MỤC LỤC

MỤC LỤC..0

LỜI NÓI ĐẦU.. 1

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG TRÊN ÔTÔ.. 2

1.1. Công dụng của hệ thống khởi động. 2

1.2. Yêu cầu kỹ thuật đối với hệ thống khởi động. 2

1.3. Phân loại hệ thống khởi động. 3

1.3.1. Hệ thống khởi động bằng tay. 3

1.3.2. Hệ thống khởi động bằng điện. 5

1.3.3. Hệ thống khởi động bằng động cơ thủy lực. 5

1.3.4. Hệ thống khởi động bằng khí nén. 7

CHƯƠNG 2. CÁC BỘ PHẬN CỦA HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG.. 8

2.1. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống khởi động bằng điện. 8

2.2. Động cơ điện khởi động. 9

2.3. Khớp truyền động. 11

2.3.1. Khớp truyền động quán tính. 13

2.3.2. Khớp truyền động cưỡng bức. 14

2.3.3. Khớp truyền động hỗn hợp. 16

2.4. Cơ cấu điều khiển. 16

2.4.1. Phương pháp điều khiển trực tiếp. 16

2.4.2. Phương pháp điều khiển gián tiếp bằng rơle điện từ. 16

2.5. Rơle khóa. 21

2.6. Máy khởi động 24 vôn, rơle chuyển đổi điện áp. 22

CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA MÁY KHỞI ĐỘNG...... 24

3.1. Tính áp suất chỉ thị trung bình p_i 24

3.2. Tính áp suất tổn hao cơ giới trung bình p_m. 25

3.3. Tính công suất tổn hao cơ giới N_m. 25

3.4. Tính công suất máy khởi động. 26

3.5. Tính ắc quy cho máy khởi động. 26

KẾT LUẬN.. 28

TÀI LIỆU THAM KHẢO.. 30

LỜI NÓI ĐẦU

Trên ôtô hiện nay, để động cơ có thể hoạt động được cần phải có một hệ thống khởi động để làm quay trục khuỷu động cơ đến số vòng quay có thể tự làm việc được. Do đó, hệ thống khởi động là một hệ thống rất quan trọng, không thể thiếu trên những chiếc ôtô ngày nay.

Sau khi học xong môn Trang Bị Điện và Điện Tử Động Lực. Chúng  em được giao đồ án môn học nhằm củng cố kiến thức đã học và hiểu hơn các hệ thống khởi động thường sử dụng hiện nay, kết cấu và nguyên lý làm việc của chúng. Trong quá trình làm đồ án, em đã được sự hướng dẫn tận tình của  thầy TS. ……………… để em hoàn thành đồ án Trang Bị Điện và Điện Tử Động Lực này.

Cuộc sống càng ngày càng hiện đại hơn, đầy dủ hơn nên yêu cầu về hệ thống khởi động ngày càng nhỏ gọn, hiệu suất cao…đảm bảo khởi động nhanh, an toàn trong bất kỳ điều kiện hoạt động của động cơ.

Trong quá trình làm đồ án do thời gian hạn hẹp và kiến thức còn nhiều hạn chế nên không thể tránh khỏi thiếu sót mong nhận được những lời đóng góp của quý thầy cô và bạn bè.

Em xin chân thành cảm ơn!

                                                                                 …., ngày … tháng … năm 20…

                                                                              Sinh viên thực hiện

                                                                             ……………….

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG TRÊN ÔTÔ

1.1. Công dụng của hệ thống khởi động

- Hệ thống khởi động đóng vai trò quan trọng nhất trong hệ thống điện của ôtô. Hệ thống khởi động sử dụng năng lượng từ bình ắc quy và chuyển năng lượng này thành cơ năng quay máy khởi động. Máy khởi động truyền cơ năng này cho bánh đà trên trục khuỷu động cơ thông qua việc gài khớp. 

- Trên một số dòng xe, một rơle khởi động được dùng để khởi động mạch điều khiển. Trên xe hộp số tự động có một công tắc khởi động trung gian ngăn trường hợp khởi động xe khi đang cài số. Trên xe hộp số thường có công tắc ly hợp ngăn trường hợp khởi động xe mà không đạp ly hợp. Trên các dòng xe đặc biệt có công tắc an toàn cho phép xe khởi động trên đường đồi dốc mà không cần đạp ly hợp.

1.2. 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 n_kđ.

- Nhiệt độ làm việc không được quá giới hạn cho phép.

- Phải đảm bảo khởi động lại được nhiều lần.

1.3. Phân loại hệ thống khởi động

1.3.1. Hệ thống khởi động bằng tay

- Dùng tay quay, dây kéo hoặc động cơ xăng phụ để quay trục khuỷu động cơ. Phương pháp này đơn giản và tiện lợi, nó ứng dụng trong các động cơ xăng hay diesel cỡ nhỏ vì động cơ lớn, tỉ 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 xupáp nạp hay thải mở. Nếu ta quay trục khuỷu động cơ đến một tốc độ nhất định, khi đóng xupáp lại thì năng lượng tích ở bánh đà sẽ thực hiện việc khởi động cho động cơ.

- 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 (1) quay được nhờ động cơ xăng hai kỳ khởi động (4). Đông cơ được đưa vào làm việc nhờ bộ khởi động điện (5). Momen xoắn từ động cơ khởi động truyền đến động cơ diesel qua bánh răng (3), khớp (2) và cơ cấu tự động nhả khớp (6) đến mặt bích (7) của bánh đà.

1.3.2. Hệ thống khởi động bằng điện

- 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.

1.3.4. Hệ thống khởi động bằng khí nén

- Khi khởi động động cơ, khí nén sẽ được đưa từ máy nén khí (6) đến van phân phối (2) sau khi qua lọc khí (3). Van phân phối (2) được dẫn động 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.

CHƯƠNG 2

CÁC BỘ PHẬN CỦA HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG

2.1. Sơ đồ và nguyên lý làm việc của hệ thống khởi động bằng điện

- Khi bật công tắc khởi động  ở vị trí Start (13) → dòng điện từ (+) Ăcquy → Cầu chì (11) → Rơle (12) → vào đồng thời cuộn kéo (7) và cuộn giữ (8). Dòng  điện qua các cuộn dây tạo ra từ trường, từ hoá lõi thép và sinh ra lực điện từ hút lõi thép sang trái, đồng thời làm quay cần gạt (5), dịch chuyển khớp truyền động (4), đưa vành răng vào ăn khớp với bánh đà. 

- Khi động cơ đã nổ, người lái xe nhả công tắc (13), dòng điện và từ trường

biến mất, các chi tiết trở về vị trí ban đầu dưới tác dụng của lò xo hồi vị.

2.2. 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.

- 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): Bao gồm lõi thép và cuộn dây được đặt trong rãnh của nó. Cuộn dây thường có dạng hình chữ nhật, số vòng dây ít và có tiết diện lớn để chịu được dòng điện rất lớn (Ikđ hơn 600A) đi qua. Các đầu cuộn dây được hàn vào các phiến của cổ góp. Rotor của máy khởi động được đặt trên hai ổ bi lắp ở hai nắp máy.

2.3. Khớp truyền động

- 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.

- 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.

2.3.1. Khớp truyền động quán tính

* Cấu tạo: Như hình 2.7.

- Khi máy khởi động quay: Qua lò xo (4), nó làm quay ống lót (2). Bánh răng (5) đặt trên ống lót, do quán tính sẽ không kịp quay theo, nên sẽ dịch chuyển theo đường ren trên ống lót vào ăn khớp với vành răng bánh đà (6) và tỳ vào vòng tỳ (1). Các va đập xảy ra khi các vành răng vào ăn khớp được giảm chấn nhờ lò xo (4).

- Sau khi động cơ đã được khởi động: Tốc độ vòng của vành răng bánh đà sẽ lớn hơn của bánh răng (5), làm bánh răng tự động chuyển động theo đường ren tách ra khỏi bánh đà.

2.3.3. Khớp truyền động hỗn hợp

Truyền động hỗn hợp là truyền động mà quá trình đưa bánh răng máy khởi động vào ăn khớp với vành răng bánh đà được thực hiện cưỡng bức, còn quá trình ra khớp thì thực hiện tự động như kiểu truyền động quán tính.

2.4. 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.

2.4.1. Phương pháp điều khiển trực tiếp

Có ưu điểm là đơn giản nhưng nó không thể sử dụng khi máy khởi động và ắc quy đặt ở xa người lái, bởi vì đường dây dẫn dài, với dòng tải lớn sẽ gây độ sụt thế lớn và chi phí cho dây dẫn cao.

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.

- 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 đóng khóa điện (1), dòng điện từ ắc quy (8) sẽ đi vào cuộn dây của rơle điện từ (2) mà lõi thép của nó được nối với cần gạt (3). Cuộn dây có điện trở thành nam châm hút lõi thép sang trái, đồng thời làm quay cần (3), dịch chuyển khớp truyền động (4) cùng bánh răng vào ăn khớp với vành răng bánh đà.

- 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 qua cuộn dây của rơle phụ sẽ hút các tiếp điểm của nó đóng chặt lại, cho dòng từ ắc quy đi vào mạch máy khởi động theo hai nhánh song song: Một nhánh là cuộn dây giữ , nhánh thứ hai gồm ba cuộn dây mắc nối tiếp là cuộn hút, cuộn kích thích và cuộn dây phần ứng của máy khởi động.

+ Dòng điện đi qua các cuộn dây của rơle khởi động sẽ hút lõi thép của nó sang trái, ép đĩa đồng nối tắt các tiếp điểm lại, đưa 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 của mạch đánh lửa.

2.5. Rơle khóa

- Rơle khóa gồm hai phần chính: Phần thứ nhất là rơle điện từ với hai cuộn dây O và B quấn quanh trên lõi thép và cặp tiếp điểm thường đóng (7). Phần thứ hai là bộ chỉnh lưu cầu bốn điod bán dẫn (3) để 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.

2.6. Máy khởi động 24 vôn, rơle chuyển đổi điện áp

- Trên các động cơ ôtô máy kéo có công suất lớn, để tăng công suất máy khởi động người ta tăng thế hiệu làm việc của nó lên 24 [V]. Trong khi đó máy phát và các thiết bị tiêu thụ điện khác đa số vẫn giữ nguyên điện áp làm việc 12 [V]. Điều đó đòi hỏi phải thay đổi sơ đồ nối dây hoặc lắp thêm một bộ phận đặc biệt gọi là rơle chuyển đổi điện áp. Rơle này có nhiệm vụ:

+ 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 xong, chuyển về đấu song song hai bình ắc quy với nhau và với máy phát để có điện áp 12 [V] cung cấp cho các phụ tải khác và để máy phát nạp điện cho chúng.

CHƯƠNG 3

TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA MÁY KHỞI ĐỘNG

3.1. Tính áp suất chỉ thị trung bình p_i

Ta có:

- p_i [N/m²] : Áp suất chỉ thị trung bình

- p_a [N/m²] : Áp suất cuối quá trình nạp

Đối với động cơ bốn kỳ không tăng áp: p_a = (0,8¸0,9).p_k

Với p_k [N/m²] là áp suất môi chất ở trước xupáp nạp

Đối với động cơ không tăng áp có thể coi gần đúng: p_k » p₀ = 0,1 [MN/m²] = 10⁵ [N/m²]

Chọn p_a = 0,8.p_k = 0,8.10⁵ [N/m²]

Thay các giá trị vào biểu thức (3.1), ta có: p_i = 1078270,92 [N/m²].

3.2. Tính áp suất tổn hao cơ giới trung bình p_m

Ta có:

p_m = (1 - η_m).p_i                                                                                       (3.3)

Thay các giá trị vào biểu thức (3.3) ta có :

p_m = (1- 0,63). 1078270,92 = 398960,24 [N/m²].

3.4. Tính công suất máy khởi động

- Công suất cần thiết để khởi động:

Vậy : N_đc = 1071,02 ¸ 1147,51 [w].

- Với: N_đc 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:

+ Công suất   : 1,2 [kw]

+ Điện áp       : 12 [V]

+ 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]

3.5. Tính ắc quy cho máy khởi động

Ta có:

+ Q [Ah] : Dung lượng ắc quy khi khởi động

+ I_p [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.

+ t_p [giờ] : Thời gian phóng điện của ắc quy. Với 10 lần khởi động, thời gian khởi động mỗi lần từ 5¸10 [s], ta có:

t_p = 50 ¸ 100 [s]. Chọn t_p = 100 [s].

Từ phương trình (3.9) ta có: Q = 19,72  [Ah]

- 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: Q_ăq = 19,72 . 2 = 39,44 [Ah].

- Chọn ắc quy cho xe ôtô du lịch với các thông số sau:

+ Loại             : DIN45

+ Số lượng     : 1 bình

+ Điện áp       : 12 [V]

KẾT LUẬN

Thông qua đồ án môn học lần này, em đã hiểu hơn về các hệ thống khởi động, nguyên lý làm việc cũng như ưu nhược điểm của từng loại hệ thống khởi động. Biết được cấu tạo của một hệ thống khởi động điện, các bộ phận chính của nó. Ngoài ra em còn ứng dụng vào việc tính toán và lựa chọn hệ thống khởi động theo số liệu mà đồ án được giao.

Hiện nay, công nghệ trên ôtô ngày càng phát triển và hiện đại hơn. Do vậy việc tìm hiểu chuyên sâu một hệ thống trên ôtô thông qua đồ án môn học lần này mà tiêu biểu là hệ thống khởi động là một bài học rất quý giá đối với em cũng như phát triển thêm kiến thức về chuyên ngành cho mình.

Em xin chân thành cảm ơn!

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. Nguyễn Văn Chất (2006), Giáo trình trang bị điện ôtô, NXB Giáo dục, Hà Nội.

[2]. PGS-TS.Đỗ Văn Dũng (2007), Hệ thống điện và điện tử trên ôtô hiện đại - Hệ thống điện động cơ, TP Hồ Chí Minh.

[3]. ThS.Phạm Quốc Thái (2009), Trang bị điện và điện tử trên động cơ đốt trong, Giáo trình nội bộ Đại học Bách khoa Đà Nẵng.

[4]. GS-TS.Nguyễn Tất Tiến (2000), Nguyên lý động cơ đốt trong, NXB Giáo dục, Hà Nội.

[5]. TS.Nguyễn Hoàng Việt (2000), Trang bị điện và điện tử trên ôtô, Giáo trình nội bộ Đại học Bách khoa Đà Nẵng.

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"