Dòngđiện qua các cuộn dây tạo ra từ trường, từ hoá lõi thép và sinh ra lực điện từ hút lõithép sang trái, đồng thời làm quay cần gạt 5, dịch chuyển khớp truyền động 4,đưa vành răng vào ă
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG TRÊN ÔTÔ
Công dụng của hệ thống khởi động
Hệ thống khởi động là phần quan trọng nhất trong hệ thống điện của ôtô, sử dụng năng lượng từ bình ắc quy để chuyển đổi thành cơ năng quay máy khởi động Máy khởi động truyền cơ năng này cho bánh đà trên trục khuỷu động cơ thông qua khớp gài, giúp hút hỗn hợp khí-nhiên liệu vào xylanh Hỗn hợp này được nén và đốt cháy, tạo ra chuyển động cho động cơ Để động cơ hoạt động hiệu quả, cần đạt đến một tốc độ tối thiểu, gọi là tốc độ khởi động của động cơ (nkđ), nhằm đảm bảo nhiên liệu có thể được đốt cháy.
Có hai hệ thống khởi động chính trên xe ôtô: một hệ thống sử dụng motor khởi động riêng, thường thấy trên các dòng xe đời cũ, và một hệ thống khác với motor khởi động giảm tốc, phổ biến trên các dòng xe hiện đại Mỗi hệ thống đều có mạch điện riêng, bao gồm mạch điều khiển và mạch motor, trong đó công tắc từ công suất lớn hay solenoid đóng vai trò quan trọng trong việc điều khiển hoạt động của motor.
Trên một số dòng xe, rơle khởi động được sử dụng để khởi động mạch điều khiển Xe hộp số tự động trang bị công tắc khởi động trung gian, ngăn không cho xe khởi động khi đang cài số Trong khi đó, xe hộp số thường có công tắc ly hợp, yêu cầu người lái phải đạp ly hợp để khởi động Đặc biệt, một số dòng xe còn có công tắc an toàn cho phép khởi động trên đường dốc mà không cần đạp ly hợp.
Yêu cầu kỹ thuật đối với hệ thống khởi động
- Máy khởi động phải quay được trục khuỷu động cơ với tốc độ thấp nhất mà động cơ có thể nổ được nkđ.
- Nhiệt độ làm việc không được quá giới hạn cho phép.
- Phải đảm bảo khởi động lại được nhiều lần.
- Tỷ số truyền từ bánh răng của máy khởi động và vành răng của bánh đà nằm trong giới hạn (từ 9 đến 18).
- Momen khởi động Mkđ phải đủ lớn để đảm bảo khởi động được.
- Chiều dài và điện trở của dây dẫn nối từ ắc quy đến máy khởi động phải nằm trong giới hạn quy định ( l < 1m).
Phân loại hệ thống khởi động
1.3.1 Hệ thống khởi động bằng tay
Hình 1.1- Sơ đồ hệ thống khởi động bằng tay quay 1- Vành răng bánh đà; 2- Bánh răng khởi động; 3- Cần gạt ly hợp; 4-Ly hợp;
5, 7- Cơ cấu hành tinh; 6- Bánh đà cân bằng; 8- Tay quay.
Hình 1.2- Sơ đồ hệ thống khởi động bằng dây kéo.
1- Vành răng bánh đà; 2- Bánh răng khởi động; 3- Cần gạt ly hợp; 4- Ly hợp;
Sử dụng tay quay, dây kéo hoặc động cơ xăng phụ để khởi động trục khuỷu động cơ là phương pháp đơn giản và tiện lợi Phương pháp này thường được áp dụng cho các động cơ xăng và diesel cỡ nhỏ, vì đối với động cơ lớn với tỉ số nén cao và công suất lớn, sức người khó có thể quay đủ để đạt tốc độ khởi động.
Để khởi động động cơ một cách nhẹ nhàng, người ta sử dụng cơ cấu giảm áp, trong đó có cơ cấu cam điều khiển xupáp nạp và thải Khi trục khuỷu đạt đến một tốc độ nhất định, việc đóng xupáp sẽ cho phép năng lượng tích trữ ở bánh đà thực hiện khởi động cho động cơ.
