+ Máy khởi động điều khiển gián tiếp: Nhờ lực điện từ để đóng các tiếp điểm và đa bánh răng máy khởi động ra ăn khớp với vành răng bánh đà.. Sơ đồ khối của hệ thống khởi động điện điều k
Trang 1Chơng 4
Hệ THốNG khởi động 4.1 Nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại
4.1.1 Nhiệm vụ
Hệ thống khởi động (HTKĐ) làm nhiệm vụ quay trục khuỷu động cơ, đạt tới tốc độ nhất định, để từ đó động cơ có thể làm việc tự lập đợc Tốc độ này phải đảm bảo hoà trộn đợc nhiên liệu (xăng hoặc điêzen) với không khí, tạo thành hỗn hợp công tác trong xy lanh động cơ và hỗn hợp có thể bén lửa, cháy, dãn nở sinh công
- Tốc độ quay nhỏ nhất với động cơ xăng: 40 ữ 50 (v/p)
- Tốc độ quay nhỏ nhất với động cơ điêzen: 80 ữ 120 (v/p)
Tốc độ quay nhỏ nhất, tơng ứng với trạng thái nhiệt độ của động cơ khi khởi động ( với tốc độ này động cơ phải làm việc tự lập đợc sau ít nhất 2 lần khởi động, thời gian kéo dài của mỗi lần khởi động không quá 10s đối với động cơ xăng và không quá 15s
đối với động cơ diesel, khoảng thời gian cách giữa 2 lần khởi động liên tiếp không dới 1 phút) Trị số tốc độ quay nhỏ nhất phụ thuộc vào loại động cơ, số xi lanh động cơ và nhiệt độ động cơ lúc bắt đầu khởi động
4.1.2 Yêu cầu
- Mô men khởi động phải lớn để thắng các mô men cản của động cơ ( Mô men cản khởi động của động cơ baogồm mô men cản ma sát của các chi tiết có chuyển động tơng đối khi động cơ khởi độngvà mô men cản khí nén hỗn hợp công tác trong các xi lanh Trị số mô men cản phụ thuộc vào loại động cơ, số xi lanh và nhiệt độ động cơ khi khởi động); đảm bảo dẫn động trục khuỷu động cơ quay đạt tốc độ vòng quay khởi động
- Cơ cấu truyền lực phải không bị trợt, nhng khi động cơ đã làm việc thì phải cắt đợc
sự truyền động ngợc từ trục khuỷu động cơ sang máy khởi động; làm việc êm dịu không
có tiếng kêu
- Cơ cấu điều khiển khởi động phải kết cấu đơn giản, gọn nhẹ, dễ bố trí, dễ sử dụng
- Tuổi thọ, độ tin cậy cao, ít phải chăm sóc, bảo dỡng, giá thành hạ
4.1.3 Phân loại
Để khởi động, có thể sử dụng nhiều phơng pháp làm quay trục khuỷu động cơ:
- Khởi động trực tiếp : quay tay, đạp chân, trôi dốc, kéo…
- Khởi động bằng khí nén: Dùng không khí nén cao áp tác động vào đỉnh piston ở
kỳ hút( thờng dùng cho máy tĩnh tại , tàu thủy )
- Khởi động bằng máy lai: Dùng động cơ nhỏ (động cơ xăng 2 kỳ, đánh lửa bằng manhêtô) để kéo quay động cơ điêzen cỡ lớn ( thờng dùng trên các máy xây dựng)
- Khởi động điện: Dùng ắc quy và máy khởi động để quay trục khuỷu động cơ
Hệ thống khởi động này đợc ứng dụng rộng rãi trên ô tô, xe máy
Trang 2Theo phơng pháp điều khiển, HTKĐ điện lại đợc phân ra làm hai loại sau:
+ Máy khởi động điều khiển trực tiếp: Ngời sử dụng phải trực tiếp tác dụng 1 lực
để đóng các tiếp điểm của cơ cấu điều khiển
+ Máy khởi động điều khiển gián tiếp: Nhờ lực điện từ để đóng các tiếp điểm và
đa bánh răng máy khởi động ra ăn khớp với vành răng bánh đà
4.2 Hệ thống khởi động điện
4.2.1 Sơ đồ khối của hệ thống khởi động điện điều khiển gián tiếp
Trên ô tô thờng sử dụng HTKĐ điện, điều khiển gián tiếp bằng các rơ le điện từ, hình 4.1 giới thiệu một sơ đồ khối của HTKĐ này, cấu tạo gồm các bộ phận chính nh :
ắc quy để cấp điện cho các cuộn dây rơ le và động cơ điện; khoá điện ( có các nấc: OFF,
ON, ST); rơ le kéo (solenoid) để đa bánh răng khởi động ra ăn khớp vành răng bánh đà,
đồng thời đóng điện từ ắc quy vào động cơ điện một chiều; động cơ điện một chiều để biến điện năng thành cơ năng; khớp truyền lực để truyền mô men từ rô to động cơ điện
đến bánh đà
Nguyên lý làm việc của sơ đồ nh sau: Khi đóng khoá khởi động (ST), có dòng
điện của ắc quy: (+) ắc quy→ 2→ cuộn dây của rơ le 3 → mát→ (- ) ắc quy Dòng điện qua cuộn dây của rơ le, hút tiếp điểm của rơ le đóng, cho dòng điện lớn (120 ữ 1600A)
từ ắc quy đến thẳng động cơ điện: (+) ắc quy→ tiếp điểm của rơ le 3 → động cơ điện →
mát→ (- ) ắc quy, làm quay rô to Mô men xoắn của rô to qua khớp truyền lực đến bánh
đà, làm quay trục khuỷu động cơ, để khởi động
Khi thôi khởi động, xoay chìa khoá về vị trí ON, cắt dòng điện vào rơ le, cắt dòng
điện vào động cơ điện
4.2.2 Cấu taọ, nguyên lý làm việc của cụm chi tiết chính trong hệ thống khởi động
điện, điều khiển gián tiếp
Trong HTKĐ điện điều khiển gián tiếp trên ô tô, cụm chi tiết chính là máy khởi
động, gồm các bộ phận nh hình 4.2
Máy khởi động gồm 3 bộ phận chính:
1 Động cơ điện.
a) Nhiệm vụ
Thờng dùng động cơ điện một chiều, kích từ nối tiếp, điện áp 12V hoặc 24V, công suất từ 1 ữ 6 (KW)
Nhiệm vụ của động cơ điện là: biến điện năng của ắc quy thành cơ năng, làm quay trục khuỷu động cơ để khởi động
b) Cấu tạo
* phần tĩnh (stato)
Gồm các bộ phận nh hình 4.3:
Trang 3- Vỏ máy bằng thép dẫn từ, mặt trong có lắp các cực từ, mặt ngoài có cọc bắt dây.
- Cực từ: thờng có 4 cực từ lắp đối nhau (P = 2); cực từ gồm:
+ Má cực: hình móng ngựa, ghép từ nhiều lá thép kỹ thuật điện mỏng để giảm dòng Fucô Má cực bắt bằng vít vào mặt trong vỏ máy
+ Cuộn dây cực từ: là dây đồng, thờng có tiết diện lớn, hình chữ nhật Các cuộn dây có thể quấn nối tiếp, song song hay hỗn hợp Mỗi cuộn đợc quấn xếp lên nhau (từ 6 ữ 12 vòng), giữa các vòng có giấy cách điện hoặc sơn cách điện Bên ngoài các cuộn có quấn vải tẩm sơn cách điện hoặc nhựa cách điện Một đầu dây nối với cọc bắt dây trên vỏ, còn đầu kia nối với chổi than dơng
* Phần động (rô to)
Rô to có cấu tạo tơng tự máy phát điện một chiều, gồm các bộ phận chính: lõi thép, cuộn dây, trục ( một đầu có rãnh xoắn để lắp khớp truyền lực), cổ góp điện
Cấu tạo của rô to đợc giới thiệu trên hình 4.4
+ Dây quấn rô to:
Là dây đồng, thờng có tiết diện lớn, hình chữa nhật, đợc quấn kiểu sóng Các đầu dây đợc hàn với các phiến đồng trên cổ góp Trên mỗi rãnh của lõi thép có chứa khoảng
1ữ 2 vòng dây
+ Cổ góp: Để biến dòng một chiều của ắc quy thành dòng xoay chiều trong các vòng dây rô to, sinh mô men làm rô to quay Cổ góp làm bằng các phiến đồng tiết diện lớn, ghép lại với nhau Giữa các phiến đồng có lớp mica cách điện Đầu các phiến đồng
đợc hàn với các đầu dây phần ứng
* Các bộ phận khác:
- Chổi than: Để đa dòng điện của ắc quy vào rô to, thờng có 4 chổi than (2 chổi dơng, 2 chổi âm đặt đối diện nhau), là hỗn hợp của 80 ữ 90% đồng và 10 ữ 20% grafit, mỗi chổi than có một dây nối điện
- Lò xo và giá đỡ chổi than:
Có tác dụng đỡ, dẫn hớng, giữ chổi than luôn luôn tiếp xúc tốt với cổ góp
c) Nguyên lý làm việc của động cơ điện
- Theo nguyên lý lực điện từ: Khi cho dòng điện một chiều vào khung dây abcd, đặt trong từ trờng của nam châm Các đoạn dây dẫn ab và cd sẽ chịu tác dụng của lực điện
từ (F), xác định theo quy tắc bàn tay trái Các lực từ (F) tạo thành mô men, làm quay khung dây abcd theo chiều kim đồng hồ
Khi khung dây quay đợc 1/2 vòng đầu, chiều dòng điện chuyển thành dcba, do đó chiều dòng điện của dây dẫn đối diện với các cực N, S vẫn giữ nguyên không đổi, nên chiều của mô men không đổi và khung dây vẫn tiếp tục quay theo chiều cũ Vì mô men
do một khung dây tạo ra quá nhỏ, tốc độ quay lại không đều, không ổn định, nên trên
Trang 4động cơ điện một chiều, thực tế khung dây trên rôto là do nhiều vòng dây tạo nên và hai nửa vòng tiếp điện đợc phát triển thành cổ góp điện
- Nguyên lý làm việc của động cơ điện một chiều máy khởi động nh sau: dòng điện từ (+) ắc quy→ cọc bắt dây trên vỏ máy→ các cuộn dây stato (cuộn dây và má cực biến thành các cực từ nam châm điện N-S )→ chổi than (+)→ phiến đồng trên cổ góp → vòng dây rô to → phiến đồng khác trên cổ góp→ chổi than (-)→ mát→ (-) ắc quy
Do các vòng dây rô to mang dòng điện, đặt trong từ trờng của stato, sinh ra các ngẫu lực, làm rô to quay
d) Đặc tính và các chế độ làm việc của động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp
* Đặc tính của động cơ điện
Ta có công thức tính sức điện động trong các cuộn dây rô to, mô men và công suất
điện từ nh sau:
60PN
E = Φ = Φ n k n (4.1)
2PN
dt a kd kd
M = Π Φ I = Φ k I (4.2)
P = M ω = E I (4.3)
Trong đó:
E - sức điện động phần ứng của động cơ; Mđt- mô men điện từ của động cơ;
Pđt- công suất điện từ của động cơ; Φ- từ thông của một cực kích từ; n- tốc độ rô to;
ke- hệ số s.đ.đ của động cơ; k- hệ số cấu tạo động cơ; P- số đôi cực từ; N- số dây dẫn trong cuộn rô to; a- số mạch nhánh song song của cuộn dây phần ứng;ω - tốc độ góc của động cơ; I kđ - dòng điện khởi động
- Cờng độ dòng điện lớn nhất mà máy khởi động tiêu thụ khi nó bị hãm chặt ( n = 0), ứng với lúc bánh răng mới vào ăn khớp:
0
I = + +−∆ (4.4)
Trong đó: E0- s.đ.đ tĩnh của ắc quy; ∆U ch- sụt áp ở tiếp giáp chổi than, cổ góp (1ữ2,5V); raq- điện trở trong của ắc quy; Rd- điện trở dây nối ắc quy, đầu bắt dây;
Rkđ- điện trở các cuộn dây động cơ điện
Trang 5Thay (4.4) vào (4.3) và qua các phép biến đổi, ta có công suất điện từ cực đại:
Pđt max= (E0 - ∆U ch ) Ih max (4.5)
Qua các kết quả tính toán, ngời ta vẽ đợc đồ thị các đặc tính cơ điện của động cơ
điện một chiều kích từ nối tiếp ( hình 4.6 )
Từ đồ thị ta có các nhận xét sau:
+ Đờng cong biểu diễn công suất điện từ (Pđt) có dạng parabôn đối xứng qua giá trị cực đại ở Ih max /2
+ Khi dòng khởi động tăng, mô men quay máy khởi động tăng, còn tốc độ của nó giảm
ở chế độ không tải, tốc độ của rô to đạt cực đại ( nmax)
+ Khi dòng khởi động tăng: sụt áp trên ắc quy, dây dẫn, động cơ điện cũng tăng, làm
điện áp đặt lên máy khởi động (Ukđ) giảm
+ Khi nhiệt độ môi trờng giảm, điện trở trong của ắc quy tăng, độ sụt áp trong ắc quy tăng, làm cho các đại lợng: Mđt- mô men điện từ của động cơ; Pđt- công suất điện từ của
động cơ; n- tốc độ rô to; Uaq- điện áp ắc quy; Ihmax đều giảm
Hình 4.6 Đặc tính động cơ điện của máy khởi động
( đờng nét đậm ứng với nhiệt độ môi trờng +200c; nét đứt ứng với -200c)
Mđt- mô men điện từ của động cơ; Pđt- công suất điện từ của động cơ; n- tốc độ rô to;
Uaq- điện áp ắc quy; Ukđ- điện áp trên động cơ điện; ∆U dt- độ sụt áp trên động cơ điện; 1- điểm tính dòng khởi động ở -200c; 2- điểm tính dòng khởi động ở +200c
* Các chế độ làm việc của động cơ điện
Có hai chế độ làm việc của động cơ điện:
- Chế độ hãm chặt: ứng với Ih max và Mđt max khi n = 0 ( lúc máy khởi động đã đóng mạch, bánh đà sắp quay); Mđt max tại đây đợc gọi là mô men khởi động (Mkđ), hay mô men ban
đầu (Mbđ)
- Chế độ không tải: là khi động cơ ô tô đã nổ và làm việc biệt lập, lúc này mô men cản trên trục động cơ điện không đáng kể, tốc độ quay rô to cực đại ( n0= nmax), ứng với I0 Các chế độ trên dùng để thử nghiệm máy khởi động sau khi sửa chữa hoặc thay thế + Những h hỏng cơ khí (ổ lắp chặt, khó quay…) sẽ làm tăng công suất, dẫn đến tăng I0, còn n0 lại giảm
+ Những h hỏng về điện ( chạm, chập trong cuộn dây…) sẽ làm giảm Mkđ và Uaq ứng với
Ih max quy định
2 Khớp truyền lực
a) Nhiệm vụ và phân loại:
* Nhiệm vụ:
Trang 6- Truyền mô men quay của rô to động cơ điện một chiều sang trục khuỷu động cơ ô tô cần khởi động
Tỉ số truyền của bánh răng máy khởi động và vành răng bánh đà: i = 15 ữ 20 ( bánh răng máy khởi động có từ 9 ữ 11 răng); khi rô to quay với tốc độ 2000 ữ3000 v/p, thông qua khớp truyền lực sẽ làm trục khuỷu quay từ 100 ữ 200 v/p, đủ để khởi động
động cơ
- Ngắt mô men truyền ngợc khi động cơ ô tô đã làm việc biệt lập
Khi động cơ ô tô đã làm việc, tốc độ trục khuỷu vào khoảng 3000 ữ 4000 v/p, làm rô
to động cơ điện quay theo với tốc độ khoảng 30.000 ữ 40.000 v/p Với tốc độ này, các vòng dây của rô to sẽ xổ ra, các ổ đỡ trục sẽ cháy hỏng, do đó khớp truyền lực phải cắt mô men truyền từ bánh đà sang rô to
* Phân loại:
Khớp truyền lực có nhiều loại
- Loại quán tính: Nhờ lực quán tính để đa bánh răng vào ăn khớp và ra khớp
- Loại cơ khí cỡng bức: dùng nạng gạt, đũa đẩy…đa cỡng bức bánh răng vào ăn khớp và
ra khớp; trong loại này lại phân ra: loại dùng bi đũa ( ô tô con), loại dùng đĩa ma sát, loại dùng rãnh xoắn…(ô tô tải, khách)
- Loại hỗn hợp: bánh răng vào khớp cỡng bức, ra khớp nhờ quán tính
b) Khớp truyền lực cơ khí cỡng bức kiểu bi đũa
* Cấu tạo:
Khớp truyền lực cơ khí cỡng bức kiểu bi đũa, đợc sử dụng trên các ô tô du lịch và ô tô tải nhỏ Kết cấu của khớp gồm các bộ phận nh hình 4.7
- ống chủ động (8) có đầu to và đầu nhỏ: Đầu to (mặt cắt A-A) có các rãnh hình nêm, trong mỗi rãnh đặt 1 hoặc 2 bi đũa (10) Cốc chụp (13) và lò xo (14) luôn đẩy các viên
bi đũa về phía rãnh hẹp Đầu nhỏ (1), đợc lắp bằng rãnh xoắn với trục rô to của động cơ
điện Trên đầu nhỏ có nạng gạt (5) để gạt cỡng bức khớp chuyển động trên rãnh xoắn của trục rô to
- ống bị động (11): quay trơn trên trục rô to nhờ bạc đồng Bánh răng khởi động(12) đợc gắn với ống bị động
* Nguyên lý làm việc:
Khi rô to động cơ điện quay, thông qua rãnh xoắn làm ống chủ động (8) quay theo (chiều mũi tên trên hình vẽ) Lúc này, bánh răng khởi động đã vào ăn khớp với bánh đà, nên ống bị động (11) bị hãm chặt Các viên bi đũa (10) bị kẹt vào phía rãnh hẹp, nối cứng ống chủ động với ống bị động Do ma sát mà ống bị động phải quay theo ống chủ động Mô men khởi động đợc truyền từ: trục rô to → ống chủ động → bi đũa
Trang 7→ ống bị động → bánh răng máy khởi động → vành răng bánh đà → trục khuỷu
động cơ ô tô; làm quay trục khuỷu để khởi động động cơ
Khi động cơ ô tô đã làm việc biệt lập, tốc độ quay trục khuỷu động cơ khoảng
3000 ữ 4000 v/p, làm tốc độ quay của ống bị động tăng vọt (30.000 ữ 40.000 v/p) Lúc này, các viên bi đũa ép lò xo (14) để hắt về phía rãnh rộng, tách ống bị động và chủ
động ra, không cho rô to động cơ điện quay theo trục khuỷu động cơ ô tô
3 Cơ cấu điều khiển khởi động
a) Nhiệm vụ, phân loại
* Nhiệm vụ:
- Đẩy bánh răng chủ động (bánh răng máy khởi động) ăn khớp với vành răng bánh đà của động cơ ô tô để khởi động; tách các bánh răng khi thôi khởi động
- Đóng, cắt dòng điện lớn (120 ữ 1600A) từ ắc quy đến động cơ điện
* Phân loại: Có hai loại cơ cấu điều khiển là trực tiếp và gián tiếp
- Điều khiển trực tiếp: Ngời sử dụng dùng tay hoặc chân tác động trực tiếp để đa bánh răng ra ăn khớp và đóng điện từ ắc quy vào động cơ điện
+ u điểm của phơng pháp này là: đơn giản, gọn
+ Nhợc điểm là: Gây vất vả cho ngời sử dụng; khó bố trí khi động cơ đặt xa ngời lái
- Điều khiển gián tiếp: Ngời sử dụng chỉ việc xoay chìa khoá điện hoặc ấn nút khởi
động, các rơ le điện từ sẽ đa bánh răng ra ăn khớp và đóng điện ắc quy vào động cơ
điện
+ uv điểm của phơng pháp này là: điều khiển nhẹ nhàng, độ nhạy cao; có thể bố trí dễ dàng khi động cơ đặt xa ngời lái Trên ô tô hiện nay chủ yếu sử dụng phơng pháp này + Nhợc điểm là: Kết cấu phức tạp do có các bộ phận trung gian
b) Cơ cấu điều khiển trực tiếp máy khởi động
* Cấu tạo của cơ cấu điều khiển trực tiếp máy khởi động đợc giới thiệu trên hình 4.8 gồm có các bộ phận sau: Vỏ hộp điều khiển (11) bắt trên vỏ máy khởi động, có nắp đậy kín Trong hộp có: trục (6) đợc gối hai đầu lên vỏ (11) và cách điện với vỏ, nó có thể dịch chuyển dọc trục Trên trục (6) lắp hai đĩa (3) và (5) bằng đồng, hai đĩa này cách
điện với trục Các cực (2) và (14) để nối mạch điện từ ắc quy đến máy khởi động Cực (4) và (12) để loại trừ điện trở phụ ở bô bin khi khởi động Bình thờng các cực này cách
điện Cần điều khiển (10) một đầu ăn khớp với nạng gạt trên khớp truyền lực, đầu kia liên hệ với bàn đạp Trên cần (10) có chốt quay (9), chốt đẩy (7), đai ốc (8) Chốt (7) có khoảng cách nhất định với trục (6)
* Nguyên lý làm việc:
Khi ngời lái tác dụng vào bàn đạp ( trong buồng lái), cần (10) sẽ chuyển động làm chốt (7) tác dụng vào trục (6) và đuôi của cần (10) đẩy bánh răng máy khởi động ra ăn khớp với bánh đà Khi bánh răng đã ăn khớp xong thì đĩa (3) tiếp xúc các cực 2 và 14;
đĩa (5) tiếp xúc các cực 4 và 12 Dòng điện lớn vào máy khởi động để khởi động động cơ, điện trở phụ cũng đợc loại khỏi mạch đánh lửa
c) Cơ cấu điều khiển gián tiếp máy khởi động
Trang 8Đây là hình thức điều khiển phổ biến trên hầu hết các loại ô tô Nó ứng dụng lực
điện từ, để đa cơ cấu bánh răng dịch chuyển trên trục máy khởi động, thay cho sức ngời
và đóng mạch điện từ ắc quy đến máy khởi động
* Cấu tạo: gồm bộ phận chính đợc giới thiệu trên hình 4.9
- Solenoid ( rơ le điện từ có lõi thép động): Bên ngoài ống thép từ, quấn hai cuộn dây cùng chiều: cuộn giữ (Wg) đợc trực tiếp nối mát, cuộn hút (Wh) nối mát qua các cuộn dây động cơ điện Trong lòng ống thép là lõi thép, có thể dịch chuyển dọc trong ống thép Một đầu lõi thép gắn đĩa đồng (tiếp điểm động), đầu kia nối với nạng gạt của khớp truyền lực
- Nút khởi động (3), có thể đợc thay thế bằng một rơ le điện từ có cặp tiếp điểm luôn
mở
* Nguyên lý:
Khi khởi động, bật (2) sau đó ấn nút (3) (hoặc xoay chìa khoá điện về vị trí START), có dòng điện đi qua 2 cuộn (Wh) và (Wg) (lúc này đĩa 7 và đĩa 8 cha tiếp xúc) Dòng điện này có tác dụng tạo lực từ hoá hút lõi thép từ, dịch chuyển sang phải (theo chiều hình vẽ) Đầu trái lõi thép, thông qua nạng gạt, đa khớp truyền lực (trong đó có bánh răng khởi động) ra ăn khớp với vành răng bánh đà Đồng thời, đầu phải lõi thép
đóng các tiếp điểm (7), (8) Khi (7) và (8) tiếp xúc, mạch động cơ điện đợc nối: (+) ắc quy → (8) → (7) → Wkt → cuộn rô to → M → (-) ắc quy; cuộn Wh bị nối tắt, chỉ còn dòng qua Wg (3 ữ 4 A) cũng đủ giữ tiếp điểm đóng, nhờ đó tiết kiệm đợc điện năng của ắc quy, làm thuận lợi cho quá trình khởi động
Dòng điện qua Wh có trị số lớn ( 30 ữ 45 A), vì vậy cho dòng điện này tiếp tục đi qua mạch Wkt của động cơ điện, làm cho trục động cơ điện xoay đi một góc nhỏ, tạo
điều kiện cho bánh răng khởi động có thể tự lựa tốt hơn trong quá trình vào ăn khớp với các răng trên bánh đà
4.2.3 Sơ đồ nguyên lý hệ thống khởi động xe TOYOTA
1 Máy khởi động loại thông thờng
Hình 4.10 Sơ đồ HTKĐ xe TOYOTA loại thông thờng
a) Cấu tạo
Hệ thống khởi động điện điều khiển gián tiếp, với máy khởi động loại thông thờng, gồm các bộ phận chính nh hình 4.10: ắc quy để cấp điện cho các cuộn dây rơ le và động cơ điện; cầu chì để bảo vệ mạch điện khởi động; khoá điện, công tắc khởi
động để đóng, cắt dòng điện của ắc quy đến các cuộn dây rơ le; máy khởi động gồm: rơ
le kéo (solenoid) để đa bánh răng khởi động ra ăn khớp vành răng bánh đà, đồng thời
đóng điện từ ắc quy vào động cơ điện một chiều; động cơ điện một chiều để biến điện năng thành cơ năng; khớp truyền lực để truyền mô men từ rô to động cơ điện đến bánh
đà
b) Nguyên lý làm việc
Khi khoá điện ở vị trí START ( xe hộp số tự động A/T thì công tắc khởi động trung gian phải đóng, nghĩa là cần số đang số “ Mo” hay ở vị trí đỗ xe), có dòng điện đi:
từ cực (+) ắc quy → khoá điện → cực 50 vào rơ le máy khởi động và chia hai nhánh:
Trang 9* Nhánh 1: qua cuộn dây Wg → M→ (-) ắc quy, với dòng điện từ 3ữ 4 (A)
* Nhánh 2: qua cuộn dây Wh→Wkt → rô to → M→ (-) ắc quy, với dòng điện
từ 30 ữ 40(A)
Khi dòng điện vào cuộn dây Wh và Wg tạo ra từ trờng mạnh, hút lõi thép về phía trái ( chiều trên hình vẽ), thông qua nạng gạt, đa khớp truyền lực cùng bánh răng khởi
động ra ăn khớp với bánh đà, đồng thời tiếp điểm đóng cực (30) với các cuộn dây động cơ điện Lúc này dòng điện lớn đi từ (+) của ắc quy → cực 30→ tiếp điểm→ cực C→
Wkt → rô to → M → (-) ắc quy, làm quay rô to máy khởi động, thông qua khớp truyền lực, làm quay trục khuỷu động cơ để khởi động
Khi thôi khởi động, khoá địên ON, dòng điện không vào cuộn Wh và Wg nữa, lõi thép cùng tiếp điểm trở về vị trí ban đầu nhờ lực đẩy của lò xo hồi vị, đồng thời bánh răng máy khởi động cũng đợc tách khỏi vành răng bánh đà, kết thúc khởi động
2 Máy khởi động loại giảm tốc
a) Cấu tạo
Máy khởi động loại giảm tốc ( còn gọi là máy khởi động hai tầng), có công suất
từ 1.0 ữ 2.7 kw đợc sử dụng trên các xe Toyota Hiace; Land cruiser động cơ xăng hoặc
điêzen Cấu tạo của máy khởi động loại này đợc giới thiệu trên hình 4.10, gồm các bộ phận chính:
- Một công tắc từ (solenoid) tơng tự loại thông thờng, chỉ khác là không dùng nạng gạt,
mà dùng đũa đẩy, lò xo và viên bi cầu để đẩy khớp truyền lực, đa bánh răng khởi động
ra ăn khớp với vành răng bánh đà
- Một mô tơ (động cơ điện) cao tốc có kích thớc nhỏ gọn, sinh ra mô men xoắn lớn hơn loại thông thờng, nếu có cùng kích thớc và khối lợng
1.Bánh răng chủ động; 2 Vỏ; 3 Cuộn cảm; 4 Phần ứng;5 Lò xo chổi than;
6.Chổi than; 7 Piston; 8.Công tắc từ; 9 Khớp truyền lực; 10 Bánh răng khởi động
- Các bánh răng giảm tốc: bánh răng chủ động, các bánh răng phụ để giảm tốc độ mô tơ khoảng 3 ữ 4 lần và truyền mô men đến bánh răng khởi động
- Một ly hợp khởi động ( khớp truyền lực) loại cơ khí cỡng bức biểu bi đũa ( mỗi rãnh
đặt hai viên bi đũa )
b) Nguyên lý làm việc :
Sơ đồ nguyên lý làm việc của máy khởi động giảm tốc đợc giới thiệu trên hình 4.12
Hình 4.12 Sơ đồ nguyên lý của HTKĐ dùng máy khởi động giảm tốc
*Khi khoá điện ở vị trí START :
Trang 10- Khi xoay khoá điện sang vị trí START, dòng điện từ ắc quy qua cực 50, đến cuộn giữ
và cuộn kéo Sau đó, từ cuộn kéo, dòng điện qua cực C, đến các cuộn cảm và cuộn ứng Lúc này tốc độ quay của mô tơ thấp, do sự sụt áp trên cuộn kéo, làm dòng điện đến cuộn cảm và cuộn ứng của mô tơ nhỏ Các cuộn giữ và cuộn kéo tạo ra một từ trờng đẩy piston sang trái, ép lò xo hồi vị lại, làm bánh răng khởi động dịch sang trái đến khi nó
ăn khớp với vành răng bánh đà Tốc độ của mô tơ ở giai đoạn này thấp, làm cho cả 2 bánh răng ăn khớp êm.Then hoa xoắn cũng giúp cho bánh răng và vành răng ăn khớp
êm hơn
Dòng điện đi nh sau :
→ Cuộn giữ → Mát.
ắc qui → Khoá điện → Cực 50
→ Cuộn kéo → Cực C → Cuộn
cảm → Phần ứng → Mát.
- Khi công tắc từ và then hoa xoắn đẩy bánh răng vào vị trí ăn khớp hoàn toàn với vành răng bánh đà, đĩa tiếp xúc gắn ở piston đóng công tắc chính bằng cách nối tắt giữa cực
30 và cực C Dòng điện có cờng độ lớn sẽ chạy qua mô tơ khởi động, làm mô tơ quay với mô men lớn hơn.Then hoa xoắn giúp cho bánh răng chủ động ăn khớp chắc chắn hơn với vành răng bánh đà Cùng lúc đó, điện thế ở 2 đầu cuộn kéo bằng nhau, nên không có dòng điện chạy qua và lực từ của cuộn giữ sẽ giữ piston ở đúng vị trí
Dòng điện đi nh sau :
→ Khoá điện → Cực 50 → Cuộn giữ → Mát.
ắc qui
→ Cực 30→ Đĩa tiếp xúc→ Cực C→ Cuộn cảm→ Phần ứng→
Mát.
* Khoá điện ở vị trí ON :
- Xoay khoá điện trở lại vị trí ON từ vị trí STAR, sẽ cắt điện áp cấp cho cực 50 Nếu công tắc chính bị giữ ở vị trí đóng, có một dòng điện chạy từ cực C đến cuộn kéo qua cuộn giữ, dòng điện đi nh sau :
→ Cuộn kéo → Cuộn giữ → Mát
ắc qui, Cực 30, Đĩa tiếp xúc, Cực C
→ Cuộn cảm → Phần ứng → Mát.
Do dòng điện qua hai cuộn dây ngợc chiều nhau, nên lực từ sinh ra do hai cuộn dây
sẽ khử lẫn nhau, tạo điều kiện để lò xo ngắt công tắc chính (tách cực C và cực 30), đồng thời hồi vị bánh răng khởi động về vị trí ban đầu, kết thúc khởi động