của động cơ có nhiệm vụ phân phối khí nén đến các xylanh đúng thời điểm và đúngthứ tự làm việc.- Khi khí nén được đưa vào xylanh 1 tương ứng với hành trình giãn nở sinhcông sẽ làm đẩy pi
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 sau đó 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, được gọi là tốc độ khởi động của động cơ (nkđ), nhằm đảm bảo nhiên liệu có thể được đốt cháy.
Trên xe ôtô, có hai hệ thống khởi động khác nhau, mỗi hệ thống đều có mạch điện riêng biệt, bao gồm mạch điều khiển và mạch motor Một trong số đó có motor khởi động riêng và được sử dụng phổ biến trên hầu hết các dòng xe hiện nay Công tắc từ công suất lớn hay solenoid đóng vai trò quan trọng trong việc đóng mở motor, là thành phần thiết yếu của cả hai mạch điều khiển và mạch 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).
1.3 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;
5- Cơ cấu hành tinh; 6- Bánh đà cân bằng; 7- Puli dây kéo; 8- Dây kéo.
Sử dụng tay quay, dây kéo hoặc động cơ xăng phụ để quay trục khuỷu động cơ là phương pháp đơn giản và tiện lợi, thường được áp dụng cho các động cơ xăng và diesel cỡ nhỏ Đối với động cơ lớn với tỉ số nén cao và công suất lớn, việc khởi động bằng sức người trở nên khó khăn.
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 việc mở xupáp nạp hoặc thải Khi trục khuỷu đạt đến một tốc độ nhất định và xupáp được đóng lại, năng lượng tích trữ ở bánh đà sẽ giúp khởi động 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 áp dụng cho các động cơ diesel có công suất lớn Quá trình khởi động diễn ra khi động cơ khởi động truyền năng lượng đến động cơ diesel thông qua các bộ phận như bánh răng (3), khớp (2) và cơ cấu tự động nhả khớp (6) đến mặt bích (7) của bánh đà Đặc biệt, khớp hành rình tự do (8) được đưa vào dẫn động nhằm bảo vệ động cơ khỏi hư hỏng khi số vòng quay vượt quá mức cho phép.
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, được điều khiển bằng điện từ, sẽ điều chỉnh lưu thông dầu để làm quay động cơ thủy lực, khiến bánh đà nối trục với động cơ cũng 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.
Khi khởi động động cơ, khí nén từ máy nén khí (6) được chuyển đến van phân phối (2) sau khi đã 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 với sự khác biệt ở 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 đáng kể 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 tình trạng 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 dòng điện đi vào cuộn dây phần ứng theo một chiều nhất định Chổi than được làm từ hỗn hợp đồng và cacbon, mang lại tính dẫn điện tốt và khả năng chịu mài mòn cao.
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 rotor của động cơ điện hoạt động với tốc độ từ 2000 đến 3000 vòng/phút, nó sẽ làm cho 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.
- 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.
Hình 2.5 - Cấu tạo máy khởi động dùng khớp truyền động kiểu văng ra [1].
1- Nắp đậy; 2- Cổ góp của động cơ; 3- Rotor; 4- Khối cực từ và cuộn dây kích từ;
5- Dây quấn của rotor; 6- Nắp đậy bánh răng; 7- 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) lắp then với trục máy khởi động.
Trên khớp (3), một đầu của lò xo xoắn (4) được bắt chặt, trong khi đầu còn lại được gắn trên ống lót (2) có ren ở mặt ngoài và đặt tự do trên trục Bánh răng (5) kết hợp 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 không kịp quay theo, nên sẽ dịch chuyển theo đường ren trên ống lót để ăn khớp với vành răng bánh đà và tỳ vào vòng tỳ.
Các va đập xảy ra khi các vành răng vào ăn khớp được giảm chấn nhờ lò xo (4).
Sau khi động cơ khởi động, tốc độ vòng của vành răng bánh đà sẽ lớn hơn 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 gây ra 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 trong điều kiện 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 tránh khả năng không kịp tách bánh răng ra khi động cơ đã nổ, người ta
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, trong khi nạng gạt tiếp tục ép lò xo và 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 gốc 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 cấu tạo khớp truyền động, tình trạng bi đũa bị nêm chặt khi khớp truyền động truyền momen, và trạng thái bi đũa quay tự do khi khớp truyền động trượt ra.
1-Ống lót; 2,6-Vòng khóa; 3-Vòng chặn; 4-Lò xo; 5-Khớp chặn; 7-Lò xo giảm chấn
8- Vòng của bi đũa (ca-bi); 9- Vỏ; 10- Bi đũa; 11- May-ơ của bánh răng;
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 Trong quá trình 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 là 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 sẽ gây ra độ sụt thế lớn khi có dòng tải lớn, đồng thời làm tăng chi phí cho dây dẫn.
2.4.2 Phương pháp điều khiển gián tiếp bằng rơle điện từ
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 và kéo sang trái Điều này làm quay cần gạt, dịch chuyển khớp truyền động cùng bánh răng để ăn khớp với vành răng bánh đà.
Khi bánh răng của khớp truyền động ăn khớp với bánh đà, vành tiếp điểm sẽ nối các tiếp điểm, cung cấp dòng điện cho cuộn dây của máy khởi động Máy khởi động quay, kéo trục khuỷu của động cơ, và khi động cơ nổ, người lái nhả khóa điện, 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
Hình 2.13 - Sơ đồ mạch máy khởi động CT142 trên xe Kamaz-5320 và các model của nó [5].
- 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 qua cuộn dây của rơle phụ sẽ kích hoạt các tiếp điểm đóng lại, cho phép dòng từ ắc quy đi 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 cũng nối tắt 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;
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 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;
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 diode 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 từ cực (+) của ắc quy qua công tắc máy khởi động, đến cuộn dây Wkđ và tiếp điểm, cuối cùng trở về cực (-) của ắc quy Quá trình này làm cho tiếp điểm của rơle phụ đóng lại, 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 số vòng quay cần thiết, 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, và điện từ ắc quy được cung cấp cho nó 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 chắc cho đến khi đạt số vòng quay đủ lớn 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
Trên các động cơ ôtô máy kéo công suất lớn, việc tăng cường công suất máy khởi cần thay đổi sơ đồ nối dây hoặc lắp thêm rơle chuyển đổi điện áp Rơle này đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh điện áp, giúp nâng cao hiệu suất hoạt động của động cơ.
+ 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 và cho phép máy phát nạp điện cho chúng.
+ 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 i
- pi [N/m 2 ] : Áp suất chỉ thị trung bình
Áp suất cuối quá trình nạp của động cơ bốn kỳ không tăng áp được xác định bằng công thức pa = (0,80,9).pk Đối với động cơ không tăng áp, có thể coi gần đúng rằng pk xấp xỉ p0, với p0 = 0,1 [MN/m²] tương đương 10^5 [N/m²].
- : 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.
- 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:
- Công suất máy khởi động:
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]
+ Khoảng dịch chuyển bánh răng : 17 [mm]
Tính ắc quy cho máy khởi động
- Dung lượng ắc quy phụ thuộc lớn vào dòng phóng Phóng dòng càng lớn thì dung lượng càng giảm, tuân theo định luật:
+ 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:
- 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:
