Tìm hiểu, thực hiện mô hình hệ thống khởi động và sa bàn điện từ phục vụ giảng dạy

Tìm hiểu, thực hiện mô hìTìm hiểu, thực hiện mô hình hệ thống khởi động và sa bàn điện từ phụTìm hiểu, thực hiện mô hình hệ thống khởi động và sa bàn điện từ phục vụ giảng dạy Tìm hiểu, thực hiện mô hình hệ thống khởi động và sa bàn điện từ phục vụ giảng dạy c vụ giảng dạy nh hệ thống khởi động và sa bàn điện từ phục vụ giảng dạy

TÌM HIỂU, THỰC HIỆN MÔ HÌNH HỆ THỐNG

SVTH : UNG NGỌC QUANG

MSSV : 17145346

GVHD : ThS NGUYỄN QUANG TRÃI

Tp Hồ Chí Minh, tháng 8 năm 2021

SVTH : UNG NGỌC QUANG

MSSV : 17145346

GVHD : ThS NGUYỄN QUANG TRÃI

Tp Hồ Chí Minh, tháng 8 năm 2021

Họ tên sinh viên: 1 Ung Ngọc Quang MSSV: 17145346

(E-mail: 17145346@student.hcmute.edu.vn Điện thoại: 0343830619)

2. Lê Trung Bách MSSV: 16145584

(E-mail: 16145584@student.hcmute.edu.vn Điện thoại: 0794371868)

Ngành: Công nghệ kỹ thuật ô tô

- Tìm hiểu cơ sở lý thuyết của các hệ thống liên quan

- Thiết kế, chế tạo hai mô hình phục vụ giảng dạy

- Xây dựng nội dung và hướng dẫn sử dụng các bài thực hành tương ứng

3 Sản phẩm của đề tài

- Hai mô hình giảng dạy

- Thuyết minh

- Hướng dẫn sử dụng và thực hành đi kèm

4 Ngày giao nhiệm vụ đề tài: - - - -

-5 Ngày hoàn thành nhiệm vụ: - - - -

Bộ môn Điện tử ô tô

PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

(Dành cho giảng viên hướng dẫn)

Họ và tên sinh viên: Ung Ngọc Quang MSSV:17145346 Hội đồng: DOT2

Họ và tên sinh viên: Lê Trung Bách MSSV:16145584 Hội đồng: DOT2 Tên đề tài: Tìm hiểu, thực hiện mô hình Hệ thống khởi động và Sa bàn điện từ phục vụ giảng dạy

Ngành đào tạo: Công nghệ kỹ thuật ô tô

Họ và tên GV hướng dẫn: ThS Nguyễn Quang Trãi

Ý KIẾN NHẬN XÉT

1 Nhận xét về tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên (không đánh máy)

2 Nhận xét về kết quả thực hiện của ĐATN(không đánh máy) 2.1.Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN:

2.2 Nội dung đồ án: (Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng nghiên cứu có thể tiếp tục phát triển)

2.4 Những tồn tại (nếu có):

3 Đánh giá:

TT Mục đánh giá tối đa Điểm Điểm đạt được

Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung của các mục 10

Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài 10

Tính cấp thiết của đề tài 10

Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật,

khoa học xã hội…

5

Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá 10

Khả năng thiết kế chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc quy

trình đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế

15

Khả năng cải tiến và phát triển 15

Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành… 5

3 Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài 10

Tổng điểm 100

 Không được phép bảo vệ

TP.HCM, ngày tháng 08 năm 2021

Giảng viên hướng dẫn ((Ký, ghi rõ họ tên)

Bộ môn Điện tử ô tô

PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

(Dành cho giảng viên phản biện)

Họ và tên sinh viên: Ung Ngọc Quang MSSV: 17145346 Hội đồng DOT2

Họ và tên sinh viên: Lê Trung Bách MSSV: 16145584 Hội đồng DOT2 Tên đề tài:Tìm hiểu, thực hiện mô hình Hệ thống khởi động và Sa bàn điện từ phục vụ giảng dạy

Ngành đào tạo: Công nghệ kỹ thuật ô tô

Họ và tên GV phản biện: (Mã GV) ThS Lê Quang Vũ

Ý KIẾN NHẬN XÉT

1 Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN:

2 Nội dung đồ án: (Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng nghiên cứu có thể tiếp tục phát triển)

3 Kết quả đạt được:

4 Những thiếu sót và tồn tại của ĐATN:

6 Đánh giá:

TT Mục đánh giá Điểm tối

đa

Điểm đạt được

Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung của các mục 10

Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài 10

Tính cấp thiết của đề tài 10

Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật, khoa

học xã hội…

5

Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá 10

Khả năng thiết kế, chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc quy trình

đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế

15

Khả năng cải tiến và phát triển 15

Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành… 5

3 Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài 10

Tổng điểm 100

 Không được phép bảo vệ

TP.HCM, ngày tháng 08 năm 2021

Giảng viên phản biện ((Ký, ghi rõ họ tên)

