CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 Lý do chọn đề tài Theo xu hướng phát triển toàn cầu hóa, nền kinh tế Việt Nam đang bước sang một thời kỳ mới thời kỳ Công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước gắn liền với việc mở rộng quan hệ hợp tác các nước trong khu vực và trên thế giới. Quá trình chuyển đổi này ảnh hưởng rõ rệt đến hoạt động kinh tế cũng như xã hội.Trong đó nhu cầu về giao thông vận tải ngày càng tăng, nhiều hệ thống thiết bị cũ trên ô tô đã dần được thay thế bởi các hệ thống hiện đại. Yêu cầu đặt ra đối với các trường, các cơ sở đào tạo ngành Công nghệ kỹ thuật ô tô chính là trang bị cho người học những kiến thức cơ bản và nâng cao về ô tô cũng như kịp thời cập nhật các nội dung kiến thức mới liên quan đến chuyên ngành.Vì vậy việc trang bị các mô hình, dụng cụ, thiết bị dạy học đầy đủ là vô cùng quan trọng. Nhằm phục vụ cho việc học tập, nghiên cứu và giảng dạy trong khoa Cơ Khí Động Lực, nhóm chúng em lựa chọn đề tài “ Tìm hiểu, thực hiện mô hình Hệ thống khởi động và Sa bàn điện từ phục vụ giảng dạy”.2 Mục tiêu, ý nghĩa của đề tài Đề tài này sau khi hoàn thành sẽ mang đến những lợi ích sau: - Cung cấp các mô hình dạy học hiện đại, phục vụ chop nghiên cứu, học tập của sinh viên khoa Cơ Khí Động Lực.
- Taọ ra sự đồng bộ và hướng đến sự đồng bộ trong việc thiết kế các mô hình, đem lại sự tinh tế, thẩm mỹ cho các mô hình. - Xây dựng được các nội dung hướng dẫn thực hành mang tính chất tích cực và toàn diện hóa người học. Sau khi hoàn thành được các nội dung thực hành, người học sẽ học tập và rèn luyện được nhiều kỹ năng cũng như trau dồi về mặt kiến thức tổng quan và chi tiết của từng hệ thống. Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu của hệ thống khởi động bao gồm hộp điều khiển động cơ Engine ECU, công tắc bàn đạp phanh, công tắc ly hợp, công tắc vị trí số.
Trên cơ sở đó nghiên cứu và thiết kế mô hình hệ thống khởi trên ô tô. Đối tượng nghiên cứu của sa bàn điện từ gồm các module thiết bị trên mô hình. Trên cơ sở đó nghiên cứu và thiết kế mô hình sa bàn điện từ. Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu lý thuyết hệ thống khởi động, các hiện tượn điện từ.
1 - Nghiên cứu sơ đồ mạch điện hệ thống khởi động. - Tham khảo tài liệu các mô hình giảng dạy tại Khoa Cơ Khí Động Lực để cải tiến nội dung cho mô hình phù hợp hơn. - Thu thập thông tin, học hỏi kinh nghiệm từ thầy cô, bạn bè. - Quan sát, thực hiện các mô hình phục vụ giảng dạy.
2 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Hệ thống khởi động 2. Giới thiệu Vì động cơ đốt trong không thể tự khởi động nên cần phải có một ngoại lực để khởi động nó. Để khởi động động cơ, máy khởi động làm quay trục khuỷu thông qua vành răng. Máy khởi động cần phải tạo ra moment lớn từ nguồn điện hạn chế của ắc quy đồng thời phải gọn nhẹ.
Vì lí do này người ta dùng motor điện một chiều trong máy khởi động. Để khởi động động cơ thì trục khuỷu phải quay nhanh hơn tốc độ quay tối thiểu. Tốc độ quay tối thiểu để khởi động động cơ khác nhau tuỳ theo cấu trúc động cơ và tình trạng hoạt động, thường từ 40 - 60 vòng/ phút đối với động cơ xăng và từ 80 - 100 vòng/phút đối với động cơ diesel. Máy khởi động trên động cơ 2.
Các thành phần chính Các thành phần chính trên hệ thống khởi động bao gồm: - Máy khởi động - Hộp điều khiển động cơ ECU - Khóa điện - Công tắc bàn đạp phanh, công tắc ly hợp - Công tắc vị trí số - Hộp cầu chì - Rờ le khởi động - Bình ắc quy 3 Hình 2. Các thành phần chính trên hệ thống khởi động 2. Ắc quy khởi động 2.1 Khái quát về ắc quy Công dụng ắc quy Ắc quy trong ô tô thường được gọi là ắc quy khởi động để phân biệt với loại ắc quy sử dụng ở các lĩnh vực khác. Ắc quy khởi động trong hệ thống điện thực hiện chức năng của một thiết bị chuyển đổi hóa năng thành điện năng và ngược lại.
Đa số ắc quy khởi động là loại ắc quy chì – axit. Đặc điểm của loại ắc quy nêu trên là có thể tạo ra dòng điện có cường độ lớn, trong khoảng thời gian ngắn (510s), có khả năng cung cấp dòng điện lớn (200800A) mà độ sụt thế bên trong nhỏ, thích hợp để cung cấp điện cho máy khởi động để khởi động động cơ. Ắc quy khởi động Ắc quy khởi động còn cung cấp điện cho các tải điện quan trọng khác trong hệ thống điện, cung cấp từng phần hoặc toàn bộ trong trường hợp động cơ chưa làm việc hoặc đã làm việc mà máy phát điện chưa phát đủ công suất (động cơ đang làm việc ở chế độ số vòng quay thấp): cung cấp điện cho đèn đậu (parking lights), radio cassette, CD, các bộ nhớ (đồng hồ, hộp điều khiển…), hệ thống báo động… Ngoài ra, ắc quy còn đóng vai trò bộ lọc và ổn định điện thế trong hệ thống điện ô tô khi điện áp máy phát dao động. Điện áp cung cấp của ắc quy là 6V, 12V hoặc 24V.
Điện áp ắc quy thường là 12V đối với xe du lịch hoặc 24V cho xe tải. Muốn điện áp cao hơn ta đấu nối tiếp các ắc quy 12V lại với nhau. Ắc quy cung cấp điện khi: Động cơ ngừng hoạt động: Điện từ bình ắc quy được sử dụng để chiếu sáng, dùng cho các thiết bị điện phụ, hoặc là các thiết bị điện khác khi động cơ không hoạt động. Động cơ khởi động: Điện từ bình ắc quy được dùng cho máy khởi động và cung cấp dòng điện cho hệ thống đánh lửa trong suốt thời gian động cơ đang khởi động.
Việc khởi động xe là chức năng quan trọng nhất của ắc quy. Động cơ đang hoạt động: Điện từ bình ắc quy có thể cần thiết để hỗ trợ cho hệ thống nạp khi nhu cầu về tải điện trên xe vượt qua khả năng của hệ thống nạp. Cả ắc quy và máy phát đều cấp điện khi nhu cầu đòi hỏi cao. Ắc quy và hệ thống điện Phân loại ắc quy Trên ôtô có thể sử dụng hai loại ắc quy để khởi động: ắc quy axit và ắc quy kiềm.
Nhưng thông dụng nhất từ trước đến nay vẫn là ắc quy axit, vì so với ắc quy kiềm nó có sức điện động của mỗi cặp bản cực cao hơn, có điện trở trong nhỏ và đảm bảo chế độ khởi động tốt, mặc dù ắc quy kiềm cũng có khá nhiều ưu điểm.2 Cấu tạo ắc quy Một bình ắc quy trên ô tô bao gồm một dung dịch acid sunfuric loãng và các bản cực âm, dương. Khi các bản cực được làm từ chì hoặc vật liệu có nguồn gốc từ chì thì nó được gọi là ắc quy chì-acid. Một bình ắc quy được chia thành nhiều ngăn (ắc quy trên ô tô thường có 6 ngăn), mỗi một ngăn có nhiều bản cực, tất cả được nhúng trong dung dịch điện phân. Cấu tạo ắc quy 6 Cấu tạo của một ngăn Cơ sở cho hoạt động của ắc quy là các ngăn của ắc quy.
Các bản cực âm và bản cực dương được nối riêng rẽ với nhau. Các nhóm bản cực âm và bản cực dương này được đặt xen kẽ với nhau và ngăn cách bằng các tấm ngăn có lỗ thông nhỏ. Kết hợp với nhau, các bản cực và tấm ngăn tạo nên một ngăn của ắc quy. Việc kết nối bản cực theo cách này tăng bề mặt tiếp xúc giữa vật liệu hoạt tính và chất điện phân.
Điều đó cho phép cung cấp một lượng điện nhiều hơn. Mặt khác dung lượng của bình ắc quy tăng lên vì diện tích bề mặt tăng lên. Càng nhiều diện tích bề mặt đồng nghĩa với việc ắc quy cung cấp điện nhiều hơn. Cấu tạo một ắc quy đơn Bản cực Bản cực ắc quy được cấu trúc từ một khung sườn làm bằng hợp kim chì có chứa Antimony hay Canxi.
Khung sườn này là một lưới phẳng, mỏng. Lưới tạo nên khung cần thiết để dán vật liệu hoạt tính lên nó, cả ở bản cực âm và bản cực dương. Vật liệu hoạt tính được dán lên ở bản cực dương là chì oxide (PbO2) và ở bản cực âm là chì xốp (Pb). Cấu tạo bản cực Hình 2.
Chất điện phân Chất điện phân Chất điện phân trong bình ắc quy là hỗn hợp 36% acid sulfuric (H2SO4) và 64% nước cất (H2O). Dung dịch điện phân trên ắc quy ngày nay có tỷ trọng là 1.270 (ở 200 C) khi nạp đầy. Tỷ trọng là trọng lượng của một thể tích chất lỏng so sánh với trọng lượng của nước với cùng một thể tích. Tỷ trọng càng cao thì chất lỏng càng đặc.
Một tỷ trọng kế được sử dụng để đo tỷ trọng của dung dịch điện phân. Chất điện phân trong bình ắc quy đã được nạp điện thì mạnh hơn và nặng hơn chất điện phân trong ắc quy đã phóng điện. *Những cẩn trọng khi sử dụng ắc quy: Chất điện phân trong bình ắc quy là hỗn hợp của acid sulfuric và nước. Acid sulfuric thì có tính ăn mòn rất cao và có thể gây thương tích trên da và mắt.
Luôn luôn mang đồ bảo hộ khi tiếp xúc với bình ắc quy. Khi bị dung dịch acid dính vào tay phải rửa ngay bằng nhiều nước, khi văng vào mắt phải rửa bằng nước ngay và khám y tế càng sớm càng tốt. Khi nạp ắc quy, khí Hydrogene được giải phóng vì vậy phải tránh xa ngọn lửa và tia lửa điện nếu không có thể gây ra cháy nổ nghiêm trọng. Vỏ ắc quy Vỏ ắc quy giữ các điện cực và các ngăn riêng rẽ của bình ắc quy.
Nó được chia thành 6 phần hay 6 ngăn. Các bản cực được đặt trên các gờ đỡ, giúp cho các bản cực không bị ngắn mạch khi có vật liệu hoạt tính rơi xuống đáy ắc quy. Vỏ được làm từ polypropylen, cao su cứng, và plastic. Một vài nhà sản xuất làm vỏ ắc quy có thể nhìn xuyên qua để có thể nhìn thấy được mực dung dịch điện phân mà không cần mở nắp ắc quy.
Đối với loại này thường có hai đường để chỉ mực thấp (lower) và cao (upper) bên ngoài vỏ.Vỏ ắc quy Hình 2. Nắp thông hơi Hình 2.