thuyết minh kết cấu đồ án kết cấu động cơ ô tô

Đồ án nhằm giúp cho sinh viên chúng ta khảo sát hệ thống điện trên ô tô và đặt biệt là khảo sát hệ thống khởi động trên ô tô VIOS. Cách sửa chữa những hư hỏng thường có của hệ thống khởi động, cách vận hành, ...

MỤC LỤC………

LỜI NÓI ĐẦU 2

CHƯƠNG I 3

TỔNG QUAN VỀ MÁY KHỞI ĐỘNG 4

1.1 CHỨC NĂNG CỦA MÁY KHỞI ĐỘNG 4

1.2 CÁC YÊU CẦU KĨ THUẬT ĐỐI VỚI MÁY KHỞI ĐỘNG …… …… 5

1.3 MÁY KHỞI ĐỘNG TRÊN XE Ô TÔ VIOS: 5

CHƯƠNG II 6

CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÍ LÀM VIỆC CỦA MÁY KHỞI ĐỘNG 6

2.1 CẤU TẠO CHUNG CỦA MÁY KHỞI ĐỘNG 6

2.2 HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG: 8

2.3 NGUYÊN LÍ LÀM VIỆC CỦA MÁY KHỞI ĐỘNG TRÊN XE Ô TÔ

VIOS 8

2.4 MỘT SỐ CHI TIẾT CHÍNH TRONG MÁY KHỞI ĐỘNG ………10

2.4.1 Động cơ điện khởi động: 10

2.4.2 Công tắc từ: 17

2.4.3 Khớp truyền động: 18

CHƯƠNG III 24

CÁC HƯ HỎNG THƯỜNG GẶP, CÁCH KIỂM TRA VÀ SỬA CHỮA 24

3.1 CÁC HƯ HỎNG THƯỜNG GẶP: 24

3.2 KIỂM TRA VÀ SỬA CHỮA MÁY KHỞI ĐỘNG: 24

3.2.1 Cổ góp và chổi than của động cơ khởi động: 24

3.2.2 Trục rôto dùng đồng hồ số để kiểm tra độ đảo của trục rôto, nếu

độ cong của trục rôto vượt quá trị số 0.15 mm thì phải nắn lại 25

3.2.4 Cụm bánh răng: 25

3.2.3 Khe hở giữa trục rôto và bạc lót: 25

3.2.5 Công tắc (khóa) khởi động: 25

3.2.6 Cuộn dây kích từ : 26

3.2.7 Kiểm tra cuộn hút, cuộn giữ: 26

Y

LỜI NÓI ĐẦU

Trên thị trường Việt Nam hiện nay có rất nhiều loại, nhiều kiểu ô tô Sự đa

dạng về chủng loại, đặc biệt là tính hiện đại về kết cấu

Nhìn chung sự khác biệt của những ô tô mới, hiện đại so với những ô tô truyền thống của thế hệ trước, ta thấy ngoài việc người ta đã thay thế nhiều chi tiết trên xe

để đảm bảo chúng có tính bền vững, gọn nhẹ, khả năng và độ tin cậy cao trong quátrình khai thác và vận hành, đồng thời thuận tiện và cải thiện tiện nghi cho con người trong quá trình sủ dụng, ở những ô tô mới còn được trang bị thêm nhiều thiết

bị phục vụ như: máy điều hoà nhiệt độ, rađiô cassette, chống trộm xe,v.v…

Các thiết bị điện và hệ thống điều khiển tự động trên ô tô hiện đại thực hiện các chức năng có quan hệ mật thiết và tác động ràng buộc lẫn nhau Các thiết bị điện lắp đặt trên ô tô ngày càng hiện đại, tiện dụng đối với người sử dụng thì hệ thống điều khiển ngày càng phức tạp, thông minh và đa dạng hơn Trong đồ án môn học

này, em nhận nhiệm vụ : “KHẢO SÁT MÁY KHỞI ĐỘNG TRÊN XE Ô TÔ

VIOS ” Mặc dù em đã rất cố gắng nhưng thời gian kiến thức và kinh nghiệm thực

tế hạn chế nên trong quá trình làm và hoàn thiện đồ án sẽ không trách khỏi thiểu sót Em rất mong các thầy góp ý, chỉ bảo cho em để kiến thức của em được hoàn thiện hơn Em xin chân thành cảm ơn giảng viên: Phùng Minh Tùng đã tận tình hướng dẫn cho em hoàn thành nhiệm vụ

Sinh viên thực hiện

Trần Văn Hòa

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ MÁY KHỞI ĐỘNG

Việc khởi động động cơ có lẽ là chức năng quan trọng nhất của hệ thống điện ô tô Hệ thống khởi động thực hiện chức năng này bằng cách thay đổi năng lượng điện từ ắc quy thành cơ năng của máy khởi động Máy khởi động này chuyển cơ năng qua bánh răng tới bánh đà trên trục khuỷu động cơ Trong quá trình quay khởi động , bánh đà quay, hỗn hợp không khí–nhiên liệu được đưa tới xilanh, được nén và bốc cháy khởi động động cơ Đa số động cơ yêu cầu tốc độ quay khởi động khoảng 200v/ph

1.1 CHỨC NĂNG CỦA MÁY KHỞI ĐỘNG :

Ô tô muốn khởi động được thì đầu tiên phải bằng cách nào đó làm cho trụckhuỷu của động cơ ô tô quay được với tốc độ khoảng (60÷80) vòng/phút Tươngứng với tốc độ này, máy phát điện của ô tô mới phát ra đủ năng lượng điện tạo ratia lửa điện trên đầu bugi đốt cháy hỗn hợp công tác trong xylanh, lúc đó động cơ

ô tô mới bắt đầu sinh công

Để thực hiện quay trục khuỷu của động cơ ô tô, có thể dùng tay quay hoặcdùng một động cơ điện Tất cả các thiết bị đi kèm theo động cơ điện để thực hiệnkhởi động động cơ ô tô bằng phương pháp điện gọi là hệ thống khởi động điện

Máy khởi động có chức năng quay trục khuỷu động cơ ô tô đạt tới một trị sốtốc độ nhất định để động cơ ô tô có thế làm việc tự lập được Khi động cơ ô tô đãhoạt động thì coi như máy khởi động đã hoàn thành nhiệm vụ, nó sẽ thôi khônglàm việc nữa và được nghỉ suốt trong quá trình ô tô còn nổ máy

Hình 1.1 Vị trí lắp đặt máy khởi động

1.2 CÁC YÊU CẦU KĨ THUẬT ĐỐI VỚI MÁY KHỞI ĐỘNG:

Do tính chất, đặc điểm và chức năng của máy khởi động như trên, nhữngyêu cầu kĩ thuật cơ bản đối với máy khởi động bao gồm:

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

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

độ quay cũng phải đạt tới một trị số nào đó để cho trục khuỷu của động cơ ô tô đạttốc độ quay nhất định

+ Khi động cơ ô tô đã làm việc, phải cắt được khớp truyền động của máykhởi động ra khỏi trục khuỷu của động cơ ô tô

+ Có thiết bị điều khiển từ xa khi thực hiện khởi động động cơ ô tô (nút bấmhoặc khóa khởi động) thuận tiện cho người sử dụng

Công suất tối thiểu của máy khởi động được tính theo công thức:

Pkđ = Mc.Π.nmin/30 (w)

Trong đó: nmin-tốc độ quay nhỏ nhất tương ứng với trạng thái nhiệt độ củađộng cơ khi khởi động, vòng/phút Với trị số tốc độ này, động cơ ô tô phải làmviệc tự lập được sau ít nhất hai lần khởi động, thời gian khởi động không kéo dài

quá 10s đối vớ động cơ xăng và không quá 15s đối với động cơ điêzen, khoảngthời gian giãn cách giữa hai lần khởi động liên tiếp không quá 60s Trị số nmin phụthuộc vào loại động cơ số lượng xylanh có trong động cơ và nhiệt độ của động cơlúc bắt đầu khởi động Trị số tốc độ đó bằng :

nmin= (40÷50) vòng/phút đối với động cơ xăng

nmin= (80÷120) vòng/phút đối vớ động cơ điêzen

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

Mômen cản khởi động của động cơ ô tô bao gồm mômen cản do lực ma sátcủa các chi tiết có chuyển động tương đối so với động cơ ô tô khi khởi động gây ra

và mômen cản khi nén hỗn hợp công tác trong các xylanh của động cơ ô tô Trị số

Mc phụ thuộc vào loại động cơ, số lượng xylanh có trong động cơ và nhiệt độ động

cơ khi khởi động

1.3 MÁY KHỞI ĐỘNG TRÊN XE Ô TÔ VIOS

Hình 1.2 Máy khởi động trên xe vios

Bánh răng dẫn động chủ động được đặt trên cùng một trục với lõi mô tơ(phần ứng) và quay cùng tốc độ với lõi

CHƯƠNG II CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÍ LÀM VIỆC CỦA MÁY KHỞI ĐỘNG TRÊN

XE Ô TÔ VIOS 2.1 CẤU TẠO CỦA MÁY KHỞI ĐỘNG :

Hình 2.1 Cấu tạo của máy khởi động

1:Tiếp điểm động rơle kéo 2:Tiếp điểm tĩnh rơle kéo 3:cuộn hút 4:cuộn giữ 5:phần ứng của rơle điều khiển 6:thanh kéo điều chỉnh 7:vỏ bảo vệ cần đẩy 8:cần đẩy 9:vít điều chỉnh khoảng chạy của bánh răng 10:nắp máy 11:vòng tựa 12:bánh răng dẫn động 13:khớp li hợp một chiều 14:lò xo 15:khớp nối dẫn động 16:thân máy 17:phần ứng 18:vít kéo 19:cổ góp 20:nắp máy nhìn từ cổ góp

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 namchâm 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 độngngăn cản mô men động cơ làm hỏng motor khởi động Đó là kiểu của bộ khởi động

đã được sử dụng hầu hết ở năm 1975và trên những xe đời cũ Công suất đầu ra là0.8, 0.9 và 1KW

Hình 2.2 Sơ đồ bố trí của hệ thống khởi động trên ô tô.

2.2 HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG:

Hình 2.3 Sơ đồ hệ thống khởi động trên ô tô

+ Có một dòng thường trực đến máy khởi động tại chân 30

+ Khi xoay công tắc máy START, nếu tài xế quên không trả số vè N hoặc Pthì không có dòng tới máy khởi động Nếu hệ thống chống trộm được bật thì cũngkhông có dòng xuống máy khởi động

+ Khi công tắc máy START dòng điện đi từ bình > cầu chì > IGSW

-> rờle đề > chân 50 của máy khởi động > mass

+ Tùy vào dòng xe khác nhau,cầu chì có thể là loại 80A,90A hoặc 100A

2.3 NGUYÊN LÍ LÀM VIỆC CỦA MÁY KHỞI ĐỘNG

*Nguyên lý:Nhấn nút khởi động cuộn dây của role khởi động 4 có điện, role khởi

động tác động, cặp tiếp điểm 5 đóng lại khi đó cuộn dây hút 11,cuộn kích từ 16, phần ứng 15 của động cơ điện khởi động được cấp điện theo mạch:AQ-5-cuộn dây hút 11-16-phần ứng 15 –mass(vỏ máy) Lúc này lực điện từ do cuộn dây hút 11và cuộn dây giữ 12 sinh ra là cùng chiều nên kéo lõi thép 13 chuyển động sang trái, bánh răng 14 vào ăn khớp với vành răng bánh đà,khi lõi thép 13 chuyền động sang

trái sẽ đẩy đĩa tiếp xúc 8 sang trái làm cho các tiếp điểm 7,9,10 kín Kết quả cuộn dây 11 bị ngắn mạch ,cuộn kích từ 16 và phần ứng 15 đấu trực tiếp với ac quy nên dòng điện được cấp theo mạch :AQ-cặp tiếp điểm 9,10- 16- phần ứng 15- mass.Sau khi động cơ ô tô đã khởi động máy phát 1 phát ra điện ,dòng điện trong cuộn dây 4 giảm xuống ,cặp tiếp điểm 5 mở ra dẫn đến cuộn giữ 12 của role kéo không được cấp điện ,từ thông tác dụng lên lõi thép 13 giảm đột ngột và dưới tác dụng của lực lò xo làm cho lõi thép di chuyển về bên phải và làm cho bánh răng khởi động tách khỏi bánh đà

Hình 2.4 Sơ đồ nguyên lí hoạt động của máy khởi động 1: máy phát điện 2:bộ tiết chế 3:công tắc 4:role khởi động 5,7,9,10 :các tiếp điểm 6:biến áp đánh lửa 8:đĩa tiếp điện 11:cuộn hút 12:cuộn giữ 13:lõi thép 14:bánh răng 15:phần ứng của động cơ điện 16:cuộn dây kích từ của động cơ điện khởi động

2.4 PHÂN TÍCH MỘT SỐ CHI TIẾT CHÍNH TRONG MÁY KHỞI ĐỘNG 2.4.1 Động cơ điện khởi động

Động cơ điện dùng trong hệ thống khởi động là động cơ điện một chiều kích

từ nối tiếp hoặc hỗn hợp

+ được sử dụng để máy ở tốc độ cao.

+ chống nhiệt tốt hơn so với các loại động cơ điện khác.Chịu nhiệt rất tốt để có thể khởi động nhiều lần

+ kết cấu gọn(đường kính nhỏ)

Chổi than và giá đỡ chổi than:

Hình 2.7 Cấu tạo chổi than và giá đỡ chổi than

 Chức năng:

+ cho phép dòng điện chay qua phần ứng theo một chiều

+ giữ ổn định lực ép chổi than

+ lực cũa lò xo chổi than ép chổi ngăn rotor quay quá nhanh

+ làm rotor dừng ngay khi ngắt đề

Nguyên lí tạo ra mômen trong động cơ điện khởi động:

Đường sức từ sinh ra giữa cực bắc và cực nam của nam châm Nó đi từ cực bắc tới cực nam Khi đặt một nam châm khác ở giữa hai cực từ , sự hút và đẩy của hai nam châm làm cho nam châm đặt giữa quay xung quanh nó

Hình 2.8.Nguyên lí tạo ra mômen

Nguyên lí tạo ra từ trường trong động cơ điện khởi động:

Mỗi đường sức từ không thể cắt ngang qua đường sức từ khác Nó dườngnhư trở nên ngắn hơn và cố đẩy những đường sức từ gần nó ra xa Đó là nguyênnhân làm cho nam châm ở giữa quay theo chiều kim đồng hồ

Trong động cơ thực tế, phần giữa là khung dây.Giả sử chúng ta có mộtkhung dây quấn như trên hình sau:

Hình 2.9 Nguyên lí tạo ra từ trường

Khung dây trong từ trường:

Khi dòng điện chạy xuyên qua khung dây, từ thông sẽ xuyên qua khungdây.Chiều của đường sức từ sinh ra được xác định bằng qui tắc vặn nút trai.Khichiều của từ trường trùng nhau, đường sức từ trở nên mạnh hơn ( dày hơn ) Khichiều của từ trường đối ngược, thì đường sức từ trở nên yếu đi ( thưa hơn )

Hình 2.10 Khung dây trong từ trường

Đường sức từ:

Bản chất của đường sức từ thường trở nên ngắn đi và cố đẩy những đườngsức từ khác ra xa nó và tạo ra lực Lực sinh ra trên khung dây cung cấp năng lượnglàm quay động cơ điện

Đặt hai đầu khung dây lên điểm tựa để nó có thể quay.Tuy nhiên nó chỉ cóthể tiếp tục quay khi lực sinh ra theo chiều cũ

Bằng cách gắn cổ góp và chổi than vào khung dây, dòng điện chạy qua dâydẫn từ sau đến trước phía cực bắc, trong khi dòng điện chạy từ trước ra sau phíacực nam và duy trì như vậy Điều đó làm nam châm tiếp tục quay

Hình 2.11 Đường sức từ

Hoạt động thực tế: để ứng dụng lý thuyết trên tong thực tế, trước tiên, người

ta phải quấn nhiều khung dây để tăng từ thông từ đó sinh ra mômen lớn.Tiếp theongười ta đặt một lõi thép bên trong các khung dây cũng nhằm tăng từ thông và tạo

ra mômen lớn

Thay vì sử dụng nam châm vĩnh cửu, người ta sử dụng nam châm điện làmphần cảm.

Quan hệ giữa cực từ của nam châm và dòng điện chạy qua nó có thể dùngqui tắc bàn tay phải đẻ giải thích Hướng tất cả bốn ngón tay, trừ ngón tay cái củabàn tay phải theo chiều của dòng điện đi qua cuộn dây Khi đó, ngón cái sẽ chỉchiều của cực bắc

Để tốc độ động cơ quay cao và êm, người ta dùng nhiều khung dây

Từ những lý thuyết trên, người ta thiết kế máy khởi động trong thực tế:

Hình 2.12 Một số chi tiết của động cơ điện thực tế

Cuộn dây phần ứng được quấn như hình trên Hai đầu của hai khung dâycạnh nhau được hàn với cùng một phiến đồng trên cổ góp Dòng điện chạy từ chổithan dương đến âm qua các khung dây mắc nối tiếp

+ Loại mắc nối tiếp: phát ra mômen lớn nhất khi bắt đầu quay, được dùng chủ yếutrong máy khởi động.

Hình 2.13 Sơ đồ mắc nối tiếp

+ Loại mắc song song: ít dao động về tốc độ, giống như loại dùng nam châmvĩnh cửu

Hình 2.14 Sơ đồ mắc song song

+ Loại mắc hỗn hợp: có cả đặc điểm của hai loại trên Thường được dùng đểkhởi động động cơ lớn

Hình 2.15 Sơ đồ mắc hỗn hợp

Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp có mômen khởi động lớn song cónhược điểm là tốc độ không tải (ωo) quá lớn, ảnh hưởng đến độ bền và tuổi thọo) quá lớn, ảnh hưởng đến độ bền và tuổi thọlàm việc của động cơ Động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp tuy mômen khởiđộng không lớn bằng so với động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp nhưng trị sốkhông tải bé hơn

2.4.2 Công tắc từ :

Hình 2.16 Cấu tạo công tắc từ

+Chức năng: kéo và đẩy bánh răng bendix ra nhờ tay gạt khi đề.Có tác dụngnhư công tắc đóng mở dòng điện cho động cơ điện

+Cấu tạo gôm: cuộn giữ, cuộn hút, lò xo hoàn lực, lò xo dẫn động, tiếpđiểm chính,piston

+Đặc điểm: cuộn hút có kích thước lớn nên sinh ra lực từ lớn hơn cuộngiữ.Cuộn hút và cuộn giữ có chiều và số vòng quay như nhau.

2.4.3 Khớp truyền động:

Khớp truyền động trong máy khởi động có các nhiệm vụ sau:

 Truyền mômen của máy khởi động làm quay vành bánh răng bánh đà động cơ ôtô

 Bảo vệ máy khởi động bằng cách tách rôto của động cơ điện khởi động ra khỏi vành bánh răng bánh đà khi động cơ ôtô đã nổ được.Cơ cấu truyền động được thiết kế theo hai kiểu: + Kiểu văng ra: khi khởi động, bánh răng của khớp truyền động sẽ văng từ trong rôto ra ngoài để ăn khớp với vành bánh răng bánh đà của động cơ ôtô:

1

78

910

11

Hình 2.17 Cơ cấu truyền động kiểu văng ra

1- Nắp đậy; 2- Cổ góp của động cơ; 3- roto; 4- Khối cực từ và cuộn dây kích từ; 5- Dây quấn của roto; 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 roto.

+ Kiểu văng vào: ngược với kiểu như trình bày trên,khi khởi động bánh răng văng từ ngoài vào trong ăn khớp với trục rôto của động cơ khởi động:

1

5 7

6

Hình 2.18 Cơ cấu truyền động kiểu văng vào 1- Rơle kéo; 2- Trục roto; 3,4- bánh răng và khớp truyền động; 5- Vỏ; 6- Cầu nối

điện; 7- Đai che cửa sổ chổi than

Khớp truyền động đưa bánh răng của động cơ điện khởi động ăn khớp vớivành bánh răng bánh đà khi khởi động và tách nó ra khi động cơ ôtô đã nổ nhờ cầngạt khớp li hợp điện từ.Tùy thuộc vào cấu tạo của khớp li hợp người ta phân ra làm

2 loại khớp truyền động:

+ Khớp truyền động quán tính

+ Khớp truyền động một chiều

Khớp truyền động quán tính:

Cấu tạo của khớp truyền động quán tính được trình bày trên hình sau:

1 2

10 8 7

8- chốt lò xo; 9- trục roto; 10- đối trọng của bánh răng.

Ống bị động có ren xoắn 4 lắp trên trục 9 và liên kết cơ khí với đầu chủđộng 1 nhờ lò xo 2 và hai ốc hãm 3, 5.Vít hãm 3 bắt chặt ống chủ động 1vào trụccủa rôto 9

Khi công tắc (khóa ) khởi động đóng, rôto của động cơ khởi động quay, doquán tính của đối trọng 10 không cho bánh răng 7 quay theo nên nó phải tiến theorãnh xoắn để tiến vào ăn khớp với vành bánh răng bánh đà, khi bánh răng 7 tiến sátđến ống chặn 6 thì dừng lại và bắt đầu truyền mômen kéo vành bánh răng bánh đàquay.Sau khi động cơ ôtô đã khởi động được, tốc độ vòng quay của trục khuỷucùng với vành bánh răng bánh đà tăng vọt ( khoảng 3000 vòng/phút ), lúc này vànhbánh răng bánh đà trở thành chủ động kéo bánh răng 7 của khớp truyền động quaytheo Do tỉ số truyền i = 1/10 nên bánh răng 7 quay nhanh hơn ống bị động 4, cho