Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo mô hình hệ thống khởi động xe Toyota Vios 2018

Đề tài nghiên cứu, thiết kế và chế tạo mô hình hệ thống khởi động xe Toyota Vios 2018. Phân tích sơ đồ mạch, linh kiện và nguyên lý hoạt động.

• Tác giả: Lê Nguyễn Duy Hưng
• Người hướng dẫn: Lê Trí Hiếu
• Trường học: HCM University of Technology, Institute of International Education
• Chuyên ngành: Automotive Engineering
• Đề tài: Thiết Kế Mô Hình Hệ Thống Khởi Động Toyota Vios 2018
• Loại tài liệu: Đồ án môn học
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Ho Chi Minh City

Mục lục chi tiết

• Acknowledgement
• Table of figure
• 1. Chapter 1: Topic introduction
• 1.1. Introduction
• 1.2. Definitions
• 1.3. Topic objective
• 1.4. Study method
• 2. Chapter 2: Overview of starting system
• 2.1. Starting system requirement
• 2.2. Starting system design
• 2.3. Starting system circuit
• 2.4. Types of starter motor
• 2.4.1. Inertia starters
• 2.4.2. Pre-engaged starters
• 2.4.3. Permanent magnet starters
• 2.4.4. Heavy Vehicle starters
• 2.5. Toyota Vios 2018 circuit diagram and basic operation
• 2.5.1. Component of the Toyota Vios 2018 starting system
• 2.5.1.1. Armature shaft and rear bushing
• 2.5.1.2. Brushes and brushes mount
• 2.5.1.3. Field coil and housing
• 2.5.1.4. Bendix drive and Bendix gear
• 2.5.2. Toyota Vios 2018 starting system circuit and operation
• 2.5.2.1. Toyota Vios 2018 starting circuit analyze
• 2.6. Diagnostic, services of the Toyota Vios 2018 starting system
• 2.6.1. Diagnostic the Toyota Vios 2018 Starting system
• 3. Chapter 3: Manufacture the starter system based on Toyota Vios 2018
• 3.1. Design a circuit diagram on “Circuit diagram web editor”
• 3.2. The Parameters of components of the model
• 3.3. Simulating a basic model of the starting system

Tóm tắt

I. Khám Phá Toàn Diện Mô Hình Hệ Thống Khởi Động Vios 2018

Hệ thống khởi động là một trong những cụm chi tiết quan trọng nhất trên xe ô tô, có nhiệm vụ biến đổi năng lượng điện từ ắc quy thành năng lượng cơ học để quay trục khuỷu động cơ đến tốc độ tối thiểu, khởi tạo chu trình đốt cháy. Đối với dòng xe phổ thông như Toyota Vios 2018, việc hiểu rõ cấu trúc và nguyên lý của hệ thống này không chỉ cần thiết cho công tác sửa chữa mà còn là nền tảng cho các hoạt động nghiên cứu và giảng dạy. Một mô hình hệ thống khởi động Toyota Vios 2018 được thiết kế chính xác sẽ trở thành một giáo cụ trực quan vô giá, giúp người học và kỹ thuật viên dễ dàng hình dung các thành phần và tương tác giữa chúng. Mô hình này không chỉ mô phỏng lại các bộ phận vật lý như ắc quy Toyota Vios, công tắc máy (ổ khóa), rơ le, và máy khởi động, mà còn tái hiện lại dòng chảy của dòng điện và các cơ cấu cơ khí. Việc xây dựng mô hình này đòi hỏi sự phân tích kỹ lưỡng tài liệu sửa chữa Toyota Vios, đặc biệt là phần hệ thống điện thân xe Vios 2018, để đảm bảo tính chính xác về mặt kỹ thuật. Mục tiêu cuối cùng là tạo ra một công cụ hỗ trợ hiệu quả cho việc đào tạo, giúp rút ngắn khoảng cách giữa lý thuyết và thực hành, đồng thời cung cấp một nền tảng vững chắc cho các đồ án ô tô và báo cáo thực tập chuyên sâu.

1.1. Vai trò và yêu cầu kỹ thuật của hệ thống khởi động ô tô

Chức năng cốt lõi của hệ thống khởi động là cung cấp mô-men xoắn ban đầu để thắng lực cản của động cơ và quay nó đạt tốc độ tối thiểu (khoảng 100 vòng/phút). Để làm được điều này, hệ thống phải đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật khắt khe. Thứ nhất, nó phải có độ bền cao, hoạt động tin cậy trong các điều kiện nhiệt độ và môi trường khác nhau. Thứ hai, hệ thống cần cung cấp đủ mô-men xoắn ngay cả khi nhiệt độ xuống thấp, vì khi đó dầu động cơ đặc lại và điện trở trong của ắc quy tăng. Theo nghiên cứu, mô-men xoắn yêu cầu để khởi động một động cơ 2 lít, 4 xi-lanh ở điều kiện khắc nghiệt (-20°C) có thể lên tới 480 Nm. Thứ ba, các bộ phận phải được thiết kế nhỏ gọn, trọng lượng nhẹ để tối ưu không gian và hiệu suất nhiên liệu. Các thông số kỹ thuật máy khởi động như công suất định mức, tỷ số truyền giữa bánh răng khởi động và vành răng bánh đà (thường từ 9:1 đến 18:1) được tính toán cẩn thận để đáp ứng những yêu cầu này.

1.2. Các thành phần chính trong hệ thống khởi động Vios 2018

Hệ thống khởi động trên Toyota Vios 2018 bao gồm bốn thành phần chính. Ắc quy Toyota Vios là nguồn cung cấp năng lượng, thường là loại 12V có khả năng cung cấp dòng điện rất lớn (có thể lên tới 500A) trong thời gian ngắn. Công tắc máy (ổ khóa) là thiết bị điều khiển, cho phép người lái kích hoạt hệ thống. Rơ le khởi động (thường được tích hợp trong công tắc từ) đóng vai trò như một công tắc điện từ, sử dụng một dòng điện nhỏ từ ổ khóa để đóng một mạch điện có dòng điện lớn hơn nhiều từ ắc quy đến máy khởi động. Cuối cùng, máy khởi động là cơ cấu chấp hành, chuyển đổi điện năng thành cơ năng. Cụ thể trên Vios 2018, đây là loại máy khởi động giảm tốc, sử dụng nam châm vĩnh cửu và bộ truyền bánh răng hành tinh để tăng mô-men xoắn, giúp máy có kích thước nhỏ gọn nhưng hiệu suất cao.

II. Cách Chẩn Đoán Chính Xác Lỗi Hệ Thống Khởi Động Vios 2018

Việc chẩn đoán hệ thống khởi động là một kỹ năng thiết yếu đối với bất kỳ kỹ thuật viên ô tô nào. Mặc dù được thiết kế để có độ bền cao, hệ thống này vẫn có thể gặp sự cố do hao mòn tự nhiên hoặc các yếu tố bên ngoài. Các vấn đề thường gặp bao gồm động cơ không quay, quay chậm, hoặc có tiếng kêu bất thường khi khởi động. Nguyên nhân có thể đến từ cả phần cơ khí lẫn điện. Ví dụ, một ắc quy Toyota Vios yếu hoặc hết điện là nguyên nhân phổ biến nhất khiến động cơ không khởi động được. Các kết nối điện bị lỏng hoặc ăn mòn ở cọc bình, dây dẫn mass hoặc dây dương tới máy khởi động cũng làm tăng điện trở mạch, khiến máy khởi động quay yếu. Hư hỏng bên trong máy khởi động như mòn chổi than, hỏng khớp một chiều (Bendix), hoặc lỗi công tắc từ cũng là những nguyên nhân thường gặp. Việc phân tích sơ đồ mạch điện khởi động Vios 2018 giúp khoanh vùng sự cố một cách hệ thống. Một quy trình chẩn đoán bài bản sẽ bắt đầu từ việc kiểm tra các yếu tố đơn giản nhất như tình trạng ắc quy, các kết nối điện, trước khi tiến hành các bước phức tạp hơn như tháo và kiểm tra máy khởi động.

2.1. Nhận biết triệu chứng hư hỏng máy khởi động phổ biến

Các triệu chứng hư hỏng có thể được phân loại như sau: 1) Động cơ không quay khi bật chìa khóa: Nguyên nhân có thể là do ắc quy chết, kết nối điện bị ngắt, lỗi rơ le khởi động, hỏng công tắc từ hoặc lỗi ổ khóa. 2) Động cơ quay chậm: Thường do ắc quy yếu, điện trở cao trong mạch (kết nối lỏng/ăn mòn), hoặc lỗi cơ khí bên trong máy khởi động (ví dụ kẹt bạc lót). 3) Tiếng lách cách khi khởi động: Đây là dấu hiệu kinh điển của việc công tắc từ hoạt động nhưng không đủ dòng điện từ ắc quy để quay mô-tơ. 4) Tiếng ken két hoặc tiếng kim loại va chạm: Có thể do bánh răng Bendix không ăn khớp đúng cách với vành răng bánh đà hoặc khớp một chiều bị hỏng, khiến nó không nhả ra sau khi động cơ đã nổ. Việc nhận diện đúng triệu chứng là bước đầu tiên và quan trọng nhất trong quy trình chẩn đoán hệ thống khởi động.

2.2. Quy trình kiểm tra và bảo dưỡng theo tài liệu sửa chữa

Theo tài liệu sửa chữa Toyota Vios, quy trình kiểm tra bắt đầu bằng việc xác minh tình trạng ắc quy (điện áp tĩnh, khả năng sụt áp khi tải). Tiếp theo, kiểm tra trực quan các dây cáp và điểm kết nối. Bước thứ ba là kiểm tra sụt áp trên mạch dương và mạch âm để xác định điện trở cao. Nếu các bước trên đều ổn, kỹ thuật viên sẽ tiến hành kiểm tra máy khởi động. Thử nghiệm không tải (bench test) giúp đánh giá tốc độ quay và dòng điện tiêu thụ của máy khởi động khi tháo rời. Thử nghiệm giữ và kéo của công tắc từ cũng được thực hiện để đảm bảo nó hoạt động đúng chức năng. Về bảo dưỡng, hệ thống khởi động hiện đại yêu cầu ít bảo dưỡng, chủ yếu là giữ sạch các cọc bình ắc quy và đảm bảo các kết nối luôn chắc chắn. Việc tuân thủ quy trình này giúp xác định chính xác nguyên nhân và tránh thay thế linh kiện không cần thiết.

III. Phân Tích Sâu Sơ Đồ Mạch Điện Khởi Động Vios 2018 Chi Tiết

Để hiểu rõ cách hệ thống hoạt động, việc phân tích sơ đồ mạch điện khởi động Vios 2018 là không thể thiếu. Mạch điện này có thể được chia thành hai phần chính: mạch điều khiển và mạch công suất. Mạch điều khiển có dòng điện thấp, bắt đầu từ công tắc máy (ổ khóa). Khi người lái xoay chìa khóa đến vị trí "ST" (Start), một dòng điện nhỏ được gửi qua cầu chì, công tắc an toàn (công tắc chân côn đối với xe số sàn hoặc công tắc vị trí P/N đối với xe số tự động) và đến cuộn dây của rơ le khởi động (nằm trong công tắc từ). Mạch công suất mang dòng điện rất cao, chạy trực tiếp từ cọc dương của ắc quy Toyota Vios qua một dây cáp lớn đến cọc 30 của công tắc từ. Khi mạch điều khiển kích hoạt rơ le, công tắc từ sẽ đóng lại, nối liền cọc 30 và cọc C, cho phép dòng điện hàng trăm ampe chạy vào máy khởi động, làm quay mô-tơ. Sự tách biệt hai mạch này giúp bảo vệ ổ khóa và các công tắc nhỏ khỏi dòng điện lớn, đảm bảo an toàn và độ bền cho hệ thống.

3.1. Cấu tạo máy khởi động giảm tốc và nam châm vĩnh cửu

Cấu tạo máy khởi động Toyota Vios 2018 thuộc loại giảm tốc nam châm vĩnh cửu, một thiết kế hiện đại và hiệu quả. Thay vì sử dụng các cuộn dây kích từ (field coil) như các loại truyền thống, nó sử dụng các nam châm vĩnh cửu mạnh mẽ gắn vào vỏ. Điều này giúp giảm trọng lượng và kích thước khoảng 15-40%. Bên trong là phần ứng (armature) với các cuộn dây và cổ góp. Một bộ phận quan trọng là bộ truyền bánh răng hành tinh. Mô-tơ điện quay với tốc độ rất cao nhưng mô-men xoắn thấp. Bộ truyền này (tỷ số khoảng 5:1) sẽ làm giảm tốc độ quay nhưng đồng thời tăng mô-men xoắn đầu ra lên nhiều lần, đủ sức để quay động cơ. Thiết kế này cho phép mô-tơ hoạt động ở dải tốc độ hiệu quả nhất, giúp tiết kiệm năng lượng từ ắc quy và tăng tuổi thọ.

3.2. Nguyên lý làm việc của đề ô tô qua các vị trí ổ khóa

Nguyên lý làm việc của đề ô tô diễn ra theo các bước sau: Khi chìa khóa ở vị trí "ST", dòng điện đi vào công tắc từ, cấp điện đồng thời cho cuộn giữ và cuộn kéo. Từ trường tạo ra sẽ kéo lõi piston di chuyển. Chuyển động này, thông qua một đòn bẩy, đẩy bánh răng Bendix trượt trên trục để ăn khớp với vành răng bánh đà của động cơ. Đồng thời, dòng điện từ cuộn kéo cũng đi qua mô-tơ, làm nó quay chậm để việc ăn khớp dễ dàng hơn. Khi bánh răng đã ăn khớp hoàn toàn, lõi piston di chuyển đến cuối hành trình và đóng một tiếp điểm công suất lớn. Lúc này, dòng điện chính từ ắc quy sẽ chạy thẳng vào mô-tơ, làm nó quay với toàn bộ công suất. Cuộn kéo bị ngắt mạch (do có điện áp bằng nhau ở hai đầu), chỉ còn cuộn giữ duy trì lõi piston. Khi động cơ nổ và người lái nhả chìa khóa, dòng điện đến công tắc từ bị ngắt, lò xo hồi vị đẩy lõi piston và bánh răng Bendix trở lại vị trí ban đầu.

IV. Phương Pháp Thiết Kế Mô Hình Dạy Học Hệ Thống Khởi Động

Việc thiết kế và chế tạo một mô hình dạy học cho hệ thống khởi động Toyota Vios 2018 là một nhiệm vụ quan trọng trong các đồ án ô tô và chương trình đào tạo kỹ thuật. Mục tiêu chính là tạo ra một giáo cụ trực quan sinh động, an toàn và dễ vận hành, cho phép người học tương tác và quan sát trực tiếp nguyên lý hoạt động. Quá trình thiết kế bắt đầu bằng việc nghiên cứu kỹ lưỡng sơ đồ mạch điện khởi động Vios 2018 và lựa chọn các linh kiện thật hoặc tương đương. Các thành phần chính như máy khởi động, ắc quy Toyota Vios (hoặc bộ nguồn DC có công suất tương đương), công tắc máy (ổ khóa), rơ le, và các công tắc an toàn sẽ được gắn trên một bảng hoặc khung giá chắc chắn. Sơ đồ mạch điện sẽ được vẽ rõ ràng trên bề mặt bảng, với các điểm đo và giắc cắm được bố trí hợp lý để sinh viên có thể thực hiện các bài thực hành đo kiểm. Yếu tố an toàn được đặt lên hàng đầu, với cầu chì bảo vệ và các đầu nối được bọc cách điện cẩn thận để tránh nguy cơ chập cháy khi vận hành mô hình.

4.1. Lựa chọn linh kiện và thông số kỹ thuật cần thiết cho mô hình

Việc lựa chọn linh kiện quyết định tính chính xác và độ bền của mô hình. Các thành phần chính bao gồm: Máy khởi động Toyota Vios đã qua sử dụng nhưng còn hoạt động tốt; một ắc quy 12V hoặc bộ nguồn DC có khả năng cấp dòng tối thiểu 50A (để vận hành mô hình an toàn, không cần dòng khởi động thực tế); một công tắc máy (ổ khóa) của xe ô tô; hai rơ le khởi động 4 chân loại 12V/40A; một công tắc hành trình để mô phỏng công tắc chân côn/vị trí P/N; cầu chì 30A để bảo vệ mạch; và các bóng đèn 12V để chỉ thị trạng thái (ví dụ: đèn báo vị trí IG, đèn báo khi máy khởi động hoạt động). Tất cả các linh kiện này được lựa chọn dựa trên thông số kỹ thuật máy khởi động và sơ đồ mạch điện gốc để đảm bảo sự tương thích và phản ánh đúng hoạt động của hệ thống trên thực tế.

4.2. Xây dựng sơ đồ cho việc mô phỏng hệ thống khởi động

Sơ đồ mạch điện cho mô hình được đơn giản hóa từ sơ đồ gốc nhưng vẫn giữ lại đầy đủ các thành phần và nguyên lý cốt lõi. Việc mô phỏng hệ thống khởi động trên mô hình này bắt đầu bằng việc kết nối các linh kiện theo sơ đồ đã vẽ trên bảng. Dây dẫn được sử dụng phải có tiết diện phù hợp với dòng điện dự kiến (dây lớn cho mạch công suất, dây nhỏ cho mạch điều khiển) và được mã hóa màu sắc để dễ dàng nhận biết. Khi người dùng bật chìa khóa đến vị trí IG, đèn báo sẽ sáng. Khi xoay đến vị trí ST (và nhấn công tắc an toàn), rơ le sẽ được kích hoạt, công tắc từ hoạt động, đẩy bánh răng Bendix ra và làm quay máy khởi động. Sơ đồ này cho phép người học quan sát trực quan toàn bộ quá trình, từ hành động điều khiển đến cơ cấu chấp hành, củng cố kiến thức lý thuyết một cách hiệu quả.

V. Ứng Dụng Thực Tiễn Mô Hình Trong Giảng Dạy Và Nghiên Cứu

Sự ra đời của mô hình hệ thống khởi động Toyota Vios 2018 mang lại nhiều giá trị ứng dụng thực tiễn to lớn, đặc biệt trong lĩnh vực giáo dục và đào tạo nghề. Thay vì chỉ học lý thuyết suông trên sách vở hay các phần mềm mô phỏng 2D, sinh viên và học viên có cơ hội được tương tác trực tiếp với một hệ thống vật lý hoạt động. Mô hình này đóng vai trò như một giáo cụ trực quan sinh động, giúp giảng viên giải thích các khái niệm phức tạp như nguyên lý điện từ, cơ cấu bánh răng hành tinh, và hoạt động của khớp một chiều một cách dễ hiểu. Hơn nữa, mô hình còn là một công cụ lý tưởng cho các bài thực hành. Sinh viên có thể tự tay thực hiện các thao tác đo kiểm điện áp, dòng điện, điện trở tại các điểm khác nhau trên mạch, từ đó rèn luyện kỹ năng chẩn đoán hệ thống khởi động. Đây là một bước đệm quan trọng trước khi làm việc trên xe thật, giúp giảm thiểu rủi ro và tăng cường sự tự tin. Đối với các sinh viên làm đồ án ô tô hay báo cáo thực tập, mô hình cung cấp một đối tượng nghiên cứu cụ thể, cho phép họ đi sâu vào phân tích, cải tiến hoặc phát triển các phương pháp chẩn đoán mới.

5.1. Nâng cao hiệu quả giảng dạy với giáo cụ trực quan sinh động

Mô hình dạy học chuyển đổi phương pháp học tập từ thụ động sang chủ động. Người học có thể quan sát chuyển động của bánh răng Bendix, nghe âm thanh của công tắc từ và máy khởi động, và thấy được mối liên hệ nhân quả giữa hành động bật chìa khóa và kết quả là mô-tơ quay. Giảng viên có thể dễ dàng tạo ra các tình huống giả lập hư hỏng (ví dụ: ngắt một kết nối, sử dụng nguồn yếu) để sinh viên thực hành tìm lỗi. Phương pháp này giúp kiến thức được ghi nhớ sâu hơn và lâu hơn so với việc chỉ đọc tài liệu sửa chữa Toyota Vios. Việc sử dụng giáo cụ trực quan như vậy đã được chứng minh là làm tăng sự hứng thú và hiệu quả tiếp thu của người học trong các ngành kỹ thuật.

5.2. Hỗ trợ sinh viên thực hiện đồ án ô tô và báo cáo thực tập

Đối với sinh viên ngành Công nghệ Kỹ thuật Ô tô, việc hoàn thành một đồ án ô tô hoặc báo cáo thực tập chất lượng đòi hỏi sự kết hợp giữa lý thuyết và kỹ năng thực hành. Mô hình hệ thống khởi động là một đề tài lý tưởng. Sinh viên có thể đặt ra các mục tiêu nghiên cứu như: phân tích so sánh hiệu suất giữa máy khởi động loại thường và máy khởi động giảm tốc, nghiên cứu ảnh hưởng của sụt áp đến hiệu suất khởi động, hoặc phát triển một quy trình chẩn đoán tự động dựa trên các thông số đo được từ mô hình. Quá trình từ thiết kế, chế tạo đến thử nghiệm mô hình cung cấp cho sinh viên kinh nghiệm thực tiễn quý báu về kỹ thuật điện, cơ khí và phương pháp luận nghiên cứu khoa học.

VI. Kết Luận và Hướng Phát Triển Tương Lai Cho Mô Hình Nghiên Cứu

Việc nghiên cứu, thiết kế và chế tạo thành công mô hình hệ thống khởi động Toyota Vios 2018 đã đạt được các mục tiêu đề ra. Mô hình không chỉ tái hiện chính xác cấu trúc và nguyên lý hoạt động của hệ thống trên xe thực tế mà còn chứng tỏ được giá trị to lớn như một giáo cụ trực quan hiệu quả trong giảng dạy và nghiên cứu. Nó đã hệ thống hóa kiến thức từ tài liệu sửa chữa Toyota Vios, biến những sơ đồ mạch điện phức tạp thành một hệ thống vật lý tương tác được. Qua đó, mô hình giúp người học nắm vững kiến thức từ cấu tạo máy khởi động Toyota đến các quy trình chẩn đoán hệ thống khởi động phức tạp. Tuy nhiên, công nghệ ô tô không ngừng phát triển. Hướng đi tương lai cho mô hình này là rất rộng mở. Việc tích hợp các công nghệ mới và mở rộng khả năng của mô hình sẽ giúp nó luôn bắt kịp với xu hướng của ngành và tiếp tục là một công cụ đào tạo giá trị. Những cải tiến này không chỉ nâng cao chất lượng đào tạo mà còn mở ra những khả năng nghiên cứu mới, góp phần vào sự phát triển chung của ngành công nghệ ô tô.

6.1. Tóm tắt kết quả nghiên cứu và những đóng góp chính

Dự án đã thành công trong việc phân tích sâu sắc hệ thống khởi động của Toyota Vios 2018, từ các yêu cầu kỹ thuật, cấu tạo chi tiết đến nguyên lý làm việc của đề ô tô. Kết quả là một mô hình vật lý hoàn chỉnh, an toàn và hoạt động ổn định. Đóng góp chính của nghiên cứu là việc tạo ra một công cụ học tập và thực hành hiệu quả, thu hẹp khoảng cách giữa lý thuyết và thực tiễn. Mô hình này giúp chuẩn hóa quy trình đào tạo về chẩn đoán và sửa chữa hệ thống khởi động, đồng thời là một nền tảng vững chắc cho các đề tài đồ án ô tô và nghiên cứu khoa học kỹ thuật trong tương lai.

6.2. Thảo luận về hệ thống Start Stop Vios và công nghệ mới

Một hướng phát triển quan trọng là tích hợp các công nghệ hiện đại hơn. Ví dụ, nhiều phiên bản Vios mới hơn được trang bị hệ thống Start-Stop system Vios. Hệ thống này yêu cầu một máy khởi động bền bỉ hơn và một hệ thống quản lý ắc quy phức tạp hơn để xử lý số lần khởi động tăng lên đáng kể. Mô hình có thể được nâng cấp để mô phỏng cả hệ thống này, bao gồm các cảm biến và bộ điều khiển điện tử (ECU) liên quan. Việc nghiên cứu và tích hợp công nghệ này sẽ giúp chương trình đào tạo luôn cập nhật với thực tế ngành công nghiệp ô tô, chuẩn bị cho học viên những kỹ năng cần thiết để làm việc với các dòng xe đời mới.

6.3. Đề xuất cải tiến và nâng cấp mô hình trong tương lai

Để tăng thêm tính hữu ích, mô hình có thể được cải tiến theo nhiều hướng. Thứ nhất, tích hợp một bộ tạo lỗi có thể lập trình, cho phép giáo viên tạo ra nhiều kịch bản hư hỏng khác nhau một cách tự động. Thứ hai, kết nối mô hình với máy tính thông qua các giao diện thu thập dữ liệu (DAQ), cho phép hiển thị các thông số như dòng điện, điện áp, tốc độ quay dưới dạng biểu đồ thời gian thực. Điều này sẽ nâng cao khả năng phân tích và mô phỏng hệ thống khởi động. Cuối cùng, có thể phát triển các phiên bản mô hình cho các loại hệ thống khởi động khác, chẳng hạn như hệ thống trên xe hybrid hoặc xe điện, để mở rộng phạm vi đào tạo và nghiên cứu.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong kỹ thuật ô tô hiện đại, hệ thống khởi động (Starting System) đóng vai trò then chốt trong việc chuyển đổi năng lượng điện từ ắc quy thành cơ năng để quay trục khuỷu động cơ đạt đến tốc độ khởi động tối thiểu. Đồ án môn học "Hệ thống điện và điện tử ô tô" (Mã học phần: AUT412) với đề tài "Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo mô hình hệ thống khởi động dựa trên cơ sở xe Toyota Vios 2018" (Research, design and manufacture a model of Starter system based on Toyota Vios 2018) được thực hiện nhằm đáp ứng yêu cầu đào tạo thực hành và nghiên cứu chuyên sâu về hệ thống điện động cơ.

Bối cảnh thực tế cho thấy, việc nắm vững nguyên lý hoạt động, cấu tạo linh kiện và sơ đồ mạch điện khởi động trên các dòng xe thương mại phổ biến như Toyota Vios 2018 là nền tảng quan trọng cho công tác chẩn đoán, bảo dưỡng và sửa chữa. Đồng thời, việc trực quan hóa hệ thống thông qua mô hình sa bàn hoạt động thực tế giúp thu hẹp khoảng cách giữa lý thuyết kỹ thuật và thực tiễn thao tác.

Theo văn bản đồ án, các mục tiêu nghiên cứu cụ thể được xác định bao gồm:

1. Phân tích cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống khởi động trên xe Toyota Vios 2018.
2. Thiết kế và chế tạo mô hình hệ thống khởi động đơn giản sử dụng công tắc khóa điều khiển.
3. Phân tích các dạng hư hỏng thường gặp, nguyên nhân và xây dựng quy trình kiểm tra, chẩn đoán, bảo dưỡng hệ thống khởi động.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Cụm máy khởi động, công tắc từ (solenoid), mạch điều khiển khởi động cho cả hai phiên bản hộp số tự động (AT) và hộp số sàn (MT) trên dòng xe Toyota Vios 2018.
• Phạm vi không gian và thời gian: Nghiên cứu và chế tạo mô hình được triển khai tại Viện Đào tạo Quốc tế thuộc Trường Đại học Công nghệ TP.HCM (HUTECH), hoàn thành vào tháng 12 năm 2023. Đề tài do nhóm sinh viên gồm Lê Nguyễn Duy Hưng, Nguyễn Minh Sang, Huỳnh Hữu Tài thực hiện dưới sự hướng dẫn của giảng viên TS. Lê Trí Hiếu.

---

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Cơ sở lý thuyết kỹ thuật

Cơ sở lý thuyết của đề tài dựa trên nguyên lý khởi động động cơ đốt trong và cơ sở tính toán công suất truyền động điện:

• Yêu cầu khởi động động cơ đốt trong: Để động cơ có thể tự duy trì hoạt động, hệ thống phải đáp ứng bốn điều kiện: tạo hòa khí cháy, thực hiện kỳ nén, cung cấp nguồn đánh lửa/kích cháy, và đạt được tốc độ quay tối thiểu (khoảng 100 vòng/phút đối với động cơ xăng tiêu chuẩn).
• Mối quan hệ mô-men và công suất: Công suất máy khởi động được tính toán dựa trên công thức $P = T \cdot \omega$, trong đó $\omega = \frac{2\pi N}{60}$ (với $N$ là số vòng quay/phút, $T$ là mô-men xoắn). Ví dụ, đối với động cơ 4 xylanh dung tích 2.0L ở điều kiện nhiệt độ giới hạn -20°C cần mô-men vượt ma sát tĩnh 480 Nm và duy trì quay 160 Nm; với tỷ số truyền bánh răng khởi động và vành răng bánh đà là 10:1, máy khởi động cần sinh mô-men hãm (stalled torque) cực đại 48 Nm và mô-men kéo 16 Nm, tương đương công suất khoảng 1680 W ở 1000 vòng/phút.
• Tiêu chuẩn mạch điện: Hệ thống điện xe du lịch sử dụng điện áp danh định 12V. Giới hạn sụt áp cho phép giữa ắc quy và máy khởi động không vượt quá 0,5V khi dòng khởi động danh định đạt từ 150A đến cực đại trên 500A; điện trở toàn mạch cực đại không quá 2,5 mΩ.

Loại động cơ	Tốc độ khởi động tối thiểu (vòng/phút)
Động cơ xăng pít-tông tịnh tiến (Reciprocating spark ignition)	60 – 90
Động cơ xăng pít-tông quay (Rotary spark ignition)	150 – 180
Động cơ Diesel có bugi sấy (Diesel with glow plug)	60 – 140
Động cơ Diesel không có bugi sấy (Diesel without glow plug)	100 – 200

Phương pháp nghiên cứu

Đề tài kết hợp các phương pháp nghiên cứu kỹ thuật ứng dụng:

• Phương pháp thu thập và phân tích tài liệu: Nghiên cứu tài liệu kỹ thuật chuyên ngành ô tô, cẩm nang sửa chữa và sơ đồ mạch điện chính hãng của dòng xe Toyota Vios 2018.
• Phương pháp thiết kế mô phỏng: Sử dụng công cụ phần mềm trực tuyến "Circuit diagram web editor" để thiết kế, hiệu chỉnh và mô phỏng sơ đồ mạch nguyên lý của mô hình khởi động trước khi lắp ráp phần cứng.
• Phương pháp chế tạo và thực nghiệm: Lựa chọn linh kiện thực tế (ắc quy, máy khởi động Toyota Vios, công tắc khóa máy, hệ thống rơ-le, cầu chì, đèn báo tải), gia công bảng giá đỡ, đi dây mạch điện hoàn chỉnh và vận hành thử nghiệm kiểm chứng sự tương thích giữa lý thuyết và mô hình vật lý.

---

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Giới thiệu đề tài (Topic introduction)

Chương 1 trình bày tổng quan về hệ thống khởi động trên các dòng xe du lịch và xe thương mại, định nghĩa các thành phần cơ bản trên hệ thống khởi động xe Toyota Vios 2018 gồm: ắc quy chì-axit cung cấp dòng phóng lớn, máy khởi động, bộ điều khiển khởi động, cầu chì bảo vệ cùng các cơ cấu phối thuộc (buồng đốt, hệ thống cung cấp nhiên liệu, hệ thống nạp khí và hệ thống truyền lực).

Chương này cũng xác định rõ 3 mục tiêu nghiên cứu trọng tâm, phạm vi công việc và phương pháp triển khai đề tài qua các công cụ hỗ trợ văn phòng, tài liệu kỹ thuật và thiết kế mô hình thực hành.

Chương 2: Tổng quan về hệ thống khởi động (Overview of starting system)

Nội dung Chương 2 tập trung phân tích sâu về lý thuyết và kết cấu kỹ thuật:

• Yêu cầu và thiết kế hệ thống: Phân tích ảnh hưởng của nhiệt độ làm việc tới mô-men cản của động cơ và công suất phát của ắc quy; yêu cầu độ bền, khả năng chống rung, chống ăn mòn và độ sụt áp mạch điện.
• Phân loại các dòng máy khởi động:
  • Máy khởi động kiểu quán tính (Inertia starters): Điển hình là dòng Lucas M35J (4 cực, 4 chổi than, dòng tiêu thụ 350A), khớp gài bằng quán tính dọc trục xoắn, hiện ít dùng do va đập gây mòn vành răng bánh đà và dễ kẹt do bụi ly hợp.
  • Máy khởi động kiểu khớp gài trước (Pre-engaged starters): Điển hình là dòng Bosch EF, sử dụng rơ-le từ (solenoid) với cuộn kéo (pull-in) và cuộn giữ (hold-in) để gài khớp bánh răng dẫn trước khi đóng tiếp điểm chịu tải cao cấp điện cho phần ứng. Khớp một chiều con lăn (one-way roller clutch) bảo vệ máy khởi động khi động cơ đã nổ.
  • Máy khởi động nam châm vĩnh cửu (Permanent magnet starters): Điển hình là Lucas M78R/M80R công suất 1 kW, giảm 15% trọng lượng so với loại dùng cuộn kích từ. Dòng cao cấp hơn tích hợp bộ truyền hành tinh (epicyclic gear) giảm tốc tỷ số 5:1 ($Ratio = \frac{A+S}{S}$), công suất đạt 1,7 kW cho động cơ đến 3.0L, giúp giảm tới 40% trọng lượng cụm khởi động.
  • Máy khởi động cho xe tải nặng (Heavy vehicle starters): Hệ thống 24V, điển hình là Delco-Remy 42-MT công suất 5 kW sinh mô-men trên 80 Nm ở 1000 vòng/phút, trang bị rơ-le nhiệt chống quá nhiệt khi đề kéo dài.
• Phân tích hệ thống khởi động Toyota Vios 2018:
  • Cấu tạo linh kiện: Công tắc từ (starter solenoid), trục phần ứng và bạc lót sau, chổi than và giá đỡ chổi than (hợp kim đồng-carbon chứa 60–70% đồng, chiều dài làm việc cho phép tối thiểu 4 mm), cuộn kích từ stator, cơ cấu khớp Bendix với trục then xoắn và tỷ số truyền vành răng $i = 9 \div 18$. Khi vận hành, rotor quay khoảng 2000 vòng/phút sẽ kéo trục khuỷu quay khoảng 200 vòng/phút.
  • Sơ đồ và nguyên lý mạch: Phân tích hoạt động ở hai chế độ: vị trí bật khóa IG2 (chỉ cấp điện bảng đồng hồ taplo, máy khởi động ngắt) và vị trí đề ST2 (dòng điện qua cầu chì '30A ST', kích hoạt rơ-le ST cấp nguồn vào chân 50 của máy khởi động). Phân biệt công tắc an toàn khởi động: bản số sàn (MT) dùng công tắc bàn đạp ly hợp (Clutch start switch); bản số tự động (AT) dùng công tắc vị trí dải số đỗ/trung gian (Park/Neutral position switch - chỉ cho phép đề ở vị trí P hoặc N).
• Chẩn đoán và bảo dưỡng: Tổng hợp bảng mã lỗi, nguyên nhân hư hỏng và quy trình 4 bước kiểm tra tháo lắp máy khởi động theo tiêu chuẩn kỹ thuật.

Hiện tượng hư hỏng	Nguyên nhân có thể xảy ra
Máy khởi động phát tiếng ồn lớn (Starter noisy)	- Bánh răng Bendix hoặc vành răng bánh đà bị lỏng/mẻ răng. - Bu-lông bắt máy khởi động bị lỏng. - Ổ bi, bạc lót đỡ trục bị mòn rơ.
Máy khởi động quay yếu, kéo động cơ chậm (Starter turns engine slowly)	- Cọc bình ắc quy lỏng hoặc bị ăn mòn, oxy hóa. - Dây nối mass hoặc cáp nguồn lỏng, đứt ngậm, điện trở mạch cao. - Ắc quy yếu điện hoặc hỏng bên trong máy khởi động.
Động cơ không quay khi vặn khóa đề (Engine does not rotate)	- Ắc quy hết điện hoặc hỏng. - Đứt cầu chì, hỏng khóa điện hoặc hỏng công tắc vị trí số P/N (xe AT), công tắc ly hợp (xe MT). - Hỏng rơ-le đề hoặc đứt cuộn dây trong công tắc từ.

Chương 3: Chế tạo hệ thống khởi động dựa trên cơ sở xe Toyota Vios 2018 (Manufacture the starter system based on Toyota Vios 2018)

Chương 3 trình bày chi tiết quá trình thiết kế sơ đồ nguyên lý trên "Circuit diagram web editor", lựa chọn thông số 6 thành phần linh kiện cấu thành mô hình, lắp ráp phần cứng và đánh giá hoạt động thực nghiệm.

---

Thiết kế và chế tạo mô hình

Thiết kế sơ đồ nguyên lý mạch

Mạch điện mô hình mô phỏng các trạng thái vận hành thực tế của xe Toyota Vios 2018:

• Trạng thái bật khóa sang nấc "IG": Dòng điện từ ắc quy đi qua cầu chì cấp đến chân IG trên công tắc máy. Dòng điện kích hoạt bóng đèn sợi đốt 12V (đóng vai trò đèn báo hệ thống trên bảng đồng hồ taplo) phát sáng, lúc này máy khởi động chưa nhận tín hiệu và đứng yên.
• Trạng thái xoay khóa sang nấc "ST": Dòng điện điều khiển từ chân ST của công tắc máy đi qua công tắc an toàn mô phỏng (công tắc ly hợp hoặc công tắc P/N), cấp nguồn đến cuộn dây rơ-le ST. Khi tiếp điểm rơ-le ST đóng, dòng điện chạy vào chân 50 của công tắc từ, kích hoạt đồng thời cuộn kéo (pull-in winding) và cuộn giữ (hold-in winding). Lực từ hút lõi thép đẩy cần gạt đưa bánh răng Bendix ăn khớp vào vành răng, đồng thời đóng tiếp điểm chính cấp dòng tải lớn trực tiếp từ ắc quy qua chân C làm mô-tơ khởi động quay.

Thông số kỹ thuật các linh kiện chế tạo mô hình

STT	Tên linh kiện	Thông số kỹ thuật / Đặc tính trên mô hình
1	Ắc quy (Battery)	Nguồn điện một chiều 12V, khả năng cấp dòng khởi động tức thời trên 250A.
2	Công tắc khóa máy (Key switch)	Khóa cơ khí 3 vị trí tiêu chuẩn: OFF, IG, ST.
3	Cầu chì bảo vệ (Fuse)	Cầu chì thanh kim loại 10A dùng để ngắt mạch bảo vệ hệ thống khi xảy ra quá tải hoặc ngắn mạch trên mạch điều khiển mô hình.
4	Rơ-le trung gian (Relays)	Gồm 02 rơ-le loại 4 chân, điều khiển dòng tải lớn (>250A) bằng tín hiệu dòng điều khiển nhỏ.
5	Đèn báo (Filament bulb)	Bóng đèn sợi đốt 12V hiển thị trạng thái bật/tắt của hệ thống mạch.
6	Máy khởi động (Starter motor)	Máy khởi động xe Toyota Vios loại 4 cực từ, 4 chổi than, dòng khởi động 350A.

Đánh giá ưu điểm và hạn chế của mô hình

• Ưu điểm: Sử dụng nguồn điện một chiều (DC 12V) an toàn và dễ thao tác; sơ đồ mạch thiết kế đơn giản, trực quan, thể hiện rõ nguyên lý làm việc của từng linh kiện; rủi ro vận hành thấp, phù hợp cho môi trường học tập.
• Nhược điểm: Kích thước cụm khung vỏ và giá đỡ cồng kềnh, khó khăn trong việc vận chuyển cơ động; các chi tiết cơ khí và tiếp điểm dễ hỏng hóc nếu chịu va đập mạnh hoặc không được bảo dưỡng định kỳ.

---

Kết quả và đóng góp

Kết quả chính đạt được

1. Phân tích hệ thống toàn diện: Hệ thống hóa đầy đủ cơ sở lý thuyết, sơ đồ mạch điện chi tiết và nguyên lý hoạt động của hệ thống khởi động Toyota Vios 2018 cho cả hai phiên bản hộp số AT và MT.
2. Quy trình bảo dưỡng chuẩn hóa: Xây dựng quy trình kiểm tra, tháo rã, đo đạc và bảo dưỡng máy khởi động gồm 4 bước kỹ thuật (tháo an toàn cực âm ắc quy, ngắt cọc 30 và giắc điều khiển chân 50, kiểm tra mòn chổi than $\ge 4$ mm, vệ sinh cổ góp bằng giấy ráp P400, kiểm tra cách điện và độ đảo rotor).
3. Sản phẩm mô hình phần cứng: Chế tạo hoàn chỉnh mô hình sa bàn mạch khởi động hoạt động chính xác theo 3 vị trí khóa điện (OFF - IG - ST), tích hợp đầy đủ hệ thống rơ-le 4 chân, cầu chì bảo vệ 10A, đèn báo trạng thái và máy khởi động 4 cực - 4 chổi than.

Đóng góp thực tiễn của đề tài

• Cung cấp học cụ trực quan phục vụ công tác giảng dạy, thực hành cho học phần Hệ thống điện và điện tử ô tô tại cơ sở đào tạo.
• Giúp người học dễ dàng quan sát quy trình đóng ngắt dòng điện, sự phối hợp giữa mạch điều khiển và mạch công suất, cũng như cơ chế hoạt động của các công tắc an toàn ly hợp và vị trí số P/N mà trên xe thực tế khó quan sát trực tiếp.

---

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đề tài

• Mô hình sa bàn có kích thước tổng thể tương đối lớn, gây khó khăn cho việc di chuyển giữa các phòng thí nghiệm.
• Mô hình chỉ mô phỏng máy khởi động quay tự do ở chế độ không tải, chưa tích hợp tải cản thực tế của động cơ đốt trong (như lực cản kỳ nén xylanh và quán tính bánh đà thực tế).
• Độ bền kết cấu và tính ổn định của các giắc cắm nối phụ thuộc nhiều vào điều kiện bảo quản và quy trình bảo dưỡng.

Hướng nghiên cứu tiếp

• Thiết kế tối ưu hóa khung giá đỡ dạng module gọn nhẹ, tăng tính cơ động.
• Tích hợp thêm cơ cấu tạo tải cơ học hoặc phanh hãm điện từ mô phỏng lực cản trục khuỷu động cơ theo các dải nhiệt độ khác nhau.
• Bổ sung bảng tạo pan lỗi giả lập (đứt mạch, hỏng rơ-le, sụt áp) và đồng hồ đo hiển thị dòng/áp số để phục vụ công tác huấn luyện chẩn đoán lỗi chuyên sâu.

---

Giá trị tham khảo

Tài liệu đồ án là nguồn tham khảo hữu ích cho:

• Sinh viên ngành Công nghệ Kỹ thuật Ô tô: Sử dụng làm tài liệu tham khảo khi làm đồ án môn học hệ thống điện ô tô, đồ án tốt nghiệp thiết kế chế tạo mô hình thiết bị dạy học.
• Giảng viên và kỹ thuật viên xưởