xe mà không đạp ly hợp Trên các dòng

xe đặc biệt có công tắc an toàn cho phép xe khởi động trên đường đồi dốc mà không cần đạp ly hợp

Hình 1.2 Vị trí làm việc của hệ thống khởi động

1.1.3 Phân loại

Một số phương pháp khởi động động cơ đốt trong

Để động cơ đốt trong có thể làm việc ta phải tiến hành khởi động động

cơ Việc khởi động động cơ về bản chất là cung cấp mô men quay cho trục khuỷu từ bên ngoài để động cơ có thể thực hiện các quá trình hút, nén, nổ, xả Sau đó, động cơ có thể tự duy trì các quá trình công tác của nó

Hiện nay, phương pháp khởi động động cơ đốt trong tương đối đa dạng Phụ thuộc vào kết cấu, kích thước, khả năng trang bị của hệ thống mà nhà sản xuất áp dụng các phương pháp khởi động khác nhau trên từng hệ thống

1.1.3.1 Phương pháp khởi động sử dụng cần khởi động/tay quay khởi động

Phương pháp này thường được sử dụng trên những động cơ cỡ nhỏ do nó yêu cầu về mô men để quay trục khuỷu không quá lớn Mô men quay để khởi

động được sinh ra bằng cách dùng chân/tay tác động vào cần/tay quay khởi động Mô men quay này sẽ được truyền trực tiếp đến trục khuỷu hoặc bánh đà làm trục khuỷu quay giúp động cơ thực hiện được quá trình cháy giản nở sinh công Khi tốc độ quay của động cơ đạt đến vòng quay tối thiểu ổn định thì nó

tự duy trì được sự hoạt động Quá trình khởi động kết thúc

Hình 1.3 Khởi động động cơ đốt trong

Hình 1.4 Khởi động bằng dây giật

Thông thường hệ thống khởi động loại cần đạp/tay quay thường được sử dụng kết hợp với hệ thống khởi động điện để giúp người sử dụng có thể khởi động động cơ khi hệ thống khởi động điện gặp sự cố

1.1.3.2 Phương pháp khởi động dòng điện

Hiện nay hệ thống khởi động thường sử dụng 3 loại máy khởi động

Hình 1.5 Phân loại máy khởi động

a Loại giảm tốc

Hình 1.6 Loại giảm tốc

Hình 1.9 Vỏ máy khởi động

- Chổi than và giá đỡ chổi than

Hình 1.10 Chổi than và giá đỡ chổi than

- Bộ truyền bánh răng giảm tốc

Hình 1.11 Bộ truyền bánh răng giảm tốc

- Ly hợp khởi động

Hình 1.12 Ly hợp khởi động

- Bánh răng dẫn động khởi động và then xoắn

Hình 1.13 Bánh răng khởi động và then xoắn

Motor khởi động bao gồm các thành phần được chỉ rõ hình vẽ dưới Đó

là kiểu của bộ khởi động có sự kết hợp, tốc độ motor cao và sự điều chỉnh của bánh răng giảm tốc Toàn bộ motor nhỏ hơn và nhẹ hơn motor khởi động thông thường, nó vận hành ở tốc độ cao hơn Bánh răng giảm tốc chuyển mô men xoắn tới bánh răng chủ động ở 1/4 đến 1/3 tốc độ motor Bánh răng chủ động quay nhanh hơn bánh răng trên bộ khởi động thông thường và mô men xoắn lớn hơn rất nhiều (công suất khởi động) Bánh răng giảm tốc được gắn trên một

vài trục như bánh răng chủ động Và khác với bộ khởi động thông thường, công tắc từ đẩy trực tiếp bánh răng chủ động(không qua cần dẫn động) tới ăn khớp với vòng răng bánh đà Động cơ điện nhỏ gọn với tốc độ cao được sử dụng để quay hộp số giảm tốc, như vậy sẽ làm tăng momen khởi động Công tắc từ chỉ

để đẩy bánh răng bendix gây ra Được sử dụng rộng dãi trên xe nhỏ gọn và nhẹ

b Loại bánh răng đồng trục

Motor khởi động thông thường bao gồm các thành phần được chỉ rõ hình

vẽ Bánh răng chủ động trên trục của phần ứng động cơ và quay cùng tốc độ Một lõi hút trong công tắc từ (solenoid) được nối với nạng gài Khi kích hoạt nam châm điện thì nạng gài sẽ đẩy bánh răng chủ động khớp với vành răng bánh đà Khi động cơ bắt đầu khởi động khớp ly hợp một chiều ngắt nối bánh răng chủ động ngăn cản mô men động cơ làm hỏng motor khởi động Công suất đầu ra là 0.8, 0.9 và 1KW Trong hầu hết trường hợp thay thế bộ khởi động cho motor cũ bằng motor có bánh răng giảm tốc Bánh răng dendix được lắp ở cuối của truc rotor.Lực của công tắc từ đẩy bánh răng bendix nhờ đòn dẫn hướng

Sử dụng chủ yếu trên xe nhỏ

Hình 1.14 Loại bánh răng đồng trục

1.Thanh đẩy 4.Phần Ứng

3.Motor

c Loại bánh răng hành tinh

Hình 1.15 Loại bánh răng hành tinh

Bánh răng hành tinh cũng dùng để giảm tốc nhằm tăng momen quay Trục rotor sẽ truyền lực qua bánh răng hành tinh đến bánh răng bendix Nhờ trọng lượng nhỏ momen lớn, ít tiếng ồn Nên được sử dụng ở nhiều loại xe nhỏ đến trung bình

1.1.3.3 Phương pháp khởi động khí nén

Trên một số động cơ đốt trong cỡ lớn và siêu lớn yêu cầu mô men quay khởi động lớn, việc trang bị động cơ điện sẽ không phù hợp do kích thước của động cơ điện khi đó sẽ rất lớn Lúc này, người ta sử dụng khí nén có áp suất cao để khởi động động cơ

a Khởi động dùng tua bin khí nén

Phương này về cơ bản là giống với phương pháp khởi động điện được trình bày ở trên Trong đó động cơ điện 1 chiều sẽ được thay thế bằng một tua bin khí nén Dòng khí được nén với áp suất cao sẽ thổi vào cánh tua bin làm tua bin quay kéo bánh đà và trục khuỷu động cơ quay theo giúp khởi động động

cơ So với kích thước của động cơ điện thì tua bin khí nén có kích thước nhỏ gọn hơn rất nhiều, trong khi đó vẫn đảm bảo cung cấp được mô men quay lớn

để khởi động động cơ

b Khởi động dùng khí nén cấp trực tiếp vào buồng đốt động cơ

Nguyên lý của phương pháp này là dùng năng lượng của khí nén thay thế cho quá trình cháy giãn nở trong xy lanh động cơ để làm cho pittông chuyển động Do đó, khí nén phải được cung cấp vào buồng đốt động cơ ở đúng kỳ cháy giản nở Phương pháp khởi động này thích hợp với động cơ có nhều xy lanh Quy luật cung cấp khí nén trùng với thứ tự nổ của động cơ Do động cơ

có góc mở sớm của xu páp xả/cửa xả nên quá trình cung cấp khí nén vào động

cơ phải kết thúc trước thời điểm xu páp xả/cửa xả mở

Hệ thống bao gồm các phần tử: Chai khí nén, tay khởi động, van khởi động chính, bộ chia khí nén, van khởi động trên nắp máy

Khi có tín hiệu khởi động từ người vận hành, cửa 1 và 2 sẽ thông với nhau Khí nén được cấp tới van khởi động chính đẩy pit tông của van khởi động xuống thông cửa 3 và 4 Lúc đó, khí nén từ chai khí nén qua cửa 3, cửa 4 đến đầu vào của bộ chia gió Tại đây bộ chia gió sẽ điều khiển để phân phối khí tới van khởi động trên nắp máy của máy có pit tông đang ở điểm chết trên và các

xu páp đều đóng (đầu kỳ cháy giãn nở) Khí nén từ bộ chia khí nén đẩy con trượt đi xuống thông khoang 5 với buồng đốt động cơ Khí nén áp suất cao từ chai khí nén túc trực sẵn ở khoang 5 sẽ vào xy lanh động cơ đẩy pit tông đi xuống làm trục khuỷu quay Bộ chia gió sẽ lần lượt phân phối khí điều khiển đến các van khởi động trên nắp xy lanh còn lại theo thứ tự nổ của động cơ Khí

nén cũng lần lượt được cấp vào các xy lanh để đẩy pit tông động cơ chuyển động Khi động cơ đạt vòng quay tối thiểu ổn định động cơ tự duy trì hoạt động, người vận hành sẽ kéo tay khởi động về vị trí Stop để ngắt tín hiệu khởi động, khí nén sẽ ngừng cấp vào các xy lanh kết thúc quá trình khởi động

Bộ chia khí nén điều khiển được việc cấp khí nén vào đúng xy lanh đủ điều kiện là do có sự liên kết chuyển động của trục phân phối bên trong bộ chia gió với trục khuỷu của động cơ Để đảm tại bất kỳ vị trí dừng nào của động cơ cũng có xi lanh đủ điều kiện để cấp khí nén khởi động thì với động cơ 4 kỳ phải

có 6 xy lanh, với động cơ 2 kỳ là 4 xy lanh

1.2 Các yêu cầu kỹ thuật đối với hệ thống khởi động

Do tính chất, đặc điểm và chức năng nhiệm vụ của hệ thống khởi động như đã trình bày ở trên, những yêu cầu kỹ thuật cơ bản đối với hệ thống khởi động điện bao gồm:

Kết cấu gọn nhẹ, chắc chắn làm việc ổn định với độ tin cậy cao

Lực kéo tái sinh ra trên trục của máy khởi động phải đảm bảo đủ lớn, tốc

độ quay cũng phải phải đạt tới trị số nào đó để cho trục khuỷu của động cơ ôtô quay nhất định

Khi động cơ ôtô đã làm việc, phải cắt được khớp truyền động của hệ thống khởi động ra khỏi trục khuỷu của động cơ ôtô

Có thiết bị điều khiển từ xa khi thực hiện khởi động động cơ ôtô (nút nhấn hoặc công tắc khởi động) thuận tiện cho người sử dụng

Nmin - tốc độ quay nhỏ nhất tương ứng với trạng thái nhiệt đọ của động

cơ ôtô khi khởi động, vòng/ phút (với trị số tốc độ này, động cơ ôtô phải tự động làm việc được sau ít nhất hai lần khởỉ động, thời gian khởi động kéo dài không quá 10s đối với động cơ xăng và không quá 15s đối với động cơ diezen, khoảng thời gian cách giữa hai lần khởi động liên tiếp không quá 60s) Trị số

Mmin phụ thuộc vào loại động cơ, số lượng xylanh cáo trong động cơ và nhiệt

độ của động cơ ôtô lúc bắt đầu khởi động Trị số tốc độ đó bằng:

Nmin =(40-50) vòng đối với động cơ xăng

Nmin =(80-120) vòng/ phút đối với động cơ diezen

Mc – mômen cản trung bình của động cơ ôtô trong quá trình khởi động, N.m

Mômen cản khởi động của động cơ ôtô bao gồm cản do lực masát của các chi tiết có truyển động tương đối so với động cơ ôtô khi khởi động gây ra mômen cản khí nén hỗn hợp công tác trong xy lanh của động cơ ôtô Trị số của

Mc phụ thuộc vào loại động cơ, số lượng xy lanh có trong động cơ và nhiệt độ động cơ khi khởi động

1.3 Các biện pháp cải thiện đặc tính làm việc của hệ thống khởi động trên ôtô

1.3.1 Dùng bu-gi có hệ thống sấy

Hiệu quả làm việc của hệ thống khởi động phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt

độ của động cơ ôtô khi khởi động Ở nhiệt độ thất, việc khởi động động cơ rất khó khăn do các nguyên nhân sau:

Độ nhớt của dầu bôi trơn lớn, làm tăng trị số mômen cản (Mc) đặt trên trục động cơ khởi động

Độ nhớt của nhiên liệu tăng lên, làm giảm khả năng bay hơi để hoà trộn với không khí trong quá trình hình thành hỗn hợp công tác trong xy lanh của động cơ ôtô, làm tăng trị số tốc độ thấp nhất khi khởi động (Nmin)

Giảm trị số áo suất và nhiệt độ trong xy lanh của động cơ ôtô ở chu kỳ nén, ảnh hưởng xấu đến khả năng bén lửa, cháy và giãn nở sinh công của hỗn hợp công tác

Dung lượng phóng điện của ắc quy ở nhiệt độ thấp giảm

Để cải thiện đặc tính làm việc của hệ thống khởi động ngưởi ta sử dụng nhiều biện pháp khác nhau hỗ trợ cho qua trình khởi động khi nhiệt độ môi trường thấp Một trong những biện pháp trên được áp dụng rộng rãi là dùng bu-

cơ điêzen tạo điều kiện thuận lợi cho việc bộc hơi, hoà trộn và bốc cháy cuả nhiên liệu khi vòi phun nhiên liệu vào buồng đốt

Để điều kiển thời gian sấy cần thiết của bu-gi, có thể sử dụng phương pháp đơn giản (phương pháp điều kiển bằng tay) hoặc phương pháp điều kiển dùng mạch định thời gian sấy

1.3.2 Phương pháp đổi nối tiếp điện áp trong quá trình khởi động

Dòng điện khi khởi động rất lớn, vì vậy tổn thất điện áp trên đường dây nối từ ắc quy đến máy khởi động, trong ắc quy và máy khởi động là đánh kể, nên ảnh hưởng đến chất lượng làm việc của hệ thống khởi động Một trong những biện pháp giảm tổn thất điện áp trên các bộ phận trên trong hệ thống khởi động là nâng trị số điện áp cấp cho máy khởi động khi khởi động Nguyên tăc chung của biện pháp này là: ở chế độ bình thường, các thiết bị điện trên xe được cung cấp nguồn điện có trị số điện áp bằng 12V (đối với xe mà hệ thống cung cáp điện có điện áp định mức 12V) Khi khởi động, riêng hệ thống khởi động được cung cấp nguồn điện có trị số điện áp bằng 24V (hoặc cao hơn) trong khi đó các phụ tải điện khác vẫn được cung cấp nguồn có trị số điện áp bằng 12V

CHƯƠNG 2 CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG TRÊN XE TOYOTA CAMRY 2018

2.1 Thông số kĩ thuật xe Toyota Camry 2.5Q 2018

Tại Việt Nam, kể từ lần ra mắt đầu tiên vào tháng 1 năm 1998, Camry

đã nhanh chóng nhận được sự đánh giá cao, sự tin dùng và sự mến chuộng của người tiêu dùng Việt Nam với tổng doanh số bán hàng cộng dồn đạt gần 55.000

xe, chiếm gần 80% thị phần của VAMA trong nhóm xe hạng trung Tiếp nối vị thế dẫn đầu cũng như “tiếp lửa” cho cuộc ganh đua gay gắt cùng đối thủ đồng hương Mazda 6 suốt vài năm vừa qua, thế hệ Toyota Camry 2018 đã chính thức trình làng với những thay đổi tích cực về ngoại hình cũng như trang bị tiện nghi

Trong phân khúc sedan hạng D tại Việt Nam, Toyota Camry gần như là cái tên đầu tiên mọi người nhắc đến với thị phần gần như áp đảo hoàn toàn các đổi thủ Mazda 6 hay Honda Accord… Chỉ tính riêng trong tháng 4/2019, đã có

472 chiếc đến tay người tiêu dùng, cộng dồn 4 tháng đầu năm là 1187 xe Kết quả này giúp Toyota Camry tiếp tục đứng ở vị trí xe bán chạy nhất phân khúc hàng tháng Được biết, mẫu sedan của Nhật đã liên tục giữ vững vị trí này trong

Hình 2.1 Toyota Camry 2018

thời gian dài Không chỉ thế, đây cũng là mẫu xe đứng đầu phân khúc trong năm 2018

Toyota Camry lần đầu tiên ra mắt công chúng thế giới vào tháng 1/1980 với cái tên ban đầu là Toyota Celica Phải đến năm 1983, hãng xe Nhật mới tung ra một phiên bản độc lập với một vài thay đổi nhỏ với cái tên Camry lần đầu tiên xuất hiện

Tại Việt Nam, Toyota Camry chính thức được lắp ráp từ năm 1998 Trước đó, mẫu xe Nhật đã khá phổ biến tại nước ta thông qua hình thức xe nhập khẩu đã qua sử dụng Như vậy, bước vào năm 2019, Toyota Camry đã ra mắt được khoảng 20 năm tại thị trường Việt Nam Trong suốt khoảng thời gian này, Camry tại nước ta đã trải qua nhiều lần thay đổi về thế hệ mới hoặc ra mắt phiên bản nâng cấp

Các thế hệ Toyota Camry đã xuất hiện tại Việt Nam:

Thế hệ Toyota Camry đầu tiên (1998 – 2001): Chính thức ra mắt dưới dạng lắp ráp vào năm 1998 nhưng trước đó hãng xe Nhật đã hoàn thiện nhà máy tại nước ta trong năm 1996 và kho phụ tùng tổng trong năm 1997 Đây là thế hệ đầu tiên tại Việt Nam, cũng là thế hệ thứ 4 trên thị trường toàn cầu (ra mắt vào năm 1996)

Thế hệ Toyota Camry thứ 2 (2002 – 2006): Thế hệ Camry tiếp theo tại Việt Nam tiếp tục ra mắt với thiết kế mới, rộng rãi hơn, đồng thời dần dần chiếm lĩnh thị phần trong phân khúc sedan hạng D

Toyota Camry bản nâng cấp (2007 – 2011): Hãng xe Nhật cho ra mắt phiên bản Camry nâng cấp vào năm 2007 với một số thay đổi nhỏ về thiết kế

và giá bán tăng hơn so với mức giá cũ

Thế hệ Toyota Camry thứ 3 (2012 – 2014): Toyota tiếp tục tung ra thế

hệ Camry thứ 3 tại Vệt Nam với 3 phiên bản là 2.0E, 2.5G và 2.5Q như chúng

ta vẫn biết trước đó

Toyota Camry nâng cấp (2015 -2018): Phiên bản nâng cấp tiếp theo được hãng xe Nhật Toyota tiếp tục tung ra thị trường vào năm 2015 và vẫn giữ nguyên 3 phiên bản như cũ

Toyota Camry 2019 thế hệ thứ 4 hoàn toàn mới (2019 - nay): Thế hệ mới nhất của mẫu sedan hạng D vừa ra mắt trong tháng 4/2019 vừa qua mới nhiều thay đổi về thiết kế và trang bị Đặc biệt, Camry đã chuyển sang nhập khẩu nguyên chiếc thay vì lắp ráp như trước đây Ngoài ra xe cũng sẽ chỉ còn 2 phiên bản là 2.5Q và 2.0G

Bảng thông số kỹ thuật xe Toyota Camry 2.5Q 2018 [5]

điều chỉnh khi lùi

8 inch, AUX/USB/Bluetooth, 6 loa

Gương chống chói tự động Có

nhớ 2 vị trí, ghế phụ chỉnh điện 8 hướng

2.2 Cấu tạo hệ thống khởi động xe Toyota Camry 2018

Hệ thống khởi động của Toyota Camry 2018 bao gồm: máy khởi động (động cơ điện), ắc quy và mạch khởi động (trong mạch khởi động gồm có dây nối từ ăc quy đến máy khởi động), rơle kéo đóng máy khởi động và công tắc (khoá) khởi động

Sơ đồ tổng quan hệ thống khởi động

Khi bật khóa khởi động thì dòng điện sẽ rẽ làm 2 nhánh

+ Ắc quy => Khóa điện => Cuộn giữ => mát

+ Ắc quy => Khóa điện=> Cuộn hút => Cuộn dây kích từ và cuộn dây rôto=> mát

Dòng qua cuộn giữ và hút sẽ tạo ra lực từ để hút lõi thép đi vào bên phải Lực hút sẽ đẩy bánh răng của máy khởi động về phía bánh đà đồng thời đẩy đĩa đồng nối tắc cọc (+) ắc quy đến máy khởi động Lúc này, hai đầu cuộn hút đẳng thế và sẽ không có dòng đi qua mà chỉ có dòng qua cuộn giữ

Do lõi thép đi vào bên phải mạch từ khiến từ trở giảm nên lực từ tác dụng lên lõi thép tăng lên Vì thế, chỉ cần 1 cuộn giữ vẫn giữ được lõi thép

Khi động cơ đã nổ, trả công tắc về vị trí on, mạch hở nhưng do quán tính dòng điện vẫn còn Do đó hai bánh răng còn ăn khớp và dòng vẫn còn qua đĩa đồng Như vậy dòng sẽ đi từ (+) ắc quy => cuộn hút => cuộn giữ => Mát

Lúc này 2 cuộn dây mắc nối tiếp nên dòng như nhau, dòng trong cuộn giữ không đổi chiều còn dòng trong cuộn hút ngược lại so với ban đầu, vì vậy từ trường 2 cuộn triệt tiêu nhau, kết quả do tác dụng của lực lò xo bánh răng và đĩa đồng sẽ trở về vị trí ban đầu

Chúng ta cùng đi nghiên cứu bộ phận chính trong hệ thống khởi động, đó chính

là máy khởi động và Ắc quy

2.2.1 Ắc quy

Ắc quy là nguồn cung cấp điện 1 chiều (thường là bình 12Volt, 24Volt), hoạt động dựa trên nguyên lý biến đổi các phản ứng hóa học (hóa năng) thành điện năng để tiến hành tích trữ và cung cấp điện cho các thiết bị tiêu thụ điện Người dùng sử dụng máy nạp ắc quy để tái sạc điện cho bình và sử dụng ắc quy nhiều lần trước khi thay thế Trong thực tế, ắc quy còn được biết đến với nhiều tên

gọi như bình ắc quy, ắc quy lưu điện, ắc quy tích điện, ắc quy khởi động, ắc quy ô tô, ắc quy xe điện, ắc quy xả sâu,

2.2.1.1 Công dụng của ắc quy

Ắc quy là bộ phận cực kì quan trọng trên ô tô, đóng vai trò tích trữ và cung cấp nguồn điện trên ô tô Khi động cơ chưa khởi động thì ắc quy chính là nguồn năng lượng của chiếc xe, cung cấp nguồn điện cho quá trình khởi động động cơ và cung cấp điện cho các phụ tải trên ô tô hoạt động như hệ thống chiếu sáng, hệ thống âm thanh, trong khi động cơ chưa nổ Vai trò quan trọng nhất của ắc quy chính là cung cấp nguồn điện cho quá trình khởi động động cơ

ô tô

Ắc quy hoạt động dựa vào quá trình biến đổi hóa năng thành điện năng Nhằm tích trữ nguồn năng lượng điện và cung cấp cho các hệ thống sử dụng điện

Hình 2.2 Ắc quy

2.2.1.2 Phân loại

Ắc quy ô tô được chia ra 2 loại chính (ắc quy khô và ắc quy nước) Mỗi loại đều sở hữu những đặc tính, ưu - nhược điểm riêng Tùy theo nhu cầu sử dụng, người dùng có thể cân nhắc lựa chọn giữa 2 loại ắc quy này

Ắc quy khô

Ắc quy khô là loại ắc quy có cấu tạo khép kín và không cần thêm nước định kỳ Về cơ bản, bên trong ắc quy không khô hoàn toàn mà vẫn chứa axit H2S04 ở dạng gel

Ưu điểm:

- Tiện lợi, không cần phải thêm nước định kỳ

- Độ bền cao, tuổi thọ lâu dài

- Khả năng phục hồi điện áp nhanh chóng sau khi cung cấp một dòng điện lớn

- An toàn, sạch sẽ, những phần kim loại xung quanh không bị ăn mòn bởi axit

Hình 2.3 Ắc quy khô

Ắc quy khô có độ bền cao và tuổi thọ sử dụng lâu dài

Ắc quy nước

Đây là loại ắc quy có sử dụng chất lỏng bên trong (dung dịch H2SO4 có nồng

độ phù hợp), kết hợp với lá chì và kim loại xen kẽ nhau

Ưu điểm:

- Có dòng điện khỏe hơn ắc quy khô, khi không sử dụng trong thời gian dài vẫn

có thể hồi điện

- Cấu tạo đơn giản, dễ dàng tháo ra để sử dụng cho những thiết bị điện khác

- Giá thành rẻ hơn ắc quy khô

Nhược điểm:

- Cần phải nạp điện định kỳ

- Axit H2SO4 có tính ăn mòn cao, dễ gây gỉ sét và có mùi khó chịu

- Có tuổi thọ thấp hơn dòng ắc quy khô

Hình 2.4 Ắc quy nước

2.2.1.3 Cấu tạo Ắc Quy ô tô

Ắc quy ô tô gồm các bản cực âm và dương bằng chì xếp lại với nhau được ngăn cách bằng các vách ngăn Số lượng các cặp bản cực trong mỗi ắc quy đơn thường từ 5 đến 8 cặp Các bản cực cùng vế được hàn gắn với nhau ghép lại thành 1 ngăn có điện áp 2V

Cấu tạo bên trong của bình ắc quy gồm nhiều ngăn nhỏ (một ngăn có điện áp 2V) Mỗi ngăn có chứa dung dịch H2SO4 Cùng với đó là các bản cực

âm và cực dương có tấm chắn ngăn cách, được nối với nhau bằng thanh nối

Cấu tạo của một bản cực trong ắc quy gồm có phần khung xương, vách ngăn và chất tác dụng Khung xương của bản cực dương và âm có cấu tạo giống nhau Chúng được đúc từ chì có pha thêm (5 ÷ 8%) Sb và tạo hình dạng mặt lưới Phụ gia Sb thêm vào chì sẽ làm tăng thêm độ dẫn điện và cải thiện tính đúc Trong thành phần của chất tác dụng còn có thêm khoảng 3% chất nở (các muối hữu cơ) để tăng độ xốp, độ bền của lớp chất tác dụng

Nồng độ dung dịch điện phân H2SO4 trong bình là γ = 1,1÷ 1,3 g/cm3 Nồng độ dung dịch điện phân có ảnh hưởng lớn đến khả năng cung cấp điện của ắc quy

2.2.1.4 Nguyên lý hoạt động của bình ắc quy

Trên thực tế, bình ắc quy được chia thành 2 loại là bình ắc quy sử dụng

axit và bình ắc quy sử dụng kiềm Tuy có hai loại những ắc quy kiềm sẽ rất ít gặp nên chúng ta hãy cùng nhau đi tìm hiểu về nguyên lý hoạt động của bình

ắc quy kiềm

Bình ắc quy ô tô axit được chia thành 2 loại chính là ắc quy kiểu hở thông thường và bình ắc quy kiểu kín khí Hai bình ắc quy này hay bị gọi nhầm là bình ắc quy nước và bình ắc quy khô Hãy tìm hiểu về nguyên lý hoạt động của chúng và các đặc tính riêng của từng loại để hiểu hơn về loại ắc quy này

Hình 2.5 Nguyên lý làm việc của ắc quy

Ở hai hai bản cực của một ắc quy được làm bằng chì (Pb) và chì Oxit (PbO2) Điền đầy giữa các bản cực là dung dịch Axit Sunfuric (H2SO4) loãng (Trong đó nước sẽ chiếm phần chính)

Ở trạng thái được nạp đầy, các bản cực của ắc quy ở trạng thái hóa học nêu trên (tức là cực dương là PbO2, cực âm là Pb) Trong quá trình phóng điện

và nạp điện cho ắc quy, trạng thái hóa học của các cực sẽ bị thay đổi Có thể xem về trạng thái hóa học trong các quá trình phóng – nạp như hình dưới đây Quá trình phóng điện diễn ra nếu như giữa hai cực được kết nối với các thiết bị điện Khi này xảy ra phản ứng hóa học sau:

Tại cực dương: 2PbO2 + 2H2SO4 -> 2PbSO4 + 2H2O + O2

Tại cực âm: Pb + H2SO4 -> PbSO4 + H2

Phản ứng chung gộp lại trong toàn bình là:

Pb+PbO2+2H2SO4 -> 2PbSO4 + 2H2O

Hình 2.6 Quá trình phóng điện và nạp đầy của ắc quy

Quá trình phóng điện sẽ kết thúc khi PbO2 ở cực dương và Pb ở cực âm hoàn toàn chuyển thành PbSO4

Quá trình nạp điện cho ắc quy, do tác dụng của dòng điện nạp mà bên trong bình ắc quy có phản ứng ngược lại so với chiều phản ứng trên, phản ứng chung gộp lại trong toàn bình sẽ là:

2PbSO4 + 2H2O -> Pb+PbO2+2H2SO4

Kết thúc quá trình nạp thì ắc quy trở lại trạng thái ban đầu: Cực dương gồm: PbO2, cực âm là Pb

Trong thực tế thì bản cực của ắc quy sẽ không giống như ở trên Các cực trên thực tế sẽ có số lượng nhiều hơn và mỗi bình ắc quy lại bao gồm nhiều ngăn, nhiều tấm cực để tạo ra tổng điện tích bản cực nhiều hơn Từ đó giúp cho quá trình phản ứng đồng thời xảy ra tại nhiều vị trí, do đó dòng điện cực đại xuất ra từ ắc quy đạt trị số cao hơn và tất nhiên dung lượng của ắc quy cũng tăng lên

Do kết cấu xếp lớp giữa các tấm cực nên thường thì các số cực dương và cực âm cũng không bằng nhau Ở giữa các bản cực của ắc quy sẽ có tấm chắn, các tấm chắn sẽ không dẫn điện nhưng độ thẩm thấu sẽ lớn để thuận tiện cho quá trình phản ứng xảy ra khi các Cation và Anion xuyên qua chúng để đến các điện cực

Hình 2.7 Cấu tạo ắc

và sắp xếp các ngăn

Điện áp bình ắc quy :

Điện áp được ghi trên mỗi bình ắc quy thường thấy là 6V, 12V, 24V Tuy nhiên điện áp thực tế của ắc quy cung cấp lại lớn hơn Ví dụ với bình ắc quy có điện áp 12V có thể cung cấp nguồn điện có điện áp tới 13V Dung lượng của ắc quy phụ thuộc vào điện áp của nó

Nếu hệ thống điện của xe chỉ phù hợp với ắc quy có điện áp 12V nhưng lại sử dụng loại ắc quy có điện áp 24V thì sẽ gây hỏng hệ thống điện của xe

Do đó phải lựa chọn ắc quy với điện áp phù hợp

Dung lượng của ắc quy:

Dung lượng là thông số cơ bản của ắc quy, tham số này cho biết khả năng lưu trữ điện năng của ắc quy Đơn vị tính thông thường của tham số này là Ah (Ampe giờ) Ví dụ một ắc quy có dung lượng là 50Ah thì sẽ có khả năng phát

ra một dòng điện 5A trong 10h liên tục, hoặc 10A trong 5 giờ liên tục Nếu cường độ dòng điện phóng ra càng lớn thì dung lượng ắc quy còn lại càng nhỏ

và ngược lại

Dòng khởi động ( CCA ) :

CCA được xem như một tiêu chuẩn đánh giá Ắc quy ở Mỹ

CCA (Cold Cranking Amps) là thông số acquy thể hiện cường độ dòng điện mà ắc quy cung cấp trong vòng 30 giây ở 0 độ F (-17,7 độ C), trong khi điện áp vẫn trên 7,2 volt

Ví dụ: Một ắc quy 15 volt có CCA bằng 900, nghĩa là nó có thể cung cấp

900 ampe trong 30 giây ở 0 độ F (-17,7 độ C), trong khi điện áp vẫn trên 7,2 volt

Chỉ số CCA được xem là thông số biểu hiện tuổi thọ của ắc quy, xem ắc quy có đang trong tình trạng hết hạn sử dụng hay không Khi mua ắc quy cũng nên lưu ý các giá trị đo thực tế của CCA, hãng bình CCA có nhanh bị tụt Nếu CCA càng cao đồng nghĩa với tuổi thọ bình càng tốt

Đối với dòng ắc quy WRX, giá trị CCA đã được định sẵn trên nhãn của

ắc quy Trên thực tế, khi đo ắc quy, nếu giá trị CCA lớn hơn 70% thì ắc quy vẫn hoạt động tốt và không phải thay Nếu giá trị CCA nhỏ hơn 70%, bạn cần tiến hành thay ắc quy mới

Dung lượng RC (Reserve Capacity):

Thông số quan trọng thứ 3 mà mỗi ắc quy cần phải có là dung lượng dự trữ của ắc quy RC được đo bằng phút khi ắc quy phóng dòng 25 ampe ở 25 độ

C trước khi điện áp xuống dưới mức quy định Dung lượng phổ biến của ắc quy dùng cho ôtô là 125 phút Giá trị của RC thể hiện khả năng khởi động xe và người ta thường thử bằng cách khởi động một động cơ hạng nặng Một lưu ý nhỏ là giống như CCA, bạn nên chọn ắc quy có trị số RC cao nếu đi trong điều kiện lạnh

2.2.2 Máy Khởi động

Hình 2.8 Máy khởi động

Máy khởi động là cơ cấu sinh momen quay và chuyền cho bánh đà của động cơ Đối với từng loại động cơ mà các máy khởi động điện có thể có kết cấu cũng như đặc tính khác nhau , nhưng nói chúng thường cấu tạo bởi các bộ phận sau đây

2.2.2.1 Công tắc từ

Rơle kéo có hai cuộn dây: Cuộn dây hút 11(Wh) và cuộn dây giữ tác động và cặp tiếp điểm 5 đóng, lúc này cả hai cuộn dây trên đều có dòng điện chảy qua, từ thông sinh ra trong hai cuộn dây đó tác dụng cùng chiều và có tác dụng hút lõi thép 13 Lúc này đĩa tiếp xúc bằng đồng 8 chưa nối các tiếp điểm

7, 9 và 10 cho nên phần ứng 15 (M) và cuộn dây kích từ 16 (WKT) được đấu với ắcquy thông qua cuộn dây hút 11 (Wh) trong trường hợp này tương ứng với K1 kín còn K2 hở, vì vậy trị số điện áp đặt lên động cơ không lớn sẽ làm cho

trục động cơ xoay đi một goác nhỏ tạo điều kiện cho bánh răng khởi động cơ thể tự lựa tốt hơn trong quá trình đi vào ăn khớp với vành bánh răng bánh đà

Khi tiếp điểm 9-10 kín, trong trường hợp này tương ứng với K1 và K2 đều kín, cuộn dây hút 11 (Wh) bị nối tắt, động cơ điện khởi động được nối trực tiếp với ắc quy, điện áp đặt lên động cơ khởi động bằng trị số định mức, làm cho qúa trình khởi động thực hiện được một cách dễ dàng

Hình 2.9 Công tắc từ

1 Cuộn hút 5 Bi thép

2 Cuộn giữ 6 Lò xo hoàn lực

3 Tiếp điểm chính 7 Trục lõi

4 Lò xo dẫn động 8 Lõi

Công tắc từ có chức năng là kéo và đẩy bánh răng bendix ra khi đề, nó

có tác dụng như công tắc đóng mở dòng điện cho động cơ điện

Khi khởi động động cơ công tắc từ thực hiện theo 3 bước:

B1: Hút

B2: Giữ