Ngành: Công nghệ Kỹ thuật ô tô

Sau khi tiếp thu và điều chỉnh theo góp ý của Giảng viên hướng dẫn, Giảng viên phản biện và các thành viên trong Hội đồng bảo về Đồ án tốt nghiệp đã được hoàn chỉnh đúng theo yêu cầu về nội dung và hình thức

Chủ tịch Hội đồng:

Giảng viên hướng dẫn:

Giảng viên phản biện:

Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng 8 năm 2021

Lời đầu tiên nhóm báo cáo xin gửi lời cảm ơn đến Ban Giám Hiệu cùng toàn thể thầy cô trong trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh đã giảng dạy hết tất cả tâm huyết, truyền dạy tất cả những tri thức của cuộc đời mình đến những lứa học sinh chúng em trong suốt thời gian vừa qua

Em xin chân thành cảm ơn thầy cô trong khoa Cơ Khí Động Lực đã dạy cho chúng em những đạo đức, những kinh nghiệm làm nghề để chúng em có thể vững bước tiếp trên con đường lập nghiệp của mình

Em xin gửi lời cảm ơn đến thầy Th.S Nguyễn Quang Trãi đã chỉ dạy và hướng dẫn cho chúng em rất nhiều để nhóm chúng em có thể hoàn thành tốt bài báo cáo cuối môn này

Lời cuối cùng nhóm chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất và chúc thầy cô luôn dồi dào sức khỏe, tiếp tục giảng dạy hết tâm huyết của mình cho những lứa học trò sau này để đất nước ta ngày có nhiều nhân tài, những người giỏi trong các doanh nghiệp, xây dựng đất nước phát triển hơn nữa

Xin chân thành cảm ơn!

xe, nó là hệ thống giúp điều khiển, đảm bảo khả năng hoạt động ổn định của xe cũng như là đáp ứng các yêu cầu của xe khi tham gia lưu thông Để tạo phương tiện học tập trực quan, đồng bộ, cụ thể và chi tiết nên nhóm chúng em chựa chọn thực hiện thiết kế, chế tạo các mô hình dạy học hiện đại của các hệ thống bộ phận trong hệ thống Điện thân xe trên ô tô Bên cạnh đó là việc xây dựng phương pháp, quy trình học tập đối với từng module kiến thức liên quan của từng hệ thống Giúp người học xây dựng được lộ trình học căn bản đối với từng hệ thống bộ phận trong toàn bộ hệ thống điện trên ô tô

Nội dung đề tài bao gồm:

- Mô hình giảng dạy Hệ thống khởi động

- Mô hình giảng dạy Sa bàn điện từ

- Phiếu hướng dẫn thực hành của 2 hệ thống trên

Phương pháp nghiên cứu:

- Nghiên cứu từ những cơ sở lý thuyết để thiết kế, chế tạo các mô hình dạy học mới

- Sử dụng các tài liệu liên quan, tài liệu tham khảo để thiết kế, tính toán các thông số của khung mô hình, cách bố trí , lắp đặt các chi tiết thiết bị của hệ thống

- Sử dụng tài liệu lí thuyết để xây dựng được sơ đồ mạch điện của từng hệ thống

- Sử dụng các nội dung liên quan đến sư phạm để xây dựng các phiếu hướng dẫn thực hành dành cho người học

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i

PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ii

PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP v

XÁC NHẬN HOÀN THÀNH ĐỒ ÁN viii

LỜI CẢM ƠN ix

TÓM TẮT x

MỤC LỤC xi

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU xiii

DANH MỤC CÁC HÌNH xiv

DANH MỤC CÁC BẢNG xvii

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1

1.1 Lý do chọn đề tài 1

1.2 Mục tiêu, ý nghĩa của đề tài 1

1.3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1

1.4 Phương pháp nghiên cứu 1

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3

2.1 Hệ thống khởi động 3

2.1.1 Giới thiệu 3

2.1.2 Các thành phần chính 3

2.1.3 Ắc quy khởi động 4

2.1.4 Máy khởi động 13

2.1.5 Mạch điện hệ thống khởi động 1 số xe 26

2.2 Sa bàn điện từ 33

2.2.1 Dòng điện 33

2.2.2 Hiện tượng cảm ứng điện từ 34

2.2.3 Máy phát điện 38

2.2.4 Động cơ điện 1 chiều 41

2.2.5 Hiệu ứng tự cảm 43

2.2.6 Hiệu ứng cảm ứng tương hỗ 45

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH GIẢNG DẠY 48

3.1 Giới thiệu 48

3.2 Thiết kế thực hiện mô hình 48

3.2.1 Lựa chọn thiết bị, vật liệu 48

3.2.4 Đấu nối hoàn thiện mô hình 62

CHƯƠNG 4: HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG VÀ THỰC HÀNH 65

4.1 Hướng dẫn sử dụng 65

4.1.1 Mô hình hệ thống khởi động 65

4.1.2 Sa bàn điện từ 70

4.2 Các bài thực hành 74

4.2.1 Mô hình thống khởi động 74

4.2.2 Sa bàn điện từ 85

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 93

5.1 Kết luận 93

5.2 Kiến nghị 93

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 95

+B: Battery

CSW: Clutch Switch

BSW: Brake Switch

ISW: Inhibitor Switch

STI: Starter Ignition

ECU: Electronic Control Unit

VOM: Volt Ohm Miliammeter

Hình 2.1.2 Các thành phần chính trên hệ thống khởi động 4

Hình 2.1.3 1a Ắc quy khởi động 5

Hình 2.1.3.1b Ắc quy và hệ thống điện 6

Hình 2.1.3.2a Cấu tạo ắc quy 6

Hình 2.1.3.2b Cấu tạo một ắc quy đơn 7

Hình 2.1.3.2c Cấu tạo bản cực 8

Hình 2.1.3.2d Chất điện phân 8

Hình 2.1.3.2e Vỏ ắc quy 9

Hình 2.1.3.2f Nắp thông hơi 9

Hình 2.1.3.2g Dãy nắp thông hơi 9

Hình 2.1.3.2h Cọc ắc quy 9

Hình 2.1.3.2i Ký hiệu cọc ắc quy 10

Hình 2.1.3.2k Cửa xem tỷ trọng 10

Hình 2.1.3.3a Hoạt động ắc quy 10

Hình 2.1.3.3b Quá trình phóng, nạp 10

Hình 2.1.3.3c Điện áp ắc quy 11

Hình 2.1.4.1a Máy khởi động loại giảm tốc 13

Hình 2.1.4.1b Máy khởi động loại đồng trục 14

Hình 2.1.4.1c Máy khởi động loại bánh răng hành tinh 14

Hình 2.1.4d Máy khởi động loại PS 15

Hình 2.1.4.2 Các bộ phận của máy khởi động 15

Hình 2.1.4.3a Nguyên lý hoạt động 16

Hình 2.1.4.3b Hút vào 16

Hình 2.1.4.3c Giữ 16

Hình 2.1.4.3d Hồi về 17

Hình 2.1.4.3e Cấu tạo ly hợp máy khởi động 17

Hình 2.1.4.3f Hoạt động của ly hợp khởi động 18

Hình 2.1.4.3g Hoạt động của ly hợp khởi động 18

Hình 2.1.4.3h Hoạt động ăn khớp 19

Hình 2.1.4.3j Hoạt động nhả khớp 19

Hình 2.1.4.4a Tháo rã động cơ điện 20

Hình 2.1.4.4b Tháo rã công tắc từ 20

Hình 2.1.4.4c Tháo rã bánh răng bendix 21

Hình 2.1.4.4d Hiện tượng chạm mạch 21

Hình 2.1.4.4g Kiểm tra cổ góp 22

Hình 2.1.4.4h Kiểm tra cổ góp 22

Hình 2.1.4.4i Kiểm tra ổ bi 22

Hình 2.1.4.4j Kiểm tra thông mạch stator 23

Hình 2.1.4.4k Kiểm tra cách điện stator 23

Hình 2.1.4.4l Kiểm tra chổi than 23

Hình 2.1.4.4m Kiểm tra giá giữ chổi than 23

Hình 2.1.4.4n Kiểm tra giá 23

Hình 2.1.4.4o Kiểm tra li hợp 24

Hình 2.1.4.4p Kiểm tra cuộn hút, cuộn giữ 24

Hình 2.1.4.4q Ráp máy khởi động 25

Hình 2.1.4.4r Kiểm tra điện áp cực 50 26

Hình 2.1.5a Sơ đồ hệ thống khởi động trên xe Toyota Camry 2002 26

Hình 2.1.5b Sơ đồ hệ thống khởi động trên xe Toyota Fortuner 2017 28

Hình 2.1.5c Sơ đồ hệ thống khởi động trên xe Toyota Fortuner 2017 29

Hình 2.1.5d Sơ đồ hệ thống khởi động trên xe Honda Civic 2019 30

Hình 2.1.5e Sơ đồ hệ thống khởi động trên xe Honda Civic 2019 31

Hình 2.1.5f Sơ đồ hệ thống khởi động trên xe Hyundai Santefe 2016 32

Hình 2.2.4a Nguyên tắc hoạt động động cơ điện một chiều 42

Hình 2.2.5a Hiệu ứng tự cảm 43

Hình 2.2.6a Hiệu ứng cảm ứng tương hỗ 46

Hình 2.2.6b Hiện tượng hỗ cảm 47

Hình 2.2.6c Bô bin đánh lửa 47

Hình 3.2.1.1a Nhôm định hình 40

Hình 3.1.1.1b Ke góc nhôm định hình 49

Hình 3.2.1.1c Vít kết nối ke góc và nhôm định hình 49

Hình 3.2.1.2a Bảng mica 50

Hình 3.2.1.3a Module Arduino Uno R3 50

Hình 3.2.1.3b Module relay 5VDC có opto 51

Hình 3.2.1.3c Module relay 5VDC có opto 51

Hình 3.2.1.3d Module LM7805 đầu ra USB 51

Hình 3.2.1.3e Hộp cầu chì 52

Hinh 3.2.1.3f Khóa điện 52

Hình 3.2.1.3g Đèn led 52

Hình 3.2.1.3e Công tắc ly hợp 53

Hình 3.2.1.3j Công tắc bàn đạp phanh 54

Hình 3.2.1.3f Công tắc vị trí số 54

Hình 3.2.1.3g Đế banana 55

Hình 3.2.1.3h Giắc cắm banana 55

Hình 3.2.1.3i Thiết bị A 55

Hình 3.2.1.3k Thiết bị B 55

Hình 3.2.1.3l Thiết bị C 55

Hình 3.2.1.3m Thiết bị D 56

Hình 3.2.1.3n Thiết bị E 56

Hình 3.2.1.3o Thiết bị F 56

Hình 3.2.1.3p Đồng hồ đo 57

Hình 3.2.1.3q Bóng Led 57

Hình 3.2.2a Bố trí chung mô hình Hệ thống khởi động 58

Hình 3.2.2b Bố trí chung mô hình Sa bàn điện từ 58

Hình 3.2.3a Mạch điện hệ thống khởi động 01 59

Hình 3.2.3b Mạch điện hệ thống khởi động 02 59

Hình 3.2.3c Mạch điện hệ thống khởi động 03 60

Hình 3.2.3e Sơ đồ mạch điện arduino uno với relay 61

Hình 3.2.3f Thuật toán điều khiển Arduino 61

Hình 3.2.4.a Mô hình hệ thống khởi động 01 62

Hình 3.2.4.b Mô hình hệ thống khởi động 02 62

Hình 3.2.4.c Mô hình hệ thống khởi động 03 63

Hình 3.2.4.d Mô hình hệ thống khởi động 04 63

Hình 3.2.4e Mô hình Sa bàn điện từ 64

Hình 4.1.1.1a Mạch điện hệ thống khởi động 01 66

Hình 4.1.1.1b Mạch điện hệ thống khởi động 02 67

Hình 4.1.1.1c Mạch điện hệ thống khởi động 03 68

Hình 4.1.1.1d Mạch điện hệ thống khởi động 04 69

Hình 4.2.1.1a Mạch điện hệ thống khởi động 01 75

Hình 4.2.1.2a Mạch điện hệ thống khởi động 02 77

Hình 4.2.1.3a Mạch điện hệ thống khởi động 03 79

Hình4.2.1.4a Mạch điện hệ thống khởi động 04 81

Bảng 2.1.3.3e Quá trình nạp điện 12 Bảng 4.1 Bảng dụng cụ thiết bị thực hành hệ thống khởi động 65 Bảng 4.2 Bảng dụng cụ thiết bị thực hành Sa bàn điện từ 70

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI

1.1 Lý do chọn đề tài

Theo xu hướng phát triển toàn cầu hóa, nền kinh tế Việt Nam đang 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 các nước trong khu vực và trên thế giới Quá trình chuyển đổi này ảnh hưởng rõ rệt đến hoạt động kinh tế cũng như xã hội.Trong đó nhu cầu về giao thông vận tải ngày càng tăng, nhiều hệ thống thiết bị cũ trên ô tô đã dần được thay thế bởi các hệ thống hiện đại Yêu cầu đặt ra đối với các trường, các cơ sở đào tạo ngành Công nghệ kỹ thuật ô tô chính là trang bị cho người học những kiến thức cơ bản và nâng cao về ô tô cũng như kịp thời cập nhật các nội dung kiến thức mới liên quan đến chuyên ngành.Vì vậy việc trang bị các mô hình, dụng cụ, thiết bị dạy học đầy đủ là vô cùng quan trọng

Nhằm phục vụ cho việc học tập, nghiên cứu và giảng dạy trong khoa Cơ Khí Động Lực, nhóm chúng em lựa chọn đề tài “ Tìm hiểu, thực hiện mô hình Hệ thống khởi động và Sa bàn điện từ phục vụ giảng dạy”

1.2 Mục tiêu, ý nghĩa của đề tài

Đề tài này sau khi hoàn thành sẽ mang đến những lợi ích sau:

- Cung cấp các mô hình dạy học hiện đại, phục vụ chop nghiên cứu, học tập của sinh viên khoa Cơ Khí Động Lực

- Taọ ra sự đồng bộ và hướng đến sự đồng bộ trong việc thiết kế các mô hình, đem lại sự tinh tế, thẩm mỹ cho các mô hình

- Xây dựng được các nội dung hướng dẫn thực hành mang tính chất tích cực

và toàn diện hóa người học Sau khi hoàn thành được các nội dung thực hành, người học sẽ học tập và rèn luyện được nhiều kỹ năng cũng như trau dồi về mặt kiến thức tổng quan và chi tiết của từng hệ thống

1.3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của hệ thống khởi động bao gồm hộp điều khiển động

cơ Engine ECU, công tắc bàn đạp phanh, công tắc ly hợp, công tắc vị trí số Trên cơ

sở đó nghiên cứu và thiết kế mô hình hệ thống khởi trên ô tô

Đối tượng nghiên cứu của sa bàn điện từ gồm các module thiết bị trên mô hình Trên cơ sở đó nghiên cứu và thiết kế mô hình sa bàn điện từ

1.4 Phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu lý thuyết hệ thống khởi động, các hiện tượn điện từ

- Nghiên cứu sơ đồ mạch điện hệ thống khởi động

- Tham khảo tài liệu các mô hình giảng dạy tại Khoa Cơ Khí Động Lực để cải tiến nội dung cho mô hình phù hợp hơn

- Thu thập thông tin, học hỏi kinh nghiệm từ thầy cô, bạn bè

- Quan sát, thực hiện các mô hình phục vụ giảng dạy

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Hệ thống khởi động

2.1.1 Giới thiệu

Vì động cơ đốt trong không thể tự khởi động nên cần phải có một ngoại lực để khởi động nó Để khởi động động cơ, máy khởi động làm quay trục khuỷu thông qua vành răng Máy khởi động cần phải tạo ra moment lớn từ nguồn điện hạn chế của ắc quy đồng thời phải gọn nhẹ Vì lí do này người ta dùng motor điện một chiều trong máy khởi 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 tuỳ theo cấu trúc động cơ và tình trạng hoạt động, thường từ 40 - 60 vòng/ phút đối với động cơ xăng và từ 80 - 100 vòng/phút đối với động cơ diesel

Hình 2.1.1 Máy khởi động trên động cơ

Hình 2.1.2 Các thành phần chính trên hệ thống khởi động

2.1.3 Ắc quy khởi động

2.1.3.1 Khái quát về ắc quy

 Công dụng ắc quy

Ắc quy trong ô tô thường được gọi là ắc quy khởi động để phân biệt với loại

ắc quy sử dụng ở các lĩnh vực khác Ắc quy khởi động trong hệ thống điện thực hiện chức năng của một thiết bị chuyển đổi hóa năng thành điện năng và ngược lại Đa số

ắc quy khởi động là loại ắc quy chì – axit Đặc điểm của loại ắc quy nêu trên là có thể tạo ra dòng điện có cường độ lớn, trong khoảng thời gian ngắn (510s), có khả năng

cung cấp dòng điện lớn (200800A) mà độ sụt thế bên trong nhỏ, thích hợp để cung

cấp điện cho máy khởi động để khởi động động cơ

Hình 2.1.3.1a Ắc quy khởi động

Ắc quy khởi động còn cung cấp điện cho các tải điện quan trọng khác trong hệ thống điện, cung cấp từng phần hoặc toàn bộ trong trường hợp động cơ chưa làm việc hoặc đã làm việc mà máy phát điện chưa phát đủ công suất (động cơ đang làm việc ở chế độ số vòng quay thấp): cung cấp điện cho đèn đậu (parking lights), radio cassette,

CD, các bộ nhớ (đồng hồ, hộp điều khiển…), hệ thống báo động…

Ngoài ra, ắc quy còn đóng vai trò bộ lọc và ổn định điện thế trong hệ thống điện

ô tô khi điện áp máy phát dao động

Điện áp cung cấp của ắc quy là 6V, 12V hoặc 24V Điện áp ắc quy thường là 12V đối với xe du lịch hoặc 24V cho xe tải Muốn điện áp cao hơn ta đấu nối tiếp các ắc

quy 12V lại với nhau

 Ắc quy cung cấp điện khi:

 Động cơ ngừng hoạt động: Điện từ bình ắc quy được sử dụng để chiếu

sáng, dùng cho các thiết bị điện phụ, hoặc là các thiết bị điện khác khi động cơ không hoạt động

 Động cơ khởi động: Điện từ bình ắc quy được dùng cho máy khởi động và

cung cấp dòng điện cho hệ thống đánh lửa trong suốt thời gian động cơ đang khởi động Việc khởi động xe là chức năng quan trọng nhất của ắc quy

 Động cơ đang hoạt động: Điện từ bình ắc quy có thể cần thiết để hỗ trợ

cho hệ thống nạp khi nhu cầu về tải điện trên xe vượt qua khả năng của hệ thống nạp

Cả ắc quy và máy phát đều cấp điện khi nhu cầu đòi hỏi cao

Hình 2.1.3.1b Ắc quy và hệ thống điện

 Phân loại ắc quy

Trên ôtô có thể sử dụng hai loại ắc quy để khởi động: ắc quy axit và ắc quy kiềm Nhưng thông dụng nhất từ trước đến nay vẫn là ắc quy axit, vì so với ắc quy kiềm nó có sức điện động của mỗi cặp bản cực cao hơn, có điện trở trong nhỏ và đảm bảo chế độ khởi động tốt, mặc dù ắc quy kiềm cũng có khá nhiều ưu điểm

2.1.3.2 Cấu tạo ắc quy

Một bình ắc quy trên ô tô bao gồm một dung dịch acid sunfuric loãng và các bản cực âm, dương Khi các bản cực được làm từ chì hoặc vật liệu có nguồn gốc từ chì thì nó được gọi là ắc quy chì-acid Một bình ắc quy được chia thành nhiều ngăn (ắc quy trên ô tô thường có 6 ngăn), mỗi một ngăn có nhiều bản cực, tất cả được nhúng trong dung dịch điện phân

Hình 2.1.3.2a Cấu tạo ắc quy

 Cấu tạo của một ngăn

Cơ sở cho hoạt động của ắc quy là các ngăn của ắc quy Các bản cực âm và bản cực dương được nối riêng rẽ với nhau Các nhóm bản cực âm và bản cực dương này được đặt xen kẽ với nhau và ngăn cách bằng các tấm ngăn có lỗ thông nhỏ Kết hợp với nhau, các bản cực và tấm ngăn tạo nên một ngăn của ắc quy Việc kết nối bản cực theo cách này tăng bề mặt tiếp xúc giữa vật liệu hoạt tính và chất điện phân Điều đó cho phép cung cấp một lượng điện nhiều hơn Mặt khác dung lượng của bình ắc quy tăng lên vì diện tích bề mặt tăng lên Càng nhiều diện tích bề mặt đồng nghĩa với việc

ắc quy cung cấp điện nhiều hơn

Hình 2.1.3.2b Cấu tạo một ắc quy đơn

 Bản cực

Bản cực ắc quy được cấu trúc từ một khung sườn làm bằng hợp kim chì có chứa Antimony hay Canxi Khung sườn này là một lưới phẳng, mỏng Lưới tạo nên khung cần thiết để dán vật liệu hoạt tính lên nó, cả ở bản cực âm và bản cực dương Vật liệu hoạt tính được dán lên ở bản cực dương là chì oxide (PbO2) và ở bản cực âm là chì xốp (Pb)

*Những cẩn trọng khi sử dụng ắc quy: Chất điện phân trong bình ắc quy là hỗn hợp

của acid sulfuric và nước Acid sulfuric thì có tính ăn mòn rất cao và có thể gây thương tích trên da và mắt Luôn luônmang đồ bảo hộ khi tiếp xúc với bình ắc quy Khi bị dung dịch acid dính vào tay phải rửa ngay bằng nhiều nước, khi văng vào mắt phải rửa bằng nước ngay và khám y tế càng sớm càng tốt Khi nạp ắc quy, khí Hydrogene được giải phóng vì vậy phải tránh xa ngọn lửa và tia lửa điện nếu không

có thể gây ra cháy nổ nghiêm trọng

 Vỏ ắc quy

Vỏ ắc quy giữ các điện cực và các ngăn riêng rẽ của bình ắc quy Nó được chia thành 6 phần hay 6 ngăn Các bản cực được đặt trên các gờ đỡ, giúp cho các bản cực không bị ngắn mạch khi có vật liệu hoạt tính rơi xuống đáy ắc quy Vỏ được làm từ polypropylen, cao su cứng, và plastic Một vài nhà sản xuất làm vỏ ắc quy có thể nhìn xuyên qua để có thể nhìn thấy được mực dung dịch điện phân mà không cần mở nắp

ắc quy Đối với loại này thường có hai đường để chỉ mực thấp (lower) và cao (upper) bên ngoài vỏ

Hình 2.1.3.2e Vỏ ắc quy Hình 2.1.3.2f Nắp thông hơi Hình 2.1.3.2g Dãy nắp

thông hơi

 Nắp thông hơi

Nắp thông hơi chụp trên các lỗ để thêm dung dịch điện phân Nắp thông hơi được thiết kế để hơi acid ngưng tụ và rơi trở lại ắc quy và cho phép hydrogene bay hơi

 Dãy nắp thông hơi:

Hầu hết các ắc quy ngày nay thiết kế một dãy nắp thông hơi để có thể chụp cho nhiều ngăn Dãy nắp thông hơi được thiết kế để hơi acid ngưng tụ và rơi trở lại ắc quy và cho phép hydrogene bay hơi

 Cọc ắc quy

Có 3 loại cọc bình ắc quy được sử dụng, loại đỉnh, loại cạnh và loại L Loại trên đỉnh thông dụng nhất trên ô tô Loại này có cọc được vát xiêng Loại cạnh là loại đặc trưng của hãng General Motors, loại L được dùng trên tàu thuỷ

Hình 2.1.3.2h Cọc ắc quy

 Ký hiệu trên cọc ắc quy:

Ký hiệu trên cọc ắc quy để nhận biết cực dương hay âm Thông thường, ký hiệu "+" để chỉ cực dương, "-" để chỉ cực âm Đôi khi, các ký hiệu "POS" và "NEG" cũng được sử dụng để ký hiệu cực dương và cực âm Trên loại ắc quy có cọc là loại đỉnh, đầu của cọc dương thường lớn hơn cực âm, mục đích để dễ phân biệt

 Đầu kẹp ắc quy:

Đầu kẹp cáp của ắc quy có thể làm bằng thép hoặc chì tuỳ thuộc vào nhà chế tạo

2.1.3.3 Hoạt động của ắc quy

 Hoạt động của một ngăn

Hai kim loại không giống nhau đặt trong dung dịch acid sẽ sinh ra hiệu điện thế giữa hai cực Cực dương làm bằng chì oxide PbO2, cực âm làm bằng chì Pb Dung dịch điện phân là hỗn hợp acid sunfuric và nước Chúng tạo nên một phần tử của ngăn

Hình 2.1.3.3a Hoạt động ắc quy Hình 2.1.3.3b Quá trình phóng, nạp

Hình 2.1.3.2j Đầu kẹp

ắc quy

Hình 2.1.3.3c Điện áp ắc quy

Ắc quy chứa điện ở dạng hoá năng Thông qua phản ứng hoá học, ắc quy sinh ra và giải phóng điện vì các nhu cầu của hệ thống điện và các thiết bị điện Khi ắc quy mất đi hoá năng trong quá trình này, ắc quy cần được nạp điện lại bằng máy phát Bằng dòng điện ngược đi qua ắc quy, quá trình hoá học được phục hồi, vì vậy nạp cho bình ắc quy Chu trình phóng nạp được lặp lại liên tục

và được gọi là chu trình của ắc quy

Mỗi một ngăn có điện áp xấp xỉ 2.1V không xét đến kích cỡ và số lượng các bản cực Ắc quy trên ô tô có 6 ngăn nối tiếp với nhau, sinh ra điện áp 12.6 V

 Các quá trình điện hóa trong ắc quy

Trong ắc quy thường xảy ra hai quá trình hóa học thuận nghịch đặc trưng là quá trình nạp và phóng điện, và được thể hiện dưới dạng phương trình sau:

PbO2 + Pb + 2H2SO4  2PbSO4 + 2H2O Trong quá trình phóng điện, hai bản cực từ PbO2 và Pb biến thành PbSO4 Như

vậy khi phóng điện, axit sunfuric bị hấp thụ để tạo thành sunfat chì, còn nước được

tạo ra, do đó, nồng độ dung dịch H2SO4 giảm

Sự thay đổi nồng độ dung dịch điện phân trong quá trình phóng và nạp là một trong những dấu hiệu để xác định mức phóng điện của ắc quy trong sử dụng

 Quá trình phóng điện

điện phân

Bản cực dương

4H 2 O -2H 2 O

Bảng 2.1.3.3e Quá trình nạp điện

2.1.3.4 Những qui định chung khi sạc ắc quy

- Luôn luôn mở nắp trong suốt quá trình nạp

- Luôn luôn làm theo những chỉ dẫn của nhà sản xuất

- Luôn luôn sạc bình ắc quy ở những nơi thông khí tốt, đeo bảo vệ mắt và găng tay

- Luôn luôn tránh để gần tia lửa và ngọn lửa (Tránh hút thuốc gần)

Tỉ lệ nạp giống như khi phóng Ắc quy phóng nhanh thì nạp nhanh, phóng chậm thì nạp chậm (Nếu nghi ngờ thì thực hiện nạp chậm)

- Không bao giờ sạc khi ắc quy đang lắp trên xe Gỡ ắc quy ra rồi mới nạp Điện áp sạc cao quá có khả năng làm hư hỏng các thiết bị điện trên xe

- Kiểm tra tỉ trọng dung dịch sau từng khoảng thời gian

- Kiểm tra nhiệt độ của ắc quy khi đang sạc bằng cách sờ tay vào mặt cạnh, nếu cao quá, ngừng sạc chờ nguội

2.1.4 Máy khởi động

2.1.4.1 Phân loại máy khởi động

 Loại giảm tốc

- Máy khởi động loại giảm tốc dùng motor tốc độ cao

- Máy khởi động loại giảm tốc làm tăng moment xoắn bằng cách giảm tốc độ quay của phần ứng lõi motor nhờ bộ truyền giảm tốc

- Piston của công tắc từ đẩy trực tiếp bánh răng chủ động đặt trên cùng một trục với nó vào ăn khớp với vành răng

Hình 2.1.4.1a Máy khởi động loại giảm tốc

 Máy khởi động loại đồng trục

- Bánh răng bendix được đặt trên cùng một trục với lõi motor (phần ứng) và quay cùng tốc độ với lõi

- Cần dẫn động được nối với thanh đẩy của công tắc từ đẩy bánh răng chủ động

và làm cho nó ăn khớp với vành răng

Hình 2.1.4.1b Máy khởi động loại đồng trục

 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 (phần ứng) của motor

- Bánh răng bendix ăn khớp với vành răng thông qua cần dẫn động giống như trường hợp máy khởi động đồng trục

Hình 2.1.4.1c Máy khởi động loại bánh răng hành tinh

 Máy khởi động PS (Motor giảm tốc hành tinh-rotor 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 2.1.4d Máy khởi động loại PS

2.1.4.2 Cấu tạo của máy khởi động

Hình 2.1.4.2 Các bộ phận của máy khởi động

Máy khởi động loại giảm tốc gồm có các bộ phận sau đây:

- Công tắc từ - Phần ứng (lõi của motor khởi động)

- Vỏ máy khởi động

- Chổi than và giá đỡ chổi than

- Bộ truyền bánh răng giảm tốc

- Li hợp khởi động

- Bánh răng bendix và then xoắn

hai đầu cuộn hút bị đẳng áp, cuộn cảm và cuộn 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 không có dòng điện chạy qua cuộn hút

Nhả (hồi về)

Hình 2.1.4.3d Hồi về

Khi khoá điện được xoay từ vị trí START sang vị trí ON, tại thời điểm này, tiếp điểm chính vẫn còn đóng, dòng điện đi từ phía công 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 không giữ được piston Do đó piston bị đẩy trở lại nhờ lò xo hồi về và công tắc chính bị ngắt làm cho

máy khởi động dừng lại

 Ly hợp máy khởi động:

 Hoạt động

- Khi khởi động

Khi bánh răng li hợp (bên ngoài) quay nhanh hơn trục then (bên trong) thì con lăn li hợp bị đẩy vào chỗ hẹp của rãnh và do đó lực quay của bánh răng li hợp được truyền tới trục then

Hình 2.1.4.3f Hoạt động của ly hợp khởi động

(Khi khởi động)

- Sau khi khởi động động cơ

Khi trục then (bên trong) quay nhanh hơn bánh răng li hợp (bên ngoài), thì con lăn li hợp bị đẩy ra chỗ rộng của rãnh làm cho bánh răng li hợp quay không tải

Hình 2.1.4.3g Hoạt động của ly hợp khởi động

(Sau khi khởi động)

 Cơ cấu ăn khớp và nhả

- Công dụng

Ăn khớp bánh răng bendix với vành răng bánh đà

Ngắt sự ăn khớp giữa bánh răng bendix với vành răng bánh đà

- Hoạt động

Cơ cấu ăn khớp

Hình 2.1.4.3h Hoạt động ăn khớp Hình 2.1.4.3j Hoạt động nhả khớp

Các mặt đầu của bánh răng bendix và vành răng đi vào ăn khớp với nhau nhờ tác động hút của công tắc từ và ép lò xo dẫn động lại Sau đó tiếp điểm chính được bật lên và lực quay của phần ứng tăng lên Một phần lực quay được chuyển thành lực đẩy bánh răng bendix nhờ then xoắn Nói cách khác bánh răng bendix được đưa vào

ăn khớp với vành răng bánh đà nhờ lực hút của công tắc từ, lực quay của phần ứng

và lực đẩy của then xoắn

Bánh răng bendix và vành răng được vát mép để việc ăn khớp được dễ dàng

Cơ cấu nhả khớp

Khi bánh răng bendix làm quay vành răng thì xuất hiện áp lực cao trên bề mặt răng của hai bánh răng Khi tốc độ quay của động cơ (vành răng) trở nên cao hơn so với bánh răng bendix khi khởi động động cơ, nên vành răng làm quay bánh răng bendix Một phần của lực quay này được chuyển thành lực đẩy dọc trục nhờ then xoắn để ngắt sự ăn khớp giữa bánh răng bendix và vành răng

Cơ cấu ly hợp máy khởi động ngăn không cho lực quay của động cơ truyền tới bánh răng bendix từ vành răng bánh đà Kết quả là áp lực giữa các bề mặt răng của hai bánh răng giảm xuống và bánh răng bendix được kéo ra khỏi sự ăn khớp một cách

dễ dàng Vì lực hút của công tắc từ bị mất đi nên lò xo hồi về đang bị nén sẽ đẩy bánh răng bendix về vị trí cũ và hai bánh răng sẽ không còn ăn khớp nữa

2.1.4.4 Kiểm tra, sửa chữa

 Tháo rã máy khởi động

Tháo động cơ điện

Hình 2.1.4.4a Tháo rã động cơ điện

 Tháo rã công tắc từ

Hình 2.1.4.4b Tháo rã công tắc từ