Hệ thống khởi động điện ôtô - Nghiên cứu máy khởi động loại thông thường

MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU Trên thị trường Việt Nam hiện nay có rất nhiều loại, nhiều kiểu ôtô. Sự đa dạng về chủng loại, đặc biệt là tính hiện đại về kết cấu,. Nhìn chung sự khác biệt của những ôtô mới, hiện đại so với những ôtô 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 quá trình khai thác và vận hành, đồng thời thuận tiện và cải thiện tiện nghi cho con người trong quá trình sủ dụng, ở những ôtô 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 ôtô hiện đại thực hiện các chức năng có quan hệ mật thiết và tác động rang buộc lẫn nhau. Các thiết bị điện lắp đặt trên ôtô 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 : “ NGHIÊN CỨU MÁY KHỞI ĐỘNG LOẠI THÔNG THƯỜNG ”. Đó là loại máy khởi động được dung phổ biến với các dòng xe đời cũ. Mặc dù em đã rất cố gắng, nhưng thời gian, kiến thức và kinh nghiệm thực tế có hạn nên trong quá trình làm và hoàn thiện đồ án sẽ không tránh khỏi thiếu 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 thầy giáo Lê Đức Hiếu đã tận tình hướng dẫn cho em hoàn thành nhiệm vụ. CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ MÁY KHỞI ĐỘNG ĐIỆN Việc khởi động động cơ có lẽ là chức năng quan trọng nhất của hệ thống điện ôtô. 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 ĐIỆN: Ôtô muốn khởi động được thì đầu tiên phải bằng cách nào đó làm cho trục khuỷu của động cơ ôtô quat được với tốc độ khoảng (60÷80) vòng/phút.Tương ứng với tốc độ này,máy phát điện của ôtô mới phát ra đủ năng lượng điện tạo ra tia lửa điện trên đầu bugi đốt cháy hỗn hợp công tác trong xylanh, lúc đó động cơ ôtô mới bắt đầu sinh công. Để thực hiện quay trục khuỷu của động cơ ôtô, có thể dùng tay quay hoặc dùng một động cơ điện.Tất cả các thiết bị đi kèm theo động cơ điện để thực hiện khởi động động cơ ôtô bằng phương pháp điện gọi là hệ thống khởi động điện. Máy khởi động có chức năng quay trục khuỷu động cơ ôtô đạt tớ một trị số tốc độ nhất định để động cơ ôtô có thể làm việc tư lập được. Khi động cơ ôtô đã hoạt động, thì coi như máy khởi động đã hoàn thành nhiệm vụ, nó sẽ thôi không làm việc nữa và được nghỉ suốt trong quá trình ôtô còn nổ máy. Hình 1-1. Phần máy khởi động được tô màu da cam. 1.2 CÁC YÊU CẦU KĨ THUẬT ĐỐI VỚI MÁY KHỞI ĐỘNG ĐIỆN: Do tính chất, đặc điểm và chức năng của máy khởi động như trên, những yêu cầu kĩ thuật cơ bản đối với máy khởi động điện 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 ôtô đạt tốc độ quay nhất định. + Khi động cơ ôtô đã làm việc,phải cắt được khớp truyền động của máy khởi động ra khỏi trục khuỷu của động cơ ôtô. + Có thiết bị điều khiển từ xa khi thực hiện khởi động động cơ ôtô(nút bấm hoặc khóa khởi động) thuận tiện cho người sử dụng. Công suất tối thiểu của máy khởi động điện 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 của động cơ khi khởi động, vòng/phút.Với trị số tốc độ này, động cơ ôtô phải làm việc 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, khoảng thời gian giãn cách giữa hai lần khởi động liên tiếp không quá 60s.Trị số nmin phụ thuộc vào loại động cơ. số lượng xylanh có trong động cơ và nhiệt độ của động cơ lúc 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 ôtô trong quá trình khởi động , N.m. Mômen cản khởi động của động cơ ôtô bao gồm mômen cản do lực ma sát của các chi tiết có chuyển động tương đối so với động cơ ôtô khi khởi động gây ra và mômen cản khi nén hỗn hợp công tác trong các xylanh của động cơ ôtô. 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 CÁC LOẠI MÁY KHỞI ĐỘNG ĐIỆN: Có 4 loại máy khởi động điện 1.3.1 Loại giảm tốc: Hình 1-2. Máy khởi động loại giảm tốc Máy khởi động loại giảm tốc dùng mô tơ tốc độ cao. Máy khởi động loại giảm tốc làm tăng mô men xoắn bằng cách giảm tốc độ quay của phần ứng lõi mô tơ nhờ bộ truyền giảm tốc. Píttông của công tắc từ đẩy trực tiếp bánh răng chủ động đặt trên cùng một trục với nó vào ăn khớp với vành răng. 1.3.2 Máy khởi động loại thông thường : Hình 1-3. Máy khởi động loại thông thường. 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. Cần dẫn động được nối với thanh đẩy của công tắc từ đẩy bánh răng chủ động và làm cho nó ăn khớp với vành răng. 1.3.3 Máy khởi động loại bánh răng hành tinh: Hình 1-4. Máy khởi động loại bánh răng hành tinh Máy khởi động loại bánh răng hành tinh dùng bộ truyền hành tinh để giảm tốc độ quay của lõi (phần ứng) của mô tơ. Bánh răng dẫn động khởi động ăn khớp với vành răng thông qua cần dẫn động giống như trường hợp máy khởi động thông thường.  1.3.4 Máy khởi động PS (Mô tơ giảm tốc hành tinh-rôto đoạn dẫn): Hình 1-5. Máy khởi động PS Máy khởi động này sử dụng các nam châm vĩnh cửu đặt trong cuộn cảm. Cơ cấu đóng ngắt hoạt động giống như máy khởi động loại bánh răng hành tinh . CHƯƠNG II CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÍ LÀM VIỆC CỦA MÁY KHỞI ĐỘNG ĐIỆN 2.1 CẤU TẠO CHUNG CỦA MÁY KHỞI ĐỘNG ĐIỆN: Ta tìm hiểu loại thông thường: Máy khởi động thông thường bao gồm các thành phần được chỉ rõ hình 2-1. 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 nam châm 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 động ngăn 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 là 0.8, 0.9 và 1KW. Hình 2-1. Cấu tạo máy khởi động loại thông thường. Hình 2-2. Sơ đồ bố trí của hệ thống khởi động điện trên ôtô. 2.2 SỰ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG: 2.2.1 Sự hoạt động của hệ thống khởi động trên ôtô hộp số thường: Hình 2-3. Sơ đồ hệ thống khởi động điện trên ôtô hộp số thường. + Có một dòng thường trực từ accu đến máy khởi động tại chân 30. + Khi xoay công tắc máy START, nếu tài xế quên không đạp Ambraya thì không có dòng tới 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. 2.2.2 Sự hoạt động của hệ thống khởi động trên ôtô hộp số tự động:Hình 2-4. Sơ đồ hệ thống khởi động điện trên ôtô hộp số tự động. + Có một dòng thường trực đến máy khởi động tại chân 30. + Khi xoay công tắc đến vị trí START,nếu tài xế quên không trả số về N hoặc P thì không có dòng xuống máy khởi động.Nếu hệ thống chống trộm được bật thì cũng không có dòng xuống máy khởi động. + Khi hệ thống chống trộm không làm việc,và vị trí số đang ở N hoặc P thì khi công tăc ở vị trí START sẽ có dòng đi từ bình -> cầu chì -> IGSW -> công tắc số N/P -> chân 50 -> mass. 2.3 NGUYÊN LÍ LÀM VIỆC CỦA MÁY KHỞI ĐỘNG LOẠI THƯỜNG: 2.3.1 Công