Hình 1.3- Hệ thống khởi động bằng động cơ xăng phụ.
1- Động cơ diesel; 2- Khớp truyền động; 3- Bánh răng ăn khớp; 4- Động cơ xăng hai kỳ khởi động; 5- Máy khởi động; 6- Cơ cấu tự động nhả khớp; 7- Mặt bích bánh đà; 8- Khớp ly hợp của hành trình tự do.
- Phương pháp khởi động bằng động cơ xăng phụ thường được dùng cho các động cơ diesel có công suất lớn
Trục khuỷu của động cơ diesel được quay nhờ động cơ xăng hai kỳ khởi động Động cơ hoạt động nhờ bộ khởi động điện, với momen xoắn từ động cơ khởi động được truyền đến động cơ diesel qua bánh răng, khớp và cơ cấu tự động nhả khớp đến mặt bích của bánh đà Khớp hành trình tự do cũng tham gia vào quá trình dẫn động, giúp bảo vệ động cơ khỏi hư hỏng khi số vòng quay tăng quá cao.
1.3.2 Hệ thống khởi động bằng điện
Hình 1.4 - Sơ đồ hệ thống khởi động điện [3].
1- Ắc quy; 2- Rơle nguồn; 3- Mạch nối cầu chì;
4- Hộp cầu chì; 5- Rơle đề; 6- Hộp nối dây;
7- Vành răng bánh đà; 8- Bánh răng khởi động; 9- Motor đề.
- Hệ thống khởi động điện được dùng đa số trên các dòng xe ôtô hiện nay vì tính hiệu quả và an toàn của nó.
- Hệ thống khởi động điện nói chung có ba bộ phận chính sau : Động cơ điện một chiều, khớp truyền động và cơ cấu điều khiển.
1.3.3 Hệ thống khởi động bằng động cơ thủy lực
- Phương pháp khởi động này được sử dụng chủ yếu cho máy tĩnh tại.
Hình 1.5 - Sơ đồ khởi động bằng động cơ thủy lực.
1- Vành răng bánh đà; 2- Động cơ thủy lực; 3- Van phân phối; 4- Van tiết lưu; 5- Van an toàn; 6- Đồng hồ áp suất; 7- Van một chiều; 8- Bơm thủy lực;
9- Lọc dầu; 10- Bình chứa dầu.
Khi khởi động động cơ, dầu thủy lực từ bình chứa được bơm đến van phân phối qua lọc dầu và van tiết lưu Van phân phối, điều khiển bằng điện từ, sẽ mở và đóng các cửa lưu thông để dầu chảy vào, làm quay động cơ thủy lực Bánh đà nối trục với động cơ thủy lực cũng sẽ quay theo.
- Khi ngừng khởi động động cơ thì dầu sẽ từ động cơ thủy lực về van phân phối qua van một chiều (7) và về lại bình chứa (10).
1.3.4 Hệ thống khởi động bằng khí nén
Hình 1.6 - Sơ đồ hệ thống khởi động bằng khí nén.
1- Xylanh lực; 2- Van phân phối; 3- Lọc khí có van xả; 4- Van an toàn;
5- Đồng hồ áp suất; 6- Máy nén khí; 7- Van một chiều. Nguyên lý làm việc :
Khi khởi động động cơ, khí nén từ máy nén khí (6) được chuyển đến van phân phối (2) sau khi qua lọc khí (3) Van phân phối (2) được điều khiển bởi trục cam của động cơ, có nhiệm vụ phân phối khí nén đến các xylanh một cách chính xác về thời điểm và thứ tự làm việc.
Khi khí nén được đưa vào xylanh, hành trình giãn nở sinh công sẽ đẩy piston đi xuống, từ đó làm quay trục khuỷu và khởi động động cơ.
CÁC BỘ PHẬN CỦA HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG
Động cơ điện khởi động
- Động cơ điện dùng để biến điện năng của ắc quy thành cơ năng quay trục khuỷu động cơ.
- Động cơ điện dùng trong hệ thống khởi động là động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp hoặc hỗn hợp.
Động cơ điện một chiều có cấu tạo tương tự như máy phát điện một chiều, nhưng có sự khác biệt ở các cuộn dây phần ứng và kích thích Các cuộn dây này thường có tiết diện chữ nhật, kích thước lớn hơn và số vòng dây ít hơn so với máy phát Điều này là do khi khởi động, động cơ điện tiêu thụ dòng điện rất lớn, từ 600 đến 800 [A].
Hình 2.2- Các kiểu đấu dây của máy khởi động [2].
Hình 2.3 - Cấu tạo máy phát điện trên ôtô [3].
Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp có momen khởi động lớn nhưng tốc độ không tải cao, ảnh hưởng đến độ bền và tuổi thọ Trong khi đó, động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp có momen khởi động thấp hơn nhưng tốc độ không tải lại nhỏ hơn, giúp cải thiện độ bền và tuổi thọ làm việc của động cơ.
- Để đảm bảo momen khởi động lớn, hầu hết các máy khởi động đều có cuộn kích thích mắc nối tiếp.
Hình 2.4 - Sơ đồ mạch điện máy khởi động [5].
Sơ đồ này có nhược điểm là khi mô men cản giảm, tốc độ quay n sẽ tăng lên Sau khi động cơ đốt trong khởi động và máy khởi động được giảm tải hoàn toàn, tốc độ quay có thể vượt quá giới hạn cho phép, dẫn đến việc các ổ trục mau mòn và các thanh dây dẫn có nguy cơ văng ra khỏi rãnh của rotor.
Cấu tạo của động cơ điện một chiều bao gồm :
- Phần cảm (Stator): có chức năng tạo ra từ trường, bao gồm: vỏ máy và các bản cực trên được quấn cuộn kích từ.
Phần ứng (Rotor) của máy khởi động bao gồm lõi thép và cuộn dây hình chữ nhật, được đặt trong rãnh của nó Cuộn dây có số vòng ít và tiết diện lớn, giúp chịu được dòng điện rất lớn (Ikđ hơn 600A) Các đầu cuộn dây được hàn vào các phiến của cổ góp, và rotor được lắp đặt trên hai ổ bi ở hai nắp máy.
Chổi than và giá đỡ chổi than là các thành phần quan trọng trong động cơ điện, giúp dẫn điện vào cuộn dây phần ứng Chổi than được thiết kế với hỗn hợp đồng và cacbon, mang lại khả năng dẫn điện tốt và độ bền cao trước mài mòn Các lò xo giữ chổi than tiếp xúc với cổ góp, đảm bảo dòng điện được truyền theo một chiều nhất định.
Khớp truyền động
Khớp truyền động là cơ cấu quan trọng giúp truyền momen từ động cơ điện của máy khởi động đến vành răng bánh đà của động cơ ôtô Khi hoạt động, rotor của động cơ điện đạt tốc độ từ 2000 đến 3000 vòng/phút, kéo theo trục khuỷu của động cơ ôtô quay với tốc độ khoảng 200 vòng/phút, đủ để khởi động ôtô.
Khớp truyền động trong máy khởi động có nhiệm vụ sau :
- Nối trục của máy khởi động với vành răng bánh đà khi khởi động.
- Truyền momen của máy khởi động làm quay vành răng bánh đà động cơ.
- Bảo vệ máy khởi động bằng cách tách rotor của động cơ điện khởi động ra khỏi vành răng bánh khi động cơ ôtô đã nổ được.
Cơ cấu truyền động được thiết kế theo hai kiểu :
+ Khi khởi động, bánh răng của khớp truyền động sẽ văng từ trong rotor ra ngoài để ăn khớp với vành răng bánh đà của động cơ ôtô.
Máy khởi động sử dụng khớp truyền động kiểu văng ra có cấu tạo bao gồm các bộ phận chính như nắp đậy, cổ góp của động cơ, rotor, khối cực từ và cuộn dây kích từ, dây quấn của rotor, nắp đậy bánh răng, và bánh răng của khớp truyền động.
8- Lò xo; 9- Vỏ máy khởi động; 10- Chổi than; 11- Trục rotor.
- Kiểu văng vào : Ngược với kiểu văng ra, khi khởi động bánh răng văng từ ngoài vào trong ăn khớp với trục rotor của động cơ khởi động.
Hình 2.6 - Cấu tạo máy khởi động dùng khớp truyền động kiểu văng vào [1].
1- Rơle kéo; 2- Trục rotor; 3- Bánh răng; 4- Khớp truyền động;
5- Vỏ máy khởi động; 6- Cầu nối điện; 7- Đai che cửa sổ chổi than.
- Tùy thuộc vào cấu tạo của khớp ly hợp người ta phân ra hai loại khớp truyền động chính:
+ Khớp truyền động quán tính
+ Khớp truyền động cưỡng bức (một chiều)
2.3.1 Khớp truyền động quán tính
Hình 2.7 - Cơ cấu khớp truyền động quán tính [5]. a) Vị trí ban đầu b) Vị trí ăn khớp 1- Vòng tỳ; 2- Ống lót có ren; 3- Khớp nối; 4- Lò xo xoắn; 5- Bánh răng;
Trên đầu trục máy khởi động, có khớp (3) được lắp then với trục máy khởi động Một đầu của lò xo xoắn (4) được bắt chặt vào khớp (3), trong khi đầu còn lại của lò xo được gắn trên ống lót (2) có ren và đặt tự do trên trục Bánh răng (5) với đối trọng ăn khớp ren với ống lót (2).
- Khi máy khởi động quay: Qua lò xo (4), nó làm quay ống lót (2) Bánh răng
Khi đặt trên ống lót, do quán tính, các vành răng sẽ không kịp quay theo và sẽ dịch chuyển theo đường ren trên ống lót để ăn khớp với vành răng bánh đà Các va đập xảy ra khi các vành răng vào ăn khớp được giảm chấn nhờ lò xo.
Sau khi động cơ khởi động, tốc độ vòng của vành răng bánh đà sẽ lớn hơn tốc độ của bánh răng (5), dẫn đến việc bánh răng tự động di chuyển theo đường ren tách ra khỏi bánh đà.
Phương pháp truyền động này gặp phải nhược điểm là va đập mạnh khi các bánh răng khớp nhau, do đó không phù hợp cho máy khởi động công suất lớn Thêm vào đó, bánh răng của máy khởi động tự động tách ra khỏi bánh đà ngay khi động cơ phát ra tiếng nổ đầu tiên, nhưng không phải lúc nào động cơ cũng khởi động ngay lập tức, đặc biệt là trong mùa đông Điều này dẫn đến việc quá trình khởi động thường phải lặp lại nhiều lần, gây ra những va đập mạnh.
2.3.2 Khớp truyền động cưỡng bức
Bánh răng của trục máy khởi động sẽ vào khớp và ra khớp nhờ vào các cơ cấu điều khiển từ người lái hoặc lực tác động của rơle điện từ.
Hình 2.8 - Kết cấu máy khởi động với cơ cấu truyền động cơ khí cưỡng bức [5]. 1- Bánh răng; 2- Khớp một chiều; 3- Cần gạt; 4- Vít tỳ; 5- Hộp tiếp điểm;
Để đảm bảo tách bánh răng kịp thời khi động cơ hoạt động, người ta sử dụng kiểu truyền động một chiều thông qua khớp hành trình tự do, loại bi, cơ cấu cóc hoặc ma sát.
Khi khởi động, nạng gạt sẽ gạt ống gài và qua lò xo đẩy khối ống lót, khớp một chiều và bánh răng vào ăn khớp với vành răng bánh đà Nếu bánh răng chưa ăn khớp, nó sẽ bị giữ lại, và nạng gạt tiếp tục ép lò xo, đồng thời đóng tiếp điểm nối mạch điện của máy khởi động, khiến phần ứng quay và bánh răng sẽ vào ăn khớp với vành răng bánh đà.
Sau khi động cơ khởi động, lò xo trả và các chi tiết khác sẽ đưa nạng gạt về vị trí ban đầu Nếu người lái không thả bàn đạp, khớp một chiều sẽ ngăn không cho động cơ kéo trục máy khởi động quay với tốc độ lớn Điều này xảy ra khi tốc độ của phần ngoài (kết nối với bánh đà) lớn hơn tốc độ góc của phần trong (kết nối với trục máy khởi động), khiến khớp không truyền chuyển động.
Khớp truyền động một chiều của bi đũa bao gồm các thành phần chính như sau: a) Cấu tạo khớp truyền động; b) Khi bi đũa bị nêm chặt, khớp truyền động sẽ truyền momen; c) Khi bi đũa quay tự do, khớp truyền động sẽ trượt ra.
Ống lót, vòng khóa, vòng chặn, lò xo, khớp chặn, lò xo giảm chấn, vòng của bi đũa (ca-bi), vỏ, bi đũa, may-ơ của bánh răng, bánh răng khởi động, con đội, và lò xo của con đội là những thành phần quan trọng trong cơ cấu máy móc.
Khớp truyền động một chiều di chuyển theo rãnh xoắn của trục máy khởi động, với vòng (8) được lắp trên ống lót (1) có rãnh xoắn bên trong Vòng (8) có bốn rãnh hình nêm chứa bi đũa (10), được ép vào phần hẹp của rãnh bằng con đội (13) và lò xo (14) Bánh răng khởi động (12) được lắp đồng tâm với may-ơ (11).
Khi nguồn cấp cho máy khởi động được đóng, momen được truyền từ ống lót đến may-ơ của bánh răng truyền động thông qua các bi đũa Lúc này, các bi đũa bị ép chặt giữa may-ơ và vòng Sau khi động cơ ôtô khởi động, may-ơ của bánh răng khởi động trở thành bị động, trong khi vành răng bánh đà trở thành chủ động, dẫn đến việc các bi đũa không còn bị ép chặt và khớp truyền động trượt ra, cắt ly hợp.
2.3.3 Khớp truyền động hỗn hợp
Truyền động hỗn hợp là hệ thống trong đó bánh răng máy khởi động được kết nối với vành răng bánh đà một cách cưỡng bức, trong khi quá trình tách rời diễn ra tự động, tương tự như truyền động quán tính.
Cơ cấu điều khiển
- Cơ cấu điều khiển có nhiệm vụ:
+ Đưa khớp truyền động vào ăn khớp với bánh đà.
+ Đóng mạch điện máy khởi động khi bánh răng của nó đã vòa ăn khớp với vành răng bánh đà và ngắt mạch sau khi đã nổ.
Cơ cấu điều khiển có thể được phân loại thành hai loại chính: cơ khí, điều khiển trực tiếp thông qua bàn đạp chân hoặc cần gạt, và điện từ, điều khiển gián tiếp từ xa bằng cách đóng mở khóa điện cho rơle hoạt động.
2.4.1 Phương pháp điều khiển trực tiếp
Mặc dù có ưu điểm về sự đơn giản, phương pháp này không thể áp dụng khi máy khởi động và ắc quy ở xa người lái Điều này là do đường dây dẫn dài có thể gây ra độ sụt thế lớn khi tải dòng lớn, đồng thời làm tăng chi phí cho dây dẫn.
2.4.2 Phương pháp điều khiển gián tiếp bằng rơle điện từ
- Phương pháp này cho phép giảm chiều dài đường dây chịu tải và tăng độ tin cậy làm việc của hệ thống.
Hình 2.10 - Sơ đồ máy khởi động với cơ cấu điều khiển điện từ [5].
1- Khóa điện; 2- Rơle điện từ; 3- Cần gạt; 4- Khớp truyền động; 5- Vành tiếp điểm;
6- Tiếp điểm; 7- Máy khởi động; 8- Ắc quy.
- Hệ thống điều khiển gồm hai phần chính là hộp tiếp điểm với các tiếp điểm
(6) và rơle điện từ (2) lắp trên vỏ máy khởi động (7).
Khi người lái bật khóa điện, dòng điện từ ắc quy sẽ đi vào cuộn dây của rơle điện từ, khiến lõi thép trở thành nam châm Điều này làm cho lõi thép di chuyển sang trái, quay cần gạt và dịch chuyển khớp truyền động cùng bánh răng vào vị trí ăn khớp với vành răng bánh đà.
Khi bánh răng của khớp truyền động ăn khớp với bánh đà, vành tiếp điểm (5) kết nối với các tiếp điểm (6), cung cấp dòng điện cho cuộn dây máy khởi động Máy khởi động quay, kéo trục khuỷu động cơ, và khi động cơ nổ, người lái nhả khóa điện (1), các chi tiết trở về vị trí ban đầu nhờ lò xo hồi vị.
Trong các sơ đồ điều khiển từ xa hiện nay, rơle khởi động thường được kết hợp với một rơle phụ Rơle phụ giúp giảm dòng qua khóa điện, rút ngắn các đoạn mạch có dòng lớn, từ đó giảm độ sụt thế của ắc quy và tăng tuổi thọ của các tiếp điểm Hơn nữa, rơle này còn đảm bảo tự động ngắt mạch máy khởi động khi động cơ đã hoạt động.
Hình 2.11 - Sơ đồ mạch máy khởi động CT130-A1 trên xe Zil-130 [5].
1- Rơle phụ; 2- Máy khởi động; 3- Ắc quy.
Hình 2.12 - Sơ đồ mạch máy khởi động CT230 trên xe GAZ-53A, GAZ-66 và
1- Rơle phụ; 2- Máy khởi động; 3- Ắc quy.
Hình 2.13 - Sơ đồ mạch máy khởi động CT142 trên xe Kamaz-5320 và các model của nó [5].
1- Rơle phụ; 2- Máy khởi động; 3- Công tắc khởi động phụ; 4- Ắc quy.
- Hai sơ đồ trên hình 2.11 và 2.12 dùng cho động cơ xăng và có cùng nguyên lý làm việc như sau:
Khi bật khóa điện, dòng điện đi qua cuộn dây của rơle phụ sẽ làm các tiếp điểm đóng lại, cho phép dòng từ ắc quy vào mạch máy khởi động qua hai nhánh song song Một nhánh là cuộn dây giữ, trong khi nhánh còn lại bao gồm ba cuộn dây mắc nối tiếp: cuộn hút, cuộn kích thích và cuộn dây phần ứng của máy khởi động.
Khi dòng điện đi qua các cuộn dây của rơle khởi động, lõi thép sẽ được hút sang trái, làm cho đĩa đồng nối tắt các tiếp điểm Điều này cho phép điện từ ắc quy đi thẳng vào máy khởi động, đồng thời kết nối cuộn dây hút của rơle phụ và điện trở phụ trong mạch đánh lửa.
Trên ôtô sử dụng động cơ diesel, không có hệ thống đánh lửa, do đó sơ đồ điều khiển máy khởi động không bao gồm mạch nối tắt điện trở phụ Tuy nhiên, thường có một công tắc khởi động phụ được lắp đặt ngay trên động cơ.
- Khi dùng máy phát điện một chiều, một đầu cuộn dây rơle phụ được nối với mass qua máy phát.
Hình 2.14 - Sơ đồ nối máy khởi động CT130-B [5].
1- Máy phát; 2- Bộ điều chỉnh điện áp; 3- Ắc quy; 4- Máy khởi động;
5- Biến áp đánh lửa; 6- Các tiếp điểm chính của rơle; 7- Dây nối;
8- Các đầu nối dây; 9- Phần ứng rơle; 10,11- Cuộn dây giữ và hút;
12- Đĩa tiếp điểm; 13- Lò xo; 14- Lõi thép; 15- Cuộn dây rơle phụ; 16- Khung từ; 17- Panel; 18- Giá đỡ; 19- Các tiếp điểm; 20- Hạn chế độ nâng cần tiếp điểm;
21- Cần tiếp điểm; 22- Khóa điện.
Sau khi động cơ khởi động, máy phát hoạt động làm tăng thế hiệu, dẫn đến giảm dòng điện qua cuộn dây rơle phụ Khi số vòng quay đạt một giá trị nhất định, dòng điện sẽ chuyển hướng Do đó, lực điện từ của rơle phụ giảm nhanh chóng và có thể đổi chiều, khiến các tiếp điểm mở ra ngay lập tức, cắt mạch cuộn dây rơle khởi động Điều này đảm bảo rằng hệ thống khởi động không hoạt động trong bất kỳ trường hợp nào.
Rơle khóa
Hình 2.15 - Sơ đồ nối rơle khóa trong hệ thống khởi động CT212 [5].
1- Máy phát xoay chiều; 2- Bộ điều chỉnh điện; 3- Bộ chỉnh lưu; 4- Lò xo; 5,14- Khung từ; 6- Cần tiếp điểm; 7- Các tiếp điểm; 8,12- Lõi thép; 9- Điện trở; 10- Đèn kiểm tra; 11- Các tiếp điểm của rơle khởi động; 13- Cuộn dây;
15- Công tắc máy khởi động; 16- Điện trở phụ; 17- Phần tử kiểm tra;
18- Bugi sấy nóng; 19- Máy khởi động; 20,21- Cuộn dây giữ và hút;
22- Cuộn kích thích của máy khởi động; 23- Ắc quy; 24- Rơle khóa.
Rơle khóa bao gồm hai phần chính: phần đầu tiên là rơle điện từ với hai cuộn dây O và B quấn quanh lõi thép, cùng với cặp tiếp điểm thường đóng Phần thứ hai là bộ chỉnh lưu cầu bốn điod bán dẫn, có chức năng chỉnh lưu dòng xoay chiều từ hai dây pha của máy phát điện, cung cấp cho cuộn dây từ hóa chính O của rơle khóa.
- Điên trở (9) được mắc nối tiếp với cuộn từ hóa phụ B để hạn chế dòng điện trong mạch.
Khi khởi động động cơ, người lái bật khóa điện về vị trí khởi động, tạo ra dòng điện chạy qua mạch từ cực (+) của ắc quy đến công tắc máy khởi động, rồi đến cuộn dây Wkđ và tiếp điểm Dòng điện này đóng tiếp điểm của rơle phụ, cung cấp điện cho các mạch của hệ thống khởi động, giúp khởi động động cơ.
Khi động cơ quay, máy phát tạo ra dòng điện một chiều qua cuộn dây O, làm cho tiếp điểm (7) của rơle khóa mở ra Để ngăn chặn rơle khóa tác động sớm khi động cơ chưa đạt đủ số vòng quay, cần khử lực điện từ của cuộn dây O trong giai đoạn này Để thực hiện điều này, trên lõi thép của rơle được quấn thêm cuộn dây B, được cấp điện từ ắc quy qua mạch: Cực (+) ắc quy đến công tắc máy khởi động (15) cực Cm.
điểm N điện trở (9) cuộn dây B tiếp điểm (7) khung từ (5) Mass cực (-) của ắc quy.
Dòng điện chạy qua cuộn dây B ngược chiều với dòng điện ở cuộn dây O, dẫn đến việc lực điện từ của chúng khử nhau, đảm bảo các tiếp điểm (7) đóng chặt cho đến khi đạt đủ số vòng quay cần thiết Khi đó, do thế hiệu của máy phát tăng cao, lực từ hóa của cuộn dây O đủ mạnh để vượt qua lực điện từ của cuộn dây B và lực của lò xo, khiến tiếp điểm (7) mở ra và khởi động lại hệ thống.
Máy khởi động 24 vôn, rơle chuyển đổi điện áp
Để tăng công suất khởi động cho các động cơ ôtô máy kéo lớn, người ta nâng điện áp làm việc lên 24 [V], trong khi máy phát và thiết bị tiêu thụ điện vẫn sử dụng điện áp 12 [V] Điều này yêu cầu phải thay đổi sơ đồ nối dây hoặc lắp thêm rơle chuyển đổi điện áp, có nhiệm vụ điều chỉnh điện áp giữa các hệ thống.
+ Đấu nối tiếp hai bình ắc quy 12 [V] lại để tạo được điện áp 24 [V] cung cấp cho máy khởi động khi khởi động động cơ.
Sau khi động cơ khởi động, hai bình ắc quy được đấu song song với nhau và với máy phát, nhằm cung cấp điện áp 12 [V] cho các phụ tải khác.
+ Đồng thời thực hiện chức năng của rơle đóng mạch, cho phép tiến hành khởi động động cơ bằng phương pháp điều khiển gián tiếp từ xa.
Hình 2.16 - Sơ đồ máy khởi động CT-30 và rơle chuyển đổi điện áp [5].
TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA MÁY KHỞI ĐỘNG
Tính áp suất chỉ thị trung bình p
- pi [N/m 2 ] : Áp suất chỉ thị trung bình
- pa [N/m 2 ] : Áp suất cuối quá trình nạp Đối với động cơ bốn kỳ không tăng áp: pa = (0,80,9).pk
Với pk [N/m 2 ] là áp suất môi chất ở trước xupáp nạp Đối với động cơ không tăng áp có thể coi gần đúng: pk p0 = 0,1 [MN/m 2 ] = 10 5 [N/m 2 ] Chọn pa = 0,8.pk = 0,8.10 5 [N/m 2 ]
- : Tỷ số nén của động cơ, theo đề = 20,2
- n1 : Chỉ số nén đa biến trung bình
- n2 : Chỉ số giãn nở đa biến trung bình
Theo [4] đối với động cơ diesel ôtô, máy kéo thì n2 = 1,14 1,23
- : Hệ số tăng áp khi cháy của động cơ Đối với động cơ diesel = 1,2 2,4 Chọn = 2.
- : Hệ số giãn nở khi cháy của động cơ Đối với động cơ diesel = 1,2 1,7 Chọn = 1,7.
- : Hệ số giãn nở trong quá trình giãn nở của động cơ
- Thay các giá trị vào biểu thức (3.1), ta có:
Tính áp suất tổn hao cơ giới trung bình p m
- pm [N/m 2 ] : Áp suất tổn hao cơ giới trung bình
m = 0,63 0,93 Đối với động cơ diesel, chọn m = 0,63.
- pi [N/m 2 ] : Áp suất chỉ thị trung bình, pi = 1078270,92 [N/m 2 ].
- Thay các giá trị vào biểu thức (3.3) ta có : pm = (1- 0,63) 1078270,92
Tính công suất tổn hao cơ giới N m
- Nm [w] : Công suất tổn hao cơ giới
- pm [N/m 2 ] : Áp suất tổn hao cơ giới
- Vh [m 3 ] : Thể tích công tác của xylanh
- i : Số xylanh của động cơ Theo đề i = 6
- n [v/ph] : Số vòng quay nhỏ nhất để động cơ khởi động n = 43 [v/ph].
- : Số kỳ của động cơ Theo đề = 4.
- Thay các giá trị vào biểu thức (3.4) ta có:
Tính công suất máy khởi động
- Công suất cần thiết để khởi động: m kủ m
- Công suất máy khởi động: kủ ủc ủc
Với đc = 0,7 0,75 : Hiệu suất máy khởi động
- Với Nđc của máy khởi động như trên, ta chọn máy khởi động của xe ôtô Mitsubishi Pajero, kí hiệu MXS229 với các thông số như sau:
+ Chiều dài tổng thể : 207 [mm]
+ Số bánh răng Bendix : 8 [răng]
+ Đường kính bánh răng Bendix : 27 [mm]
+ Khoảng dịch chuyển bánh răng : 17 [mm]
Tính ắc quy cho máy khởi động
- Dòng điện khởi động: kủ 3 kủ
- Dung lượng ắc quy phụ thuộc lớn vào dòng phóng Phóng dòng càng lớn thì dung lượng càng giảm, tuân theo định luật: n
+ Q [Ah] : Dung lượng ắc quy khi khởi động
+ Ip [A] : Dòng điện phóng của ắc quy
+ n : Hằng số tùy thuộc vào loại ắc quy Đối với ắc quy chì thì n = 1,4. + tp [giờ] : Thời gian phóng điện của ắc quy
Với 10 lần khởi động, thời gian khởi động mỗi lần từ 510 [s], ta có: tp = 50 100 [s] Chọn tp = 100 [s].
- Từ phương trình (3.9) ta có:
- Với 10 lần khởi động thì dung lượng ắc quy giảm đi 50%, do đó dung lượng ắc quy cần thiết khi khởi động động cơ là:
- Chọn ắc quy cho xe ôtô du lịch với các thông số sau: