Nguyên lý kết cấu động cơ đốt trong - Chương 9 pot

Nhiệm vụ Hệ thống khởi động có nhiệm vụ truyền cho trục khuỷu động cơ một mômen với số vòng quay nhất định nào đó để khởi động được động cơ.. Yêu cầu Hệ thống khởi động phải làm quay đ

Chương 9

HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ

I NHIỆM VỤ VÀ YÊU CẦU VÀ PHÂN LOẠI HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG

I.1 Nhiệm vụ

Hệ thống khởi động có nhiệm vụ truyền cho trục khuỷu động cơ một mômen với số vòng quay nhất định nào đó để khởi động được động cơ Cơ cấu khởi động chủ yếu trên động cơ ô tô hiện nay là khởi động bằng động cơ điện một chiều

Tốc độ khởi động của động cơ xăng phải trên 50 vòng/phút và của động cơ Diesel phải trên

100 vòng/phút

I.2 Yêu cầu

Hệ thống khởi động phải làm quay được trục khuỷu động cơ với tốc độ thấp nhất mà động cơ có thể nổ được

Mômen truyền động phải đủ lớn

Phải đảm bảo dễ điều khiển và khởi động lại được nhiều lần

Tỷ số truyền từ bánh răng của máy khởi động và vành răng trên bánh đà động cơ nằm trong giới hạn từ 9 đến 18

Chiều dài và điện trở của dây dẫn nối từ accu đến máy khởi động phải nằm trong giới hạn quy định (< 1m)

II PHÂN LOẠI HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG TRÊN Ô TÔ

Dựa vào nguồn năng lượng khởi động người ta chia hệ thống khởi động ra các loại sau:

- Khởi động bằng tay quay (dùng sức người)

Phương pháp này đơn giản và tiện lợi, nó ứng dụng trong các động cơ xăng hay Diesel loại nhỏ vì động cơ lớn, tỷ số nén cao, công suất lớn, sức người khó quay nổi để đạt đến tốc độ khởi động Để khởi động được nhẹ, người ta trang bị thêm cơ cấu giảm áp có nghĩa là dùng cơ cấu cam để điều khiển supap nạp hay thải mở Nếu ta quay trục khuỷu đến một tốc độ nhất định, khi đóng supap lại thì năng lượng tích ở bánh đà sẽ thực hiện việc khởi động cho động cơ

Cần gạt ly hợp Bánh đà khởi động

Ly hợp

Cơ cấu hành tinh Bánh răng

Hình 8.1 Hệ thống khởi động bằng tay quay

- Khởi động bằng động cơ điện

Hệ thống bao gồm động cơ điện một chiều và cơ cấu khởi động Trục của động cơ khởi động được nối với trục khuỷu động cơ qua bánh răng khởi động và vành răng trên bánh đà động cơ Tỷ số truyền của cặp bánh răng phải đảm bảo cho trục khuỷu động cơ quay tới vòng quay khởi động

- Khởi động bằng động cơ xăng cỡ nhỏ (động cơ phụ)

Nhiều động cơ Diesel, máy kéo cỡ lớn dùng động cơ xăng phụ làm thiết bị khởi động Thiết bị truyền động từ động cơ phụ tới động cơ có cơ cấu tách nối tự động và cơ cấu giảm tốc Cơ cấu giảm tốc thường là một bánh răng nhỏ ăn khớp với vành răng lắp trên bánh đà của động cơ

- Khởi động bằng khí nén

Khi khởi động van khởi động mở khí nén được dẫn đến van phân phối Van phân phối được dẫn từ trục cam của động cơ có nhiệm vụ phân phối khí nén đến các xylanh đúng thời điểm và đúng thứ tự làm việc Từ van phân phối khí nén theo các ống dẫn qua van một chiều vào các xy lanh Khi không khí nén được đưa vào xylanh tương ứng với hành trình giãn nở sinh công sẽ làm đẩy piston đi xuống và làm quay trục khuỷu để khởi động động cơ

- Khởi động bằng động cơ thuỷ lực

Sơ đồ nguyên lý được thể hiện trên hình 8.4

Động cơ điện Bánh đà

động cơ

Accu

Hình 8.2 Hệ thống khởi động bằng động cơ điện

Máy nén khí Bình chứa khí nén Van khởi động Van một chiều

Van phân phối Động cơ Ống dẫn khí nén

Hình 8.3 Hệ thống khởi động bằng khí nén

Thiết bị gồm có bình tích luỹ năng lượng,

bên trong có màng mỏng ngăn làm hai phần, phần

trên chứa nitơ, phần dưới chứa chất lỏng công tác

(thường là dầu), hai động cơ thủy lực, cán piston

của động cơ là thanh răng ăn khớp với bánh răng

của trục truyền động, Trục này nối với trục khuỷu

của động cơ, bình chứa dầu và tay điều khiển

Vào lúc khởi động, gạt tay điểu khiển để

mở van cho chất lỏng trong bình tích năng lượng

chạy tới động cơ thuỷ lực làm dịch chuyển các

thanh răng qua đó làm quay bánh răng và trục

khuỷu động cơ Sau mỗi lần khởi động lò xo ở cuối

thanh răng sẽ đẩy piston động cơ thuỷ lực về vị trí

ban đầu và chất lỏng công tác về bình chứa dầu

Sau đó dùng bơm hoặc bơm do động cơ dẫn động

về bình tích năng lượng để nén khí nitơ tới áp suất

20 ÷ 30 MN/m2 chuẩn bị cho lần khởi động sau

Tuy nhiên đối với các động cơ trên ô tô hiện nay hầu hết được khởi động bằng động cơ điện nên ta chỉ xét riêng và cụ thể cho trường hợp này

II.1 Cấu tạo chung

II.2 Nguyên lý làm việc

Khi bật công tắc khởi động, rơle kiểu con trượt sẽ dịch chuyển sang bên trái (hình 8.2) đồng thời đưa dòng điện vào stato qua cổ góp rồi vào rôto làm cho động cơ điện quay Cùng lúc rôto quay, khớp trượt dịch chuyển sang trái ăn khớp với vành răng trên bánh đà để truyền mômen với tốc độ quay vòng đủ lớn khởi động cho động cơ

Khi động cơ đã khởi động xong, khoá khởi động được mở ra Do tác dụng của lực lò xo hồi vị, rơle dịch chuyển về vị trí ban đầu Khớp trượt tách bánh răng khởi động khỏi vành răng trên bánh đà, động cơ khởi động ngừng làm việc và động cơ đốt trong làm việc bình thường

Hình 8.5 Cấu tạo chung của hệ thống khởi động bằng động cơ điện

Accu

Công tắc

Động cơ khởi động

Bánh đà động cơ

Bơm dầu

Bánh răng Động cơ

thuỷ lực

Thanh răng

Tay điều khiển

Màng ngăn

Bình chứa dầu Bình tích luỹ năng lượng

Hình 8.4 Hệ thống khởi động bằng thủy khí

Các loại động cơ khởi động

- Loại thường: phần ứng và bánh răng chủ động quay cùng tốc độ

- Loại giảm tốc: sử dụng bánh răng trung gian làm giảm bớt tốc độ phần ứng

- Loại bánh răng hành tinh: bánh răng hành tinh có tác dụng giảm tốc độ cho phần ứng (gọn nhẹ hơn loại giảm tốc)

- Loại giảm tốc hành tinh-môtơ thanh dẫn: nam châm vĩnh cữu được sử dụng trong cuộn dây phần cảm Cuộn dây phần ứng được chế tạo gọn hơn, làm rút ngắn được chiều dài tổng thể của động cơ khởi động

III CÁC THIẾT BỊ HỖ TRỢ KHỞI ĐỘNG

III.1 Cơ cấu giảm áp

Cơ cấu giảm áp bố trí trên nắp xylanh của động cơ (hình 8.7) Khi khởi động, kéo tay gạt 1 theo chiều mũi tên, cam 2 sẽ tỳ lên cò mổ làm cho supap luôn luôn mở Do không có quá trình nén hay nói cách khác không tốn công nén nên có thể quay trục khuỷu động cơ một cách dễ dàng đến tốc độ vòng quay khởi động Sau đó, gạt tay gạt về vị trí ban đầu, supap được giải phóng, quá trình nén lại diễn ra để động cơ nổ và khởi động Cơ cấu giảm áp này rất phổ biến ở động cơ Diesel

Hình 8.6 Các loại động cơ khởi động

A – Loại thường

B – Loại giảm tốc

C – Loại bánh răng hành tinh

D – Loại giảm tốc hành tinh-môtơ thanh dẫn

Bánh răng

chủ động

Bánh răng chủ động

Bánh răng

chủ động

Phần ứng

Phần ứng

Phần ứng

Bánh răng trung gian

Bánh răng

hành tinh

Nam châm vĩnh cữu

D

C

Một số động cơ xăng hai kỳ cỡ nhỏ quét vòng như động cơ xe máy, để hỗ trợ khởi động, người

ta thiết kế một van riêng trên nắp xy lanh gọi là van giảm áp cũng hoạt động theo nguyên tắc trên

III.2 Thiết bị sấy không khí nạp

Một số động cơ diesel ô tô, máy kéo sử dụng sấy nóng không khí nạp vào động cơ bằng cách đốt nóng không khí trên đường ống nạp hoặc trong buồng cháy động cơ Nhất là đối với động cơ trong buồng cháy ngăn cách (do diện tích buồng cháy lớn, mất mát nhiệt nhiều nên khó khởi động) thường sử dụng điện trở sấy nóng trong buồng cháy phụ, gọi là bougie sấy Điện năng cung cấp cho điện trở được lấy từ accu (hình 8.8)

III.3 Thiết bị sấy toàn bộ động cơ

Sấy nóng toàn bộ động cơ nhằm tăng nhiệt độ của môi chất công tác và dầu bôi trơn, từ đó giảm độ nhớt của dầu Qua đó tạo điều kiện cho quá trình bay hơi, hoà trộn của nhiên liệu với không khí tạo thành hỗn hợp và giảm ma sát cũng như tổn thất nhiệt trong quá trình nén nên động cơ khởi động dễ dàng hơn (hình 8.9)

Đối với động cơ Diesel thường dùng cuộn dây nhiệt điện trở để sấy nóng động cơ Khi đường ống nạp được sấy nóng thì không khí đi qua đường ống nạp cũng được sấy nóng, từ đó giúp cho nhiên liệu dễ bay hơi và động cơ được khởi động dễ dàng

-

Hình 8.7 Cơ cấu giảm áp

Cam Tay gạt

Supap thải

Nắp

xylanh

3

4

5

Hình 8.8 Thiết bị sấy nóng khí nạp

Điện trở

Bougie sấy Vòi phun

Cuộn dây sấy

Hình 8.9 Thiết bị sấy nóng toàn bộ động cơ