tắc đánh lửa ở vị trí khởi động (“ ST “): Dòng chuyển động: Ăc quy Cuộn giữ Cuộn hút Mát Cuộn dây kích từ Công tắc máy Phần ứng Cọc C Cọc 50 Mát Hình 2-5.Sơ đồ nguyên lí hoạt động của máy khởi động khi công tắc đánh lửa ở vị trí khởi động. + Cường độ dòng điện dòng từ ắc quy qua cực 50 tới cuộn giữ và cuộn hút .Tiếp theo từ cuộn hút , dòng điện dòng qua cực C tới cuộn dây kích từ và cuộn dây phần ứng. + Sụt áp qua cuộn hút ngăn chặn dòng điện tới motor , giữ ở tốc độ chậm. + Lõi hút solenoid kéo khớp dẫn động tới khớp bánh răng chủ động với vành răng bánh đà. Bánh răng xoắn và tốc độ khởi động chậm của motor giúp cho việc gài răng được êm dịu. 2.3.2 Bánh răng và vành răng bánh đà được ăn khớp: Dòng chuyển động: Công tắc máy Cọc 30 Cọc 50 Cọc C Cuộn kích từ Bản tiếp xúc Phần ứng Cuộn giữ Mát Mát Ăc quy Hình 2-6. Sơ đồ nguyên lí hoạt động của máy khởi động khi bánh răng và vành bánh đà ăn khớp. + Khi bánh răng đã được ăn khớp , bản tiếp xúc trên lõi hút trên bộ chuyển mạch chính đóng , nối giữa cực 30 và cực C . + Cường độ dòng điện lớn tới motor và nó quay với momen xoắn lớn hơn ( năng lượng khởi động ). Cường độ dòng điện không lưu động lâu trên cuộn hút . Lõi hút được giữ ở một vị trí bằng lực từ của cuộn giữ. 2.3.3 Công tắc đánh lửa ở vị trí mở “ON” : Dòng chuyển động: Ắc quy Cuộn hút Cuộn giữ Cọc 30 Cọc C Mát Mát Rôto Cuộn kích từ Bản tiếp xúc + Dòng điện không lưu động lâu ở cực “50” , nhưng phần dư bộ chuyển mạch chính đóng cấp dòng điện dòng từ cực “ C ” qua cuộn hút tới cuộn giữ. + Từ trường trong hai cuộn dây bị cắt và cần đẩy ( lõi hút ) được kéo trở lại bằng lò xo hồi vị. + Cắt dòng điện cao tới motor và bánh răng chủ động được nhả ra từ vành răng bánh đà. + Một lò xo hãm phần ứng. CHƯƠNG III PHÂN TÍCH KẾT CẤU CỦA MỘT SỐ CHI TIẾT CHÍNH TRONG MÁY KHỞI ĐỘNG 3.1 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. Động cơ điện gồm các bộ phận: Hình 3-1. Cấu tạo của động cơ điện. 3.1.1 Phần cảm: Hình 3-2. Cấu tạo phần cảm Chức năng: tạo ra từ trường cần thiết cho động cơ điện.Là chỗ bố trí cuộn dây kích từ và lõi của nó, đồng thời là nơi đi qua của đường sức từ. Cấu tạo: gồm có + Phầncảm + lõi cực. + cuộn dây kích từ. + chổi than. Đặc điểm: + cả vỏ và lõi cực được chế tạo bằng sắt,nghĩa là chúng dễ dàng dẫn từ. + có 3 kiểu đấu dây cuộn kích: nối tiếp, song song và hỗn hợp. + cách điện bằng nhựa chịu nhiệt. 3.1.2 Phần ứng và ổ bi: Hình 3-3. Cấu tạo phần ứng và ổ bi Chức năng: + sinh ra mômen. + giữ động cơ điện quay ở tốc độ cao. Cấu tạo: + phần ứng : cuộn dây, lõi, cổ góp. + ổ bi. Đặc điểm: + 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). 3.1.3 Chổi than và giá đỡ chổi than: Hình 3-4. 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. Cấu tạo: + chổi than. + lò xo chổi than. + giá đỡ chổi than. Đặc điểm: + chổi than được chế tạo bằng hợp kim đồng và cácbon (60%-70% đồng) cho phép dẫn nhiệt tốt và chống mòn. + lực cũa lò xo chổi than ép chổi ngăn rotor quay quá nhanh. + làm rotor dừng ngay khi ngắt đề. Nguyên lý tạo ra mômen trong động cơ điện khở 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 3-5. 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 dường như trở nên ngắn hơn và cố đẩy những đường sức từ gần nó ra xa. Đó là nguyên nhân 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 một khung dây quấn như trên hình sau: Hình 3-6. Khung dây trong từ trường. Khi dòng điện chạy xuyên qua khung dây, từ thông sẽ xuyên qua khung dây.Chiều của đường sức từ sinh ra được xác định bằng qui tắc vặn nút trai.Khi chiều của từ trường trùng nhau, đường sức từ trở nên mạnh hơn ( dày hơn ). Khi chiều của từ trường đối ngược, thì đường sức từ trở nên yếu đi ( thưa hơn ). Hình 3-7. Đường sức từ. Bản chất của đường sức từ thường trở nên ngắn đi và cố đẩy những đường sức từ khác ra xa nó và tạo ra lực. Lực sinh ra trên khung dây cung cấp năng lượng làm quay động cơ điện. Đặt hai đầu khung dây lên điểm tựa để nó có thể quay.Tuy nhiên nó chỉ có thể 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 dây dẫn từ sau đến trước phía cực bắc, trong khi dòng điện chạy từ trước ra sau phía cực nam và duy trì như vậy. Điều đó làm nam châm tiếp tục quay. Hình 3-8. 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 tjeo, người 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 làm phần cảm. Quan hệ giữa cực từ của nam châm và dòng điện chạy qua nó có thể dùng qui tắc bàn tay phải đẻ giải thích. Hướng tất cả bốn ngón tay, trừ ngón tay cái của bàn tay phải theo chiều của dòng điện đi qua cuộn dây. Khi đó, ngón cái sẽ chỉ chiều 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 3-9. Một số chi tiết của động cơ điện thực tế. Cuộn dây phần ứng được quấn như hình trên. Hai đầu của hai khung dây cạnh nhau được hàn với cùng một phiến đồng trên cổ góp. Dòng điện chạy từ chổi than dương đến âm qua các khung dây mắc nối tiếp. Nếu nhìn từ phía bánh răng bendix thì dòng điện có chiều như sau: Hình 3-10. Nhờ sự bố trí các khung dây trong phần cảm và phần ứng mà sinh ra lực từ làm quay phần ứng.Rôto quay theo chiều kim đồng hồ theo qui luật bàn tay trái: để ngón tay cái bàn tay trái thẳng góc với mặt bàn tay.hướng cả bốn ngón tay theo chiều dòng điện.Khi đó, ngón cái sẽ chỉ chiều lực từ. Động cơ điện một chiều được chia làm 3 loại tùy theo phương pháp nối dây: + Loại mắc nối tiếp: phát ra mômen lớn nhất khi bắt đầu quay, được dùng chủ yếu trong máy khởi động. Hình 3-11. + Loại mắc song song: ít dao động về tốc độ, giống như loại dùng nam châm vĩnh cửu. Hình 3-12. + Loại mắc hỗn hợp: có cả đặc điểm của hai loại trên. Thường được dùng để khởi động động cơ lớn. Hình 3-13. Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp có mômen khởi động lớn song có nhược điểm là tốc độ không tải (ωo) quá lớn, ảnh hưởng đến độ bền và tuổi thọ làm việc của động cơ. Động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp tuy mômen khởi động không lớn bằng so với động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp nhưng trị số không tải bé hơn. Khi hệ thống khởi động làm việc, dòng điện khởi động có trị số rất lớn ( từ 150 đến 300 ampe đối với động cơ của xe du lịch, với các động cơ trên xe vận tải dòng điện khơi động có thể đạt tới 1600 ÷ 1800 ampe). Để đảm bảo truyền được công suất từ động cơ điện khởi động sang động cơ ôtô, tránh tổn thất điện áp trên đường dây nối từ ắcquy đến động cơ điện khởi động và ở các chỗ tiếp xúc, yêu cầu điện trở của động cơ điện khởi động phải đủ nhỏ( khoảng 0,02 Ω) , sụt áp ở vùng tiếp xúc giữa chổi than và cổ góp của động cơ điện khởi động cho phép trong khoảng ( 1,5 ÷ 2 )V. Các chổi than tiếp điện của động cơ khởi động thường làm bằng đồng đỏ. 3.2 CÔNG TẮC TỪ: Hình 3-14. Cấu tạo công tắc từ. +Chức năng: kéo và đẩy bánh răng bendix ra nhờ tay gạt khi đề.Có tác dụng như 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, tiếp điểm chính,piston. +Đặc điểm: cuộn hút có kích thước lớn nên sinh ra lực từ lớn hơn cuộn giữ.Cuộn hút và cuộn giữ có chiều và số vòng quay như nhau. 3.3 KHỚP TRUYỀN ĐỘNG: Tỉ số truyền của cặp bánh răng: bánh răng của máy khởi động và vành bánh răng bánh đà của động cơ ôtô thường chọn bằng ( i= 9 ÷ 18 ). Để tránh hiện tượng cắt chân răng ở bánh răng khởi động (bánh răng nhỏ trong máy khởi động ), số răng của bánh răng này thường chọn từ 9 đến11 răng. Để hạn chế kích thước của vành bánh răng bánh đà đối với một số động cơ điện khởi động công suất lớn thường có them bộ truyền bánh răng trung gian.Bộ truyền này có thể là một cặp bánh răng trụ hoặc bộ truyền bánh răng hành trình. Khớp truyền động là cơ cấu truyền mômen từ động cơ điện của máy khởi động đến vành bánh răng bánh đà của động cơ ôtô.Với tỉ số truyền trên bánh răng của máy khởi động phải quay 10 hoặc 20 vòng để kéo vành bánh răng bánh đà quay được một vòng..Khi hoạt động, tốc độ của rôto động cơ điện đạt trị số trong khoảng (2000 ÷ 3000 ) vòng/phút sẽ kéo trục khuỷu của động cơ ôtô quay khoảng 200 vong/phút đủ cho động cơ ôtô khởi động được. Sau khi động cơ đã nổ, số vòng quay độc lập của nó có thể lên đến ( 3000 ÷ 4000 ) vòng/phút.Nếu lúc này bánh răng của động cơ điện trong máy khởi động còn ăn khớp với vành bánh răng bánh đà, rôto của động cơ điện trong máy khởi động sẽ bị cuốn theo với vận tốc (30000 ÷ 40000 ) vòng/phút.Với tốc độ lớn như vậy, lực li tâm do nó tạo ra cực mạnh sẽ làm bung tất ca dây quấn ra khỏi rãnh của rôto và phá hỏng cổ góp của động cơ điện trong máy khở 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: Hình 3-15. 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: Hình 3-16. 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 với vành bánh răng bánh đà khi khởi động và tách nó ra khi động cơ ôtô đã nổnhờ cần gạt 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. 3.3.1 Khớp truyền động quán tính: Cấu tạo của khớp truyền động quán tính được trình bày trên hình sau: Hình 3-17. Cấu tạo khớp truyền động quán tính. 1- đầu chủ động; 2- lò xo; 3,5- vít hãm; 4- ống bị động; 6- ốc hãm; 7- bánh răng; 8- chốt hãm và 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 chủ động 1 nhờ lò xo 2 và hai ốc hãm 3, 5.Vít hãm 3 bắt chặt ống chủ động 1vào trục của rôto 9. Khi công tắc (khóa ) khởi động đóng, rôto của động cơ khởi động quay, do quán tính của đối trọng 10 không cho bánh răng 7 quay theo nên nó phải tiến theo rãnh xoắn để tiến vào ăn khớp với vành bánh răng bánh đà, khi bánh răng 7 tiến sát đến ống chặn 6 thì dừng lại và bắt đầu truyền mômen kéo vành bánh răng bánh đà quay. Sau khi động cơ ôtô đã khởi động được, tốc độ vòng quay của trục khuỷu cùng với vành bánh răng bánh đà tăng vọt ( khoảng 3000 vòng/phút ), lúc này vành bánh răng bánh đà trở thành chủ động kéo bánh răng 7 của khớp truyền động quay theo. Do tỉ số truyền i = 1/10 nên bánh răng 7 quay nhanh hơn ống bị động 4, cho nên nó sẽ chuyển động theo đường ren trở về vị trí cũ và dừng lại nhờ chốt hãm và lò xo 8. Lò xo 2 làm việc ở chế độ xoắn để truyền mômen rất lớn kéo vành bánh răng bánh đà quay, ngoài ra nó còn có nhiệm vụ làm giảm chấn động va đập khi các bánh răng bắt đầu vào ăn khớp với nhau. Ưu điểm của khớp truyền động quán tính là có kết cấu đơn giản, giá thành hạ nhưng các bánh răng phải chịu một lực va đập lớn khi vào ăn khớp với nhau, cho nên loại này chỉ dùng cho những máy khởi động có công suất không quá 1,2 HP. 3.3.2 Khớp li hợp một chiều: 3.3.3 Cấu tạo của khớp li hợp một chiều ( hành trình tự do ) kiểu bi đũa được trình bày như hình sau : Hình 3-18. Cấu tạo khớp li hợp một chiều. 1- ống lót; 2,6- vòng khoá; 3- vòng chặn; 4- lò xo; 5- khớp chặn; 7- lò xo giảm chấn; 8- vòng của bi đũa; 9- vỏ; 10- bi đũa; 11- mayơ của bánh răng; 12- bánh răng khởi động; 13- con đội; 14- lò xo con đội. Khớp truyền động một chiều có thể di chuyển theo rãnh xoắn của trục máy khởi động. Mayơ 8 được lắp trên ống lót 1 có rãnh xoắn bên trong. Mayơ 8 có bốn rãnh hình nêm, trong các rãnh đó có bi đũa 10, các thỏi bi đũa bị ép vào phần hẹp của rãnh bằng con đội 13và lò xo 14. Bánh răng khởi động 12 được lắp đồng tâm với mayơ 11. Khi đóng nguồn cấp cho máy khởi động, mômen được truyền từ ống lót 1 đến mayơ của bánh răng truyền động 11 bằng các bi đũa 10. Khi đó các thỏi bi đũa bị ép chặt giữa mayơ 11 và vòng bi 8. Khi động cơ ôtô đã khởi động được , mayơ của bánh răng khởi động trở thành bị động ( vành bánh răng bánh đà sẽ trở thành chủ động ) , các thỏi bi đũa không bị ép chặt nữa ( được quay tự do) và khớp truyền động trượt ra cắt li hợp. 3.3.4 Rơle cài khớp : Hình 3-19. Sơ đồ của rơle cài khớp. Rơle kéo có hai cuộn dây : cuộn hút 11 (W h ) và cuộn dây giữ 12 (W g ). Khi công tắc ( khóa ) khởi động 3 (K) đóng, rơle khởi động tác động và cặp tiếp điểm 5 đóng. Lúc này, cả hai cuộn dây trên đều có dòng điện chạy qua, từ thông sinh ra trong hai cuộn dây đó tác dụng cùng chiều và có tác dụng hút lõi thép 13. Lúc này đĩa tiếp xúc bằng đồng 8 chưa nối các tiếp điểm 7, 9, và 10 cho nên phần ứng 15 ( M ) và cuộn dây kích từ 16 (Wkt ) được đấu với ăcquy thông qua cuộn hút 11 (Wh), trong trường hợp này tương ứng với K1 kín còn K2 hở, vì vậy trị số điện áp đặt lên động cơ không lớn sẽ làm cho trục động cơ xoay đi một góc nhỏ tạo điều kiện cho bánh răng khởi động có thể tự lựa tốt hơn trong quá trình đi vào ăn khớp với vành bánh răng bánh đà. Khi tiếp điểm 9-10 kín, trong trường hợp này tương úng với K1 và K2 đều kín, cuộn dây hút 11 (Wh) bị nối tắt, động cơ điện khởi động được nối trực tiếp với ăcquy, điện áp đặt lên động cơ khởi động bằng trị số định mức, làm cho quá trình khởi động thực hiện được một cách dễ dàng. CHƯƠNG IV CÁC HỎNG HÓC THƯỜNG GẶP, CÁCH KIỂM TRA VÀ PHƯƠNG PHÁP KHẮC PHỤC MÁY KHỞI ĐỘNG. 4.1 CÁC HỎNG HÓC THƯỜNG GẶP: Hệ thống khởi động trên ôtô có nhiều cụm chi tiết và sơ đồ điện càng phức tạp thì khả năng xảy ra hỏng hóc càng nhiều. Hiện tượng hư hỏng ở máy khởi động thường biểu hiện ở các dạnh sau: + Đóng mạch điện cho máy khởi động nhưng máy khởi động không quay: Hiện tượng này chứng tỏ không có dòng chạy vào máy khởi động, cần phải kiểm tra lại phần nguồn, đường dây nối từ ăcquy tới máy khởi động. Đầu tiên bật công tắc đèn mui xe hoặc đèn chiếu sang bảng đồng hồ. Nếu đèn không sáng hoặc sáng yếu thì chứng tỏ ăcquy không đủ khả năng cung cấp điện cho việc khởi động. Nếu ăcquy tốt, cần kiểm tra và tìm chỗ đứt mạch của dây động lực và dây điều khiển. + Máy khởi động quay chậm, đèn bị giảm độ sáng rõ rệt so với trước lúc khởi động: Nguyên nhân có thể là do cuộn dây kích từ của động cơ khởi động bị ngắn mạch. + Máy khởi động quay nhưng không truyền lực đến trục khuỷu: Gặp hiện tượng trên cần kiểm tra cơ cấu truyền lực từ trục rôto của động cơ khởi động đến trục khuỷu của động cơ ôtô. + Máy khởi động quay nhưng có tiếng va đập: Hiện tượng này là do bánh răng truyền động hoặc vành bánh răng bánh đà trên trục khuỷu ôtô bị hỏng nên khớp truyền động có sự ăn khớp không đều. 4.2 KIỂM TRA VÀ SỬA CHỮA MÁY KHỞI ĐỘNG: Sau khi tháo rời máy khởi động ra khỏi ôtô, cần phải kiểm tra các bộ phận sau của máy khởi động: 4.2.1 Cổ góp và chổi than của động cơ khởi động: Sử dụng thước kẹp để đo đường kính ngoài của cổ góp. Mài nhẵn bề mặt ngoài của cổ góp nếu có lồi lõm. Kiểm tra độ mòn của cổ góp. Sử dụng thước kẹp đo chiều dài dọc tâm chổi than. Thay mới chổi than nếu kết quả đo nhỏ hơn giới hạn, kiểm tra vị trí nứt, vỡ và thay thế nếu cần thiết. Kiểm tra cách điện giá giữ chổi than: đo điện trở cách điện giữ chổi than dương và chổi than âm trên giá giữ chổi than.Kiểm tra lò xo chổi than bằng cách nhìn bằng mắt kiểm tra lò xo không bị yếu hoặc rỉ sét. 4.2.2 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. 4.2.3 Khe hở giữa trục rôto và bạc lót: Dùng tay quay thử trục rôto của động cơ khởi động, rôto phải quay trơn đều và không bị quá lỏng, nếu quá lỏng dùng thước căn lá kiểm tra khe hở giữa trục của rôto và bạc lót. 4.2.4 Cụm bánh răng: Cụm bánh răng phải di động linh hoạt trong rãnh răng trục rôto. Dùng tay vặn thử và kiểm tra khả năng tiếp hợp của cụm bánh răng xem có bình thường hay không, nếu thấy không bình thường thì ơhải thay mới. 4.2.5 Công tắc (khóa) khởi động: Tháo nắp công tắc ra, kiểm tra mặt tiếo xúc của nó có bị cháy hay không, nếu bị cháy không nghiêm trọng có thể dùng rũa và giấy ráp để sửa phẳng sau đó làm sạch bong.Nếu bị cháy nặng thì phải thay mới. 4.2.6 Cuộn dây kích từ : Dùng vol kế để kiểm tra sự thông mạch của cuộn dây kích từ bằng cách đo giữa chổi than và đầu C. Sử dụng máy kiểm tra độ cách điện bật ở thang 500V đo điện trở cách điện của cuộn dây kích từ bằng cách đo từ chổi than đến vỏ máy khởi động. 4.2.7 Kiểm tra cuộn hút, cuộn giữ: + Thử chế độ hút: Công tắc từ còn tốt nếu bánh răng bendix bật ra khi dây 3 được nối: Hình 4-1. Phương pháp thử chế độ hút, chế độ giữ. + Thử chế độ giữ: Giữ nguyên tình trạng như khi thử chế độ hút. Công tắc từ còn tốt nếu bánh răng bendix còn giữ còn được đẩy ra ngoài khi tháo dây thử số 1. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Giáo trình trang bị điện ôtô - Nguyễn Văn Chất. [2]. Webside: www.oto-hui.com [3]. Webside: www.tailieu.vn