Nghiên Cứu và Thiết Kế Hệ Thống Khởi Động Ô Tô

Tài liệu nghiên cứu Đề tài nghiên cứu và thiết kế mô hình hệ thống khởi động ô tô, tổng hợp lý thuyết và thực hành, cung cấp kiến thức chuyên sâu về .

• Đề tài: Nghiên Cứu và Thiết Kế Hệ Thống Khởi Động Ô Tô

Mục lục chi tiết

• LỜI MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
• 1.1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
• 1.2. Mục tiêu của đề tài
• 1.3. Nội dung đề tài
• 1.4. Phương pháp nghiên cứu
• 1.5. Kết cấu tiêu luận
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ MÁY KHỞI ĐỘNG
• 2.1. CHỨC NĂNG CỦA MÁY KHỞI ĐỘNG
• 2.2. CÁC YÊU CẦU KĨ THUẬT ĐỐI VỚI MÁY KHỞI ĐỘNG
• 2.3. CÁC LOẠI MÁY KHỞI ĐỘNG
• 2.3.1. Loại giảm tốc
• 2.3.2. Máy khởi động loại thông thường
• 2.3.3. Máy khởi động loại bánh răng hành tính
• 2.3.4. Máy khởi động PS (Mô tơ giảm tốc hành tinh-rôto đoạn dẫn)
• 3. CHƯƠNG 3: CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÍ LÀM VIỆC CỦA MÁY KHỞI ĐỘNG
• 3.1. CẤU TẠO CHUNG CỦA MÁY KHỞI ĐỘNG ĐIỆN
• 3.2. HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG
• 3.2.1. Hoạt động của hệ thống khởi động trên ôtô hộp số thường
• 3.2.2. Sự hoạt động của hệ thống khởi động trên ôtô hộp số tự động
• 4. CHƯƠNG 4: PHÂN TÍCH KẾT CẤU CỦA MỘT SỐ CHI TIẾT CHÍNH TRONG MÁY KHỞI ĐỘNG
• 4.1. ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHỞI ĐỘNG
• 4.2. Phần ứng và ổ bi
• 4.3. Chổi than và giá đỡ chổi than
• 4.4. KHỚP TRUYỀN ĐỘNG
• 4.4.1. Khớp truyền động quán tính
• 4.4.2. Khớp li hợp một chiều
• 5. CHƯƠNG 5: CÁC HƯ HỎNG THƯỜNG GẶP, CÁCH KIỂM TRA VÀ PHƯƠNG PHÁP KHẮC PHỤC MÁY KHỞI ĐỘNG
• 5.1. CÁC HƯ HỎNG THƯỜNG GẶP
• 5.2. KIỂM TRA VÀ SỬA CHỮA MÁY KHỞI ĐỘNG
• 5.2.1. Cổ góp và chổi than của động cơ khởi động
• 5.2.2. Khe hở giữa trục roto và bạc lót
• 5.2.3. Cụm bánh răng
• 5.2.4. Công tắc (khóa) khởi động
• 5.2.5. Cuộn dây kích từ
• 5.2.6. Kiểm tra cuộn hút, cuộn giữ
• 6. CHƯƠNG 6: MỘT SỐ MẠCH ĐIỆN HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG CỦA MỘT SỐ HÃNG XE
• 7. CHƯƠNG 7: THI CÔNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG THỰC TẾ
• 8. CHƯƠNG 8: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• 8.1. Hướng phát triển đề tài
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan A Z về nghiên cứu hệ thống khởi động ô tô

Nghiên cứu và thiết kế hệ thống khởi động ô tô là một lĩnh vực trọng tâm trong ngành công nghệ kỹ thuật ô tô. Hệ thống này có nhiệm vụ cơ bản là biến đổi điện năng từ ắc quy khởi động thành cơ năng để quay trục khuỷu của động cơ đến một tốc độ tối thiểu, cho phép chu trình hút - nén - nổ - xả diễn ra tự lập. Theo tài liệu nghiên cứu của sinh viên HUTECH, tốc độ này thường dao động từ 40-60 vòng/phút đối với động cơ xăng và 80-100 vòng/phút đối với động cơ diesel. Một đồ án hệ thống khởi động thành công phải đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật khắt khe: kết cấu gọn nhẹ, lực kéo lớn, hoạt động ổn định và có cơ chế ngắt an toàn khi động cơ đã nổ máy. Việc hiểu rõ các thành phần như máy khởi động điện và rơ le khởi động (solenoid) là nền tảng cho mọi phân tích sâu hơn. Quá trình nghiên cứu không chỉ dừng lại ở lý thuyết mà còn phải tiến hành thi công mô hình thực tế, như đã thực hiện trong đề tài "Nghiên cứu và thiết kế mô hình hệ thống khởi động ô tô", nhằm kiểm chứng và trực quan hóa kiến thức. Các loại máy khởi động hiện nay rất đa dạng, bao gồm loại giảm tốc, loại bánh răng hành tinh và loại PS, mỗi loại có ưu và nhược điểm riêng, phù hợp với từng dòng xe và yêu cầu về hiệu suất. Việc lựa chọn đúng loại máy khởi động là bước đầu tiên trong quá trình thiết kế một hệ thống hiệu quả và bền bỉ.

1.1. Nhiệm vụ và vai trò cốt lõi của máy khởi động điện

Chức năng chính của máy khởi động điện, hay còn gọi là củ đề ô tô, là cung cấp mô-men xoắn ban đầu để quay trục khuỷu. Động cơ đốt trong không thể tự khởi động, nó cần một ngoại lực để vượt qua lực ma sát và lực nén trong xi-lanh. Máy khởi động thực hiện nhiệm vụ này bằng cách sử dụng một động cơ điện một chiều công suất cao, lấy năng lượng từ hệ thống cung cấp điện ô tô, cụ thể là ắc quy. Khi động cơ đạt được tốc độ quay tối thiểu cần thiết, hệ thống đánh lửa và hệ thống nhiên liệu sẽ hoạt động, tạo ra kỳ nổ đầu tiên và động cơ bắt đầu tự duy trì hoạt động. Sau khi hoàn thành nhiệm vụ, máy khởi động sẽ tự động ngắt kết nối với động cơ thông qua khớp một chiều (bendix) để tránh bị hư hỏng do tốc độ cao của động cơ.

1.2. Phân loại các hệ thống khởi động ô tô phổ biến

Các hệ thống khởi động trên ô tô hiện đại có thể được phân loại dựa trên cơ cấu truyền động và thiết kế. Có bốn loại chính được đề cập trong các tài liệu chuyên ngành: 1) Loại thông thường: Bánh răng chủ động nằm trực tiếp trên trục của rôto, quay cùng tốc độ với rôto. 2) Loại giảm tốc: Sử dụng một bộ truyền bánh răng để giảm tốc độ quay của rôto, từ đó làm tăng mô-men xoắn đầu ra, giúp khởi động các động cơ lớn dễ dàng hơn. 3) Loại bánh răng hành tinh: Một biến thể của loại giảm tốc, sử dụng bộ truyền hành tinh nhỏ gọn để đạt được tỉ số truyền lớn và hiệu suất cao. 4) Loại PS (Planetary-Segment Conductor Motor): Sử dụng nam châm vĩnh cửu và cơ cấu bánh răng hành tinh, có kích thước nhỏ gọn và trọng lượng nhẹ. Việc lựa chọn loại nào phụ thuộc vào yêu cầu về công suất, không gian lắp đặt và chi phí.

1.3. Yêu cầu kỹ thuật trong một đồ án hệ thống khởi động

Một luận văn hệ thống khởi động ô tô hay một đồ án thiết kế cần đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật cơ bản. Thứ nhất, công suất máy khởi động phải đủ lớn để thắng được mô-men cản của động cơ ở mọi điều kiện nhiệt độ. Thứ hai, kết cấu phải gọn nhẹ, chắc chắn và có độ tin cậy cao. Thứ ba, phải có cơ cấu tự động ngắt truyền động khi động cơ đã hoạt động để bảo vệ máy khởi động. Thứ tư, hệ thống điều khiển phải đơn giản, an toàn cho người sử dụng, thường là thông qua khóa điện hoặc nút bấm. Cuối cùng, đặc tính máy khởi động phải phù hợp, tức là tạo ra mô-men lớn nhất ở tốc độ thấp và tiêu thụ dòng điện trong giới hạn cho phép của ắc quy. Những yêu cầu này là kim chỉ nam cho toàn bộ quá trình nghiên cứu và thiết kế.

II. Top 3 thách thức trong thiết kế hệ thống khởi động ô tô

Quá trình nghiên cứu và thiết kế hệ thống khởi động ô tô đối mặt với nhiều thách thức kỹ thuật. Thách thức lớn nhất là cân bằng giữa công suất và kích thước. Máy khởi động phải tạo ra một mô-men xoắn cực lớn trong thời gian ngắn, đòi hỏi dòng điện rất cao (có thể lên tới hàng trăm ampe), nhưng lại phải được thiết kế nhỏ gọn để phù hợp với không gian hạn chế trong khoang động cơ. Thách thức thứ hai liên quan đến độ bền cơ khí. Các chi tiết như bánh răng của khớp một chiều (bendix) và vành răng bánh đà chịu lực va đập rất lớn mỗi khi vào khớp. Việc lựa chọn vật liệu và thiết kế biên dạng răng tối ưu để giảm mài mòn và tránh gãy vỡ là một bài toán phức tạp. Thách thức thứ ba là quản lý nhiệt. Dòng điện lớn chạy qua cuộn dây trong thời gian ngắn tạo ra một lượng nhiệt đáng kể, nếu không được tản đi hiệu quả, có thể làm hỏng lớp cách điện và gây chập cháy. Đặc biệt với sự phát triển của hệ thống Start-Stop, máy khởi động phải hoạt động thường xuyên hơn, làm tăng yêu cầu về độ bền và khả năng quản lý nhiệt.

2.1. Bài toán tính toán công suất máy khởi động phù hợp

Việc tính toán công suất máy khởi động là một trong những bước quan trọng và thách thức nhất. Công suất yêu cầu phụ thuộc vào nhiều yếu tố: dung tích xi-lanh, tỉ số nén, loại động cơ (xăng hay diesel), nhiệt độ môi trường, và độ nhớt của dầu bôi trơn. Công thức tính toán phải xác định được mô-men cản trung bình của động cơ trong quá trình khởi động. Một máy khởi động có công suất quá thấp sẽ không thể quay nổi động cơ, đặc biệt trong điều kiện thời tiết lạnh. Ngược lại, một máy có công suất quá lớn sẽ gây lãng phí, làm tăng trọng lượng và yêu cầu một ắc quy khởi động dung lượng lớn hơn. Do đó, việc tính toán chính xác để lựa chọn máy khởi động tối ưu là yếu tố then chốt.

2.2. Vấn đề độ bền và mài mòn của vành răng bánh đà

Sự ăn khớp giữa bánh răng khởi động và vành răng bánh đà là một điểm yếu tiềm tàng về mặt cơ khí. Mỗi lần khởi động là một lần va đập cơ khí mạnh. Nếu sự ăn khớp không chính xác hoặc các bánh răng bị mòn, có thể gây ra tiếng kêu, trượt răng, thậm chí làm mẻ hoặc gãy răng. Thiết kế phải đảm bảo hành trình của bánh răng bendix chính xác để vào khớp hoàn toàn trước khi mô-men lớn được truyền đi. Vật liệu chế tạo và quá trình nhiệt luyện của cả hai bánh răng phải được kiểm soát chặt chẽ để đạt độ cứng bề mặt cao trong khi vẫn giữ được độ dẻo dai của lõi, nhằm chống lại mài mòn và phá hủy do va đập.

2.3. Tối ưu hóa hệ thống cung cấp điện và sụt áp

Một thách thức không nhỏ là đảm bảo hệ thống cung cấp điện ô tô có thể đáp ứng dòng khởi động cực lớn mà không bị sụt áp quá mức. Dòng khởi động có thể từ 150A đến trên 1000A tùy loại xe. Sự sụt áp trên đường dây từ ắc quy đến máy khởi động, tại các điểm tiếp xúc, có thể làm giảm đáng kể công suất thực tế của máy. Do đó, thiết kế phải sử dụng dây dẫn có tiết diện đủ lớn, các đầu cốt nối phải chắc chắn và sạch sẽ. Tình trạng của ắc quy khởi động cũng là yếu tố quyết định. Một ắc quy yếu hoặc không được bảo dưỡng tốt sẽ không thể cung cấp đủ dòng điện, dẫn đến hiện tượng khởi động yếu hoặc không khởi động được.

III. Phương pháp phân tích cấu tạo hệ thống khởi động ô tô

Để thực hiện nghiên cứu và thiết kế hệ thống khởi động ô tô, việc phân tích chi tiết cấu tạo là bước không thể thiếu. Một hệ thống khởi động điển hình bao gồm ba khối chính: nguồn điện (ắc quy), cơ cấu chấp hành (máy khởi động), và mạch điều khiển (khóa điện, rơ le, công tắc an toàn). Trọng tâm của việc phân tích là cấu tạo hệ thống khởi động, cụ thể là máy khởi động. Máy khởi động lại được chia thành các bộ phận nhỏ hơn: động cơ điện một chiều, công tắc từ (solenoid), và cơ cấu truyền động. Động cơ điện chịu trách nhiệm tạo ra chuyển động quay. Công tắc từ thực hiện hai nhiệm vụ đồng thời: đóng mạch điện chính cho động cơ và đẩy cơ cấu truyền động vào ăn khớp với vành răng bánh đà. Cơ cấu truyền động, với khớp một chiều (bendix), có chức năng truyền mô-men và bảo vệ máy khởi động. Hiểu rõ chức năng và sự liên kết của từng chi tiết là nền tảng để có thể chẩn đoán hệ thống khởi động khi có sự cố và đưa ra các cải tiến trong thiết kế.

3.1. Phân tích động cơ điện một chiều và phần ứng

Động cơ điện là trái tim của máy khởi động. Nó thường là loại động cơ một chiều kích từ nối tiếp để tạo ra mô-men khởi động rất lớn. Cấu tạo của nó gồm phần tĩnh (stator) và phần quay (rotor). Stator, hay phần cảm, chứa các cuộn dây kích từ để tạo ra một từ trường mạnh. Rotor, hay phần ứng, bao gồm một lõi thép có rãnh, các cuộn dây phần ứng quấn trong rãnh và một cổ góp. Khi dòng điện từ ắc quy chạy qua chổi than vào cổ góp rồi đến các cuộn dây phần ứng, nó tạo ra một lực điện từ (theo quy tắc bàn tay trái của Fleming) làm cho phần ứng quay. Đặc tính máy khởi động loại này là mô-men xoắn tỉ lệ nghịch với tốc độ, tức là mô-men lớn nhất khi bắt đầu quay, rất phù hợp cho nhiệm vụ khởi động.

3.2. Cấu tạo và hoạt động của rơ le khởi động solenoid

Công tắc từ hay rơ le khởi động (solenoid) là một nam châm điện mạnh mẽ kết hợp với một công tắc cơ khí. Nó có hai cuộn dây: cuộn hút và cuộn giữ. Khi khóa điện được bật sang vị trí START, dòng điện chạy qua cả hai cuộn dây, tạo ra một lực từ mạnh kéo một pít-tông (plunger) di chuyển. Chuyển động của pít-tông này thực hiện hai việc: một là thông qua một cần gạt, nó đẩy bánh răng của khớp một chiều (bendix) ra ăn khớp với vành răng bánh đà; hai là khi pít-tông đi hết hành trình, nó sẽ đóng một cặp tiếp điểm công suất lớn, cho phép dòng điện chính từ ắc quy chạy thẳng vào động cơ điện, làm động cơ quay với toàn bộ công suất.

3.3. Cơ cấu khớp truyền động và vành răng bánh đà

Cơ cấu truyền động có nhiệm vụ truyền mô-men từ trục máy khởi động đến vành răng bánh đà của động cơ và bảo vệ máy khởi động. Thành phần quan trọng nhất là khớp một chiều (bendix). Nó cho phép truyền công suất theo một chiều duy nhất, từ máy khởi động đến động cơ. Khi động cơ đã nổ và quay nhanh hơn máy khởi động, khớp một chiều sẽ "trượt", ngăn không cho động cơ kéo ngược máy khởi động ở tốc độ cao, tránh gây hư hỏng do lực ly tâm quá lớn. Cấu tạo của khớp một chiều thường là loại bi đũa hoặc con lăn, hoạt động dựa trên nguyên lý chèn cơ khí trong các rãnh hình nêm.

IV. Hướng dẫn thiết kế sơ đồ mạch điện khởi động tối ưu

Việc thiết kế một sơ đồ mạch điện khởi động hiệu quả là một phần quan trọng trong nghiên cứu và thiết kế hệ thống khởi động ô tô. Một sơ đồ mạch tốt phải đảm bảo dòng điện được truyền tải với tổn thất thấp nhất và có đủ các cơ cấu bảo vệ, an toàn. Mạch điện khởi động cơ bản bao gồm: ắc quy khởi động, cầu chì chính, khóa điện (công tắc khởi động), các công tắc an toàn (như công tắc vị trí số N/P trên xe số tự động hoặc công tắc chân côn trên xe số sàn), rơ le điều khiển (nếu có), và máy khởi động (bao gồm cả công tắc từ). Sơ đồ cần thể hiện rõ hai mạch riêng biệt: mạch điều khiển và mạch công suất. Mạch điều khiển sử dụng dòng điện nhỏ để kích hoạt công tắc từ. Mạch công suất sử dụng dây dẫn tiết diện lớn để mang dòng điện hàng trăm ampe trực tiếp từ ắc quy đến động cơ điện của máy khởi động. Sử dụng các phần mềm thiết kế mạch điện ô tô giúp quá trình này trở nên chính xác và dễ dàng hơn.

4.1. Nguyên lý làm việc của máy khởi động qua 3 giai đoạn

Nguyên lý làm việc máy khởi động diễn ra qua ba giai đoạn chính, được điều khiển bởi công tắc từ. Giai đoạn 1 (Hút vào): Khi bật khóa START, dòng điện chạy vào cuộn hút và cuộn giữ của solenoid, pít-tông bị hút vào, đẩy bánh răng bendix ra ăn khớp với vành răng. Giai đoạn 2 (Giữ): Khi bánh răng đã vào khớp hoàn toàn, pít-tông đóng tiếp điểm chính, cuộn hút bị ngắt mạch. Lúc này, chỉ có cuộn giữ hoạt động để giữ pít-tông tại vị trí, trong khi dòng điện chính chạy vào động cơ làm nó quay mạnh. Giai đoạn 3 (Nhả về): Khi người lái nhả khóa điện, dòng điện vào cuộn giữ bị ngắt. Lò xo hồi vị sẽ đẩy pít-tông và bánh răng bendix trở lại vị trí ban đầu, đồng thời ngắt tiếp điểm chính, dừng máy khởi động.

4.2. Xây dựng sơ đồ mạch điện khởi động cho xe số tự động

Đối với xe số tự động, sơ đồ mạch điện khởi động có thêm một công tắc an toàn quan trọng là công tắc vị trí số (Transmission Range Switch hoặc Neutral Safety Switch). Công tắc này được mắc nối tiếp trong mạch điều khiển của rơ le khởi động. Nó chỉ cho phép dòng điện đi qua khi cần số đang ở vị trí P (Park) hoặc N (Neutral). Mục đích là để ngăn chặn việc khởi động động cơ khi xe đang gài số, tránh tình trạng xe bị giật tới hoặc lùi một cách nguy hiểm. Sơ đồ phải thể hiện rõ vị trí của công tắc này trong mạch điện, thường là nằm giữa khóa điện và chân điều khiển (chân 50) của công tắc từ.

4.3. Ứng dụng mô phỏng hệ thống khởi động bằng phần mềm

Công nghệ hiện đại cho phép mô phỏng hệ thống khởi động bằng các phần mềm chuyên dụng như MATLAB/Simulink, aCar, hoặc các phần mềm CAD/CAE khác. Việc mô phỏng giúp các kỹ sư và nhà nghiên cứu phân tích đặc tính động học của cơ cấu truyền động, phân tích dòng điện và điện áp trong mạch, và dự đoán hiệu suất của hệ thống trước khi chế tạo nguyên mẫu. Mô phỏng có thể giúp tối ưu hóa các thông số thiết kế, chẳng hạn như số vòng dây của cuộn hút, độ cứng của lò xo, hoặc biên dạng răng. Đây là một công cụ mạnh mẽ để rút ngắn thời gian nghiên cứu, giảm chi phí và nâng cao chất lượng của đồ án hệ thống khởi động.

V. Bí quyết chẩn đoán và bảo dưỡng hệ thống khởi động ô tô

Hoạt động nghiên cứu và thiết kế hệ thống khởi động ô tô không thể tách rời với việc chẩn đoán và bảo dưỡng. Một hệ thống dù được thiết kế tốt đến đâu cũng sẽ gặp phải hư hỏng sau một thời gian vận hành. Việc chẩn đoán hệ thống khởi động đòi hỏi một quy trình logic và khoa học. Các hư hỏng thường gặp bao gồm: máy khởi động không quay, quay yếu, hoặc quay nhưng không kéo được động cơ. Nguyên nhân có thể đến từ nhiều bộ phận khác nhau như ắc quy khởi động yếu, đường dây điện tiếp xúc kém, chổi than mòn, hỏng công tắc từ, hoặc mòn/kẹt khớp một chiều (bendix). Quy trình kiểm tra nên bắt đầu từ những bộ phận đơn giản nhất như kiểm tra điện áp ắc quy, các đầu nối dây, trước khi tiến hành tháo dỡ máy khởi động. Việc bảo dưỡng hệ thống khởi động định kỳ, như làm sạch các đầu cọc bình, kiểm tra độ chặt của dây dẫn, có thể giúp ngăn ngừa nhiều sự cố phổ biến và kéo dài tuổi thọ của hệ thống.

5.1. Quy trình kiểm tra khi máy khởi động không hoạt động

Khi máy khởi động không hoạt động, quy trình kiểm tra tuần tự rất quan trọng. Bước 1: Kiểm tra nguồn điện. Đo điện áp ắc quy khởi động, phải đảm bảo trên 12.4V. Kiểm tra các cọc bình và đầu nối dây xem có bị ăn mòn hay lỏng lẻo không. Bước 2: Kiểm tra mạch điều khiển. Khi có người bật khóa START, lắng nghe xem công tắc từ có phát ra tiếng "tách" không. Nếu không, kiểm tra cầu chì, rơ le khởi động, và các công tắc an toàn. Bước 3: Kiểm tra mạch công suất. Nếu công tắc từ kêu "tách" nhưng động cơ không quay, nguyên nhân có thể do tiếp điểm chính của công tắc từ bị cháy hoặc động cơ điện bên trong bị hỏng (chổi than mòn, cuộn dây chập/đứt). Cần dùng vôn kế để kiểm tra sụt áp trên đường dây công suất.

5.2. Phương pháp kiểm tra cuộn hút và cuộn giữ của solenoid

Để kiểm tra rơ le khởi động (solenoid), cần tháo máy khởi động ra ngoài. Có hai bài kiểm tra chính: kiểm tra chế độ hút và chế độ giữ. Chế độ hút: Nối cọc dương của ắc quy với chân điều khiển (chân 50) và thân máy khởi động với cọc âm. Bánh răng bendix phải được đẩy ra ngoài. Chế độ giữ: Giữ nguyên kết nối như trên, sau đó ngắt kết nối khỏi chân điều khiển. Bánh răng phải giữ nguyên ở vị trí được đẩy ra. Nếu bánh răng không đẩy ra hoặc bị tụt vào ngay, công tắc từ đã bị hỏng và cần được thay thế. Đây là một bước quan trọng trong quy trình chẩn đoán hệ thống khởi động.

5.3. Hướng dẫn bảo dưỡng định kỳ củ đề ô tô hiệu quả

Việc bảo dưỡng hệ thống khởi động giúp tăng độ tin cậy và tuổi thọ. Các công việc bảo dưỡng định kỳ bao gồm: 1) Vệ sinh bên ngoài củ đề ô tô để tránh bụi bẩn và dầu mỡ tích tụ. 2) Kiểm tra và siết chặt các bu-lông bắt máy khởi động vào thân động cơ. 3) Quan trọng nhất là làm sạch và bảo vệ các điểm nối điện, bao gồm cọc bình ắc quy, đầu dây nối vào cọc 30 và cọc 50 của công tắc từ, và dây nối mát. Sử dụng dung dịch chuyên dụng hoặc giấy nhám mịn để làm sạch các bề mặt tiếp xúc, sau đó bôi một lớp mỡ bảo vệ để chống oxy hóa. Việc bảo dưỡng đơn giản này có thể giải quyết phần lớn các trường hợp khởi động yếu do tiếp xúc điện kém.

VI. Tương lai thiết kế hệ thống khởi động Công nghệ Start Stop

Lĩnh vực nghiên cứu và thiết kế hệ thống khởi động ô tô đang có những bước tiến đáng kể, đặc biệt là với sự phổ biến của hệ thống Start-Stop. Công nghệ này tự động tắt động cơ khi xe dừng tạm thời (ví dụ như khi dừng đèn đỏ) và khởi động lại ngay lập tức khi người lái muốn đi tiếp, nhằm mục đích tiết kiệm nhiên liệu và giảm phát thải. Điều này đặt ra yêu cầu hoàn toàn mới cho hệ thống khởi động. Máy khởi động phải có độ bền cao hơn rất nhiều để chịu được số lần khởi động tăng lên gấp hàng chục, thậm chí hàng trăm lần so với hệ thống truyền thống. Nó cũng phải hoạt động êm ái và nhanh chóng hơn để không gây khó chịu cho người lái. Các nhà thiết kế đang phát triển các loại máy khởi động tăng cường, sử dụng động cơ không chổi than, và các giải pháp tích hợp máy khởi động - máy phát (ISG - Integrated Starter Generator) để đáp ứng những yêu cầu khắt khe này. Đây chính là hướng phát triển tất yếu được đề cập trong phần kết luận của nhiều luận văn hệ thống khởi động ô tô hiện đại.

6.1. Ảnh hưởng của hệ thống Start Stop đến thiết kế mới

Hệ thống Start-Stop yêu cầu máy khởi động phải được gia cố ở nhiều bộ phận. Vòng bi và bạc lót phải có khả năng chịu tải tốt hơn. Chổi than được chế tạo từ vật liệu bền hơn để chống mòn. Khớp một chiều (bendix) và cơ cấu bánh răng được thiết kế lại để giảm tiếng ồn và tăng tốc độ ăn khớp. Ngoài ra, hệ thống điện cũng cần được nâng cấp với ắc quy loại AGM (Absorbent Glass Mat) hoặc EFB (Enhanced Flooded Battery) có khả năng nạp xả sâu và chịu được chu kỳ làm việc liên tục, cùng với một cảm biến giám sát trạng thái ắc quy để đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định.

6.2. Xu hướng tích hợp máy khởi động trên xe Hybrid và EV

Trên các dòng xe Hybrid (HEV) và xe điện (EV), vai trò của máy khởi động truyền thống đang dần thay đổi. Nhiều xe Hybrid sử dụng chính mô-tơ điện chính của hệ thống hybrid để khởi động động cơ đốt trong. Cơ cấu này được gọi là máy phát-khởi động tích hợp (ISG), hoạt động cực kỳ êm ái và nhanh chóng. Nó loại bỏ hoàn toàn tiếng ồn đặc trưng của máy khởi động truyền thống. Đối với xe điện hoàn toàn, không có động cơ đốt trong nên không cần hệ thống khởi động theo nghĩa truyền thống. Tuy nhiên, kiến thức về động cơ điện công suất cao, mạch điều khiển công suất và quản lý năng lượng từ nghiên cứu hệ thống khởi động vẫn là nền tảng quý giá cho việc phát triển các hệ thống truyền động điện hiện đại.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG I. GIỚI THIỆU ĐÈ TÀI 10 1.1 LY DO CHON DE TAI 10 1.1 Tính cấp thiết của đề tài 10 1.2 Mục tiêu của đề tài 11 1.3 Nội dung đề tài 11 1.4 Phương pháp nghién CUru.5 Kết cầu tiêu luận 11 CHUONG 2: TONG QUAN VE MAY KHOI DONG 12 2.1 CHUC NANG CUA MAY KHOI DONG: 12 2.2 CÁC YÊU CÂU KĨ THUẬT ĐÓI VỚI MÁY KHỞI ĐỘNG:.3 CÁC LOẠI MÁY KHỞI ĐỘNG.1 Loại giảm tốc: 14 2.2 Máy khởi động loại thông thường 15 2.3 Máy khởi động loại bánh răng hành tính: 15 2.4 Máy khởi động PS (Mô tơ giảm tốc hành tinh-rôto đoạn dẫn):. 16 CHƯƠNG 3: CẤU TẠO VA NGUYEN Li LAM VIEC CUA MAY KHOI DONG 17 3.1 CẤU TẠO CHUNG CỦA MÁY KHỞI ĐỘNG ĐIỆN:.2 HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THÓNG KHỞI ĐỘNG: 18 3.1 Hoạt động của hệ thống khởi động trên ôtô hộp số thường:.2 Sự hoạt động của hệ thống khởi động trên ôtô hộp số tự đông:. 19 CHUONG 4: PHAN TICH KET CAU CUA MOT SO CHI TIET CHINH TRONG MAY KHOI DONG 21 4.1 DONG CO DIEN KHOI DONG: 21 4.2 Phan wng va 6 bi: 22 4.3 Chỗi than và giá đỡ chỗi than: 23 4.3 KHOP TRUYEN DONG: 29 4.1 Khop truyen đồng quán tính: 31 4.2 Khop li hop mOt chidus.scccsssssecssssssssssssnesssssssssesanesasssassnesaees 32 CHUONG 5: CAC HONG HOC THUONG GAP, CACH KIEM TRA VA PHUONG PHAP KHAC PHUC MAY KHOI ĐỘNG.1 CÁC HỎNG HÓC THƯỜNG GẶP:.

2-2- 2c 22+ 2EeE E E E E rsers scre 35 5.2 KIEM TRA VA SUA CHUA MAY KHOI DONG: 35 5.1 Cổ góp và chối than của động cơ khởi động: 35 5.3 khe hở giữa trục roto và bạc lót 36 5.4 Cụm bánh răng: 36 5.5 Công tắc (khóa) khởi động: 36 5.6 Cuộn dây kích tù.2 =2=eE CE E E E E E E E SE E E E E SE E E eE sErcrse 36 5.7 Kiem tra cuôn hut, cuộn giữ: 36 CHUONG 6: MOT SO MACH DIEN HE THONG KHOI DONG CUA 1 SO HANG XE 38 CHU ONG 7: THI CONG MO HiNH HE THONG KHOI DONG THUC TE. 47 CHƯƠNG 8: KÉT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN. Hướng phát triển đề tài 51 TAI LIEU THAM KHAO 52 DANH SÁCH HÌNH ẢNH Hinh 2.1: VỊ trị máy khởi động trong động cơ. Máy khởi động loại øiảm tốc.

Máy khởi động loại thông thường.- -- 1111119252511 1S 1 1221 111kg nen 6 Hình 2. Máy khởi động loại bánh răng hành tĩnh. 5G 5 2 22112222213 £322EEE£222EE£££zzszx 6 Hình 2. Máy khởi đông PS.

Cầu tao máy khởi đông loai thông thường.- 2 2©222£E+2E+£E££+ZE££zz£zzz2 8 Hinh 3. Sơ đồ bó trí của hệ thống khởi động điện trên ôtô. Sơ đồ hệ thống khởi động điện trên ôtô hộp số thường. Sơ đồ hệ thống khởi động điện trên ôtô hộp số tự động.

Cấu tạo của động cơ điện. ¿St St S 51551 11515151151215115121111121111115111111 1x55 12 Hình 4. Cầu tạo phần cảm,. Cầu tao phần ứng vả Ổ Ùị.

Cấu tạo chổi than và øiá đỡ chổi than.-- 2S SE SE5 S5 525235352E5555 555222525 14 Hình 4. Nguyên lí tạo ra từ trường troneg động cơ điện khởi động. Khung dây trong từ trường. Đường sức tỪ.

Đường sức tỪ. Một số chỉ tiết của động cơ điện thực tẾ. Bánh răng bendlix. Phuong phap mac n6i ti6p.

ccceecceccccec ccc cseecsesseseessesesseseeseseeseessesseseseessees 18 Hinh 4. Phuong phap mac sOng SONG. Phương pháp mắc hỗn hợp. Cấu tạo công tặc tỪ.

Cơ cấu truyền động kiểu văng ra. Cơ cấu truyền động kiểu văng vào.- s52 SE21121211112211111 1171111151 ce 21 Hinh 4. Cầu tao khớp truyền đông quán tính. Câu tạo khớp li hợp một chiễu.

Sơ đồ của rơle cải khớp. Phương pháp thử chế độ hút, chế độ øiữ.1; Mạch khởi động Mazda 6 20]Ũ. 0001222112311 1 111111111 kg ng xnxx 29 Hinh 62: Mạch khởi động Ford Eocus 20 ÍŨ. cc ccccecccccceeetteesecseceeeusenneess 30 Hình 63: — Mạch khỏi động Huyndai Azera 20 LŨ.4: Mạch khởi động Suzuki Kizashi FWD 2010.5: Mạch khởi động Kia Rondo 20 lÔ.

c1 111111 SS SH S1 SE 1 1S 1151111111115 22 34 Hinh 6.6: Mạch khởi động Cadillac DTS 20 lÔ.7: Mạch khởi động Nissan-Datsun Iruck Rogue 2WD 20l0.2: — Công tắc chia khóa. 38 Hình 73: — Rơ le điện.11112211111211 1 1112111111 1111121602111 11221611211 k cung 38 Hình 74: May khoi d6ng.oo cece cece cccensccecnsceccesecccssseccessscecsssessetesessntteseeess 38 Hình 7.5: Lắp ráp mô hình hệ thống khởi động.6: Dau day hé théng khoi Ong. ees ess eesecssessessteseeeessesateesseseeseees 38 CHUONG 1. GIOI THIEU DE TAI 1.1 LY DO CHON DE TAI 1.1 Tính cấp thiết của đề tài Trong ngành cơ khí nói riêng thì việc phát triển nhất là động cơ ô tô, ô tô là một loại xe có cầu tạo rất phức tạp với rất nhiều các hệ thống các bộ phận khác nhau.

Thân máy là một trong những cơ cấu quan trọng của ô tô, nó không thể thiếu được ở bất cứ một động cơ nào, nó có nhiệm vụ là bộ phận đùng để lắp đặt và bố trí hầu hết các cụm chi tiết của động cơ như: xilanh, nhóm trục khuýu, nhóm pistong, thanh truyền, trục cam, bơm nhiên liệu, bơm dâu, bơm nước. Do động cơ đốt trong không có khả năng tự khởi động nên cần một ngoại lực để quay và giúp nó đạt số vòng tua nhất định đề khởi động. Trong số rất nhiều các phương pháp, hiện nay trên ô tô sử dụng một mô tơ điện được nỗi với một công tắc từ đề điều khiển một bánh răng ra vào ăn khớp với vành răng sân trên bánh đà. Đó chính là máy khởi động hay củ đề.

Máy khới động phải sinh ra một mômen lớn từ nguồn năng lượng hạn chế của ắc quy. Đồng thời nó cũng phải gọn nhẹ. Vì những lý đo đó người ta sử dụng một mô tơ DC kích từ nối tiếp (motor điện một chiều). Động cơ khởi động nếu chưa thực hiện được 4 chu kỳ hoạt động: hút, nén, no, xa một cách liên tục.

Bước đầu tiên là quay động cơ và tạo ra kỳ cháy ban đầu. Vì vậy mô tơ khởi động phải quay được động cơ ở tốc độ nhỏ nhất mà có thể gây ra sự cháy ban dau. Tốc độ quay tối thiêu để khởi động một động cơ khác nhau, phụ thuộc vào cầu tạo của động cơ và các điều kiện hoạt động, nhưng thông thường từ 40-60 v/p với động cơ xăng và 80-100 v/p với động cơ diesel. Nhưng với động cơ dùng trên ô tô con số nó lớn gấp khoảng 10 lần.

Và sau thời gian tìm hiểu suy nghĩ và với gợi ý của giảng viên hướng dẫn cũng như nhận thấy tầm quan trọng của một kỹ sư trong tương lai thì chúng em quyết định chọn đề tài “Khảo sát hệ thống khởi động trên ô tô”.2 Mục tiêu của đề tài Đề tài giúp sinh viên ngành ô tô củng cô lại các kiến thức đã được học trước đó, tông hợp và nâng cao kiến thức chuyên ngành cũng như kiến thức ngoài thực tế xã hội. Đề tài về “Khảo sát hệ thống khởi động trên ô tô” không chỉ giúp chúng em tiếp cận thực tế mà còn trở thành nguồn tài liệu đề cho sinh viên các khóa sau có thêm tải liệu nghiên cứu, học tập.3 Nội dung đề tài + Tìm hiểu chung về nghiên cửu và thiết kế hệ thống khởi động trên ô tô. + Nghiên cứu và thiết kế sơ đồ mạch điện hệ thống khởi động trên ô tô. + Thi công mô hình hệ thống khởi động ô tô.4 Phương pháp nghiên cứu Đề tài được hoàn thành em đã kết hợp nhiều phương pháp nghiên cứu.

Trong đó đặc biệt là phương pháp tham khảo tài liệu từ trên mang va từ tài liệu của nhà trường, thu thập thông tin từ nhiều nguồn khác nhau từ đó tìm ra những ý tưởng phù hợp để hoàn thành.5 Kết cầu tiêu luận Bài gồm 8 chương + Chương l: Giới thiệu đề tài + Chương 2: Tổng quan về máy khởi động + Chương 3: Câu tạo và nguyên lí làm việc của máy khởi động + Chương 4: Phân tích kết câu của một số chỉ tiết chính trong máy khởi động + Chương 5: Các hư hỏng thường gặp, cách kiểm tra và phương pháp khắc phục máy khởi động + Chương 6: Một số mạch điện hệ thống khởi động của một số hãng xe + Chương 7: Thị công mô hình hệ thống khởi động thực tế + Chương 8: Kết luận và hướng phát triển đề tài CHUONG 2: TONG QUAN VE MAY KHOI DONG 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 chuyền cơ năng qua bánh răng tới bánh đà trên trục khuỷu động cơ. Trong qua 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 CHỨC NĂNG CỦA MÁY KHỞI ĐỘNG: Ôtô muốn khởi động được thi 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 buøi đốt cháy hỗn hợp công tác trong xylanh, lúc đó động cơ ôtô mới bắt đầu sinh công. Đề thực hiện quay trục khuýu 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 đề 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 khuýu động cơ ôtô đạt tớ một trị số tốc độ nhất định đề động cơ ôtô có thể làm việc tư lập được. Khi động cơ ôtô đã hoạt động, thi coi như máy khởi động đã hoàn thành nhiệm vụ, nó sẽ thôi không làm việc nữa và được nghỉ suôt trong quá trình ôtô còn nô máy.1: VỊ trị máy khởi động trong động cơ 2.2 CAC YEU CAU KI THUAT DOI VOI MAY KHOI DONG: Do tính chất, đặc điểm và chức năng của máy khởi động như trên, những yêu cầu kĩ thuật cơ bản đôi với máy khởi động điện bao pôm: + Kêt câu gọn nhẹ, chắc chăn, làm việc ôn 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 đề 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 khuyu của động cơ ôtô.

+ Có thiết bị điều khiển từ xa khi thực hiện khởi động động cơ ôtô(nút bam hoặc khóa khởi động) thuận tiện cho người sử dụng. Công suất tối thiêu của máy khởi động điện được tính theo công thức: Pkđ=Mc.