Tài liệu Hệ thống khởi động điện ôtô (Hỗ trợ dowload tài liệu zalo 0587998338)

MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU.................................................................................................1 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MÁY KHỞI ĐỘNG ĐIỆN......................2 1.1 CHỨC NĂNG CỦA MÁY KHỞI ĐỘNG ĐIỆN:......................................2 1.2 CÁC YÊU CẦU KĨ THUẬT ĐỐI VỚI MÁY KHỞI ĐỘNG ĐIỆN:.........3 1.3 CÁC LOẠI MÁY KHỞI ĐỘNG ĐIỆN:.....................................................4 1.3.1 Loại giảm tốc:...........................................................................................4 1.3.2 Máy khởi động loại thông thường :..........................................................5 1.3.3 Máy khởi động loại bánh răng hành tinh:................................................5 1.3.4 Máy khởi động PS (Mô tơ giảm tốc hành tinh-rôto đoạn dẫn):...............6 CHƯƠNG II: CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÍ LÀM VIỆC CỦA MÁY KHỞI ĐỘNG ĐIỆN........................................................................................7 2.1 CẤU TẠO CHUNG CỦA MÁY KHỞI ĐỘNG ĐIỆN:.............................7 2.2 SỰ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG:................................8 2.2.1 Sự hoạt động của hệ thống khởi động trên ôtô hộp số thường:................8 2.2.2 Sự hoạt động của hệ thống khởi động trên ôtô hộp số tự động:...............9 2.3 NGUYÊN LÍ LÀM VIỆC CỦA MÁY KHỞI ĐỘNG LOẠI THƯỜNG: 10 2.3.1 Công tắc đánh lửa ở vị trí khởi động (“ ST “):.......................................10 2.3.2 Bánh răng và vành răng bánh đà được ăn khớp:....................................11 2.3.3 Công tắc đánh lửa ở vị trí mở “ON” :....................................................12 CHƯƠNG III: PHÂN TÍCH KẾT CẤU CỦA MỘT SỐ CHI TIẾT CHÍNH TRONG MÁY KHỞI ĐỘNG........................................................13 3.1 ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHỞI ĐỘNG:..............................................................13 3.1.1 Phần cảm:...............................................................................................13 3.1.2 Phần ứng và ổ bi:....................................................................................14 3.1.3 Chổi than và giá đỡ chổi than:................................................................15 3.2 CÔNG TẮC TỪ:.......................................................................................20 3.3 KHỚP TRUYỀN ĐỘNG:.........................................................................20 3.3.1 Khớp truyền động quán tính:..................................................................23 3.3.2 Khớp li hợp một chiều:...........................................................................24 3.3.3 Cấu tạo của khớp li hợp một chiều ( hành trình tự do ) kiểu bi đũa:......24 3.3.4 Rơle cài khớp :.......................................................................................25 CHƯƠNG IV: CÁC HỎNG HÓC THƯỜNG GẶP, CÁCH KIỂM TRA VÀ PHƯƠNG PHÁP KHẮC PHỤC MÁY KHỞI ĐỘNG........................27 4.1 CÁC HỎNG HÓC THƯỜNG GẶP:.........................................................27 4.2 KIỂM TRA VÀ SỬA CHỮA MÁY KHỞI ĐỘNG:................................28 4.2.1 Cổ góp và chổi than của động cơ khởi động:........................................28 4.2.2 Trục rôto:................................................................................................28 4.2.3 Khe hở giữa trục rôto và bạc lót:............................................................28 4.2.4 Cụm bánh răng:......................................................................................28 4.2.5 Công tắc (khóa) khởi động:....................................................................28 4.2.6 Cuộn dây kích từ :..................................................................................28 4.2.7 Kiểm tra cuộn hút, cuộn giữ:..................................................................29 TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................30 ii 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. 1 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. 2 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 3 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. 4 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. 5 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 . 6 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. 7 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. 8 + 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. 9 + 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 Công tắc máy Cuộn giữ Mát Cuộn hút Cọc C Cọc 50 Cuộn dây kích từ Phần ứng Mát Hình 2-5.Sơ đồ nguyên lí hoạt động của máy khởi động khi công tắc đánh lửa ở vị trí khởi động. 10 + 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 50 Cọc 30 Bản tiếp xúc Cuộn giữ Ăc quy Cọc C 11 Mát Cuộn kích từ Phần ứng Mát 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 Cọc 30 Bản tiếp xúc Cuộn giữ Mát Cọc C Cuộn kích từ 12 Rôto Mát + 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: 13 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 14  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. 15 + 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 ). 16 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. 17 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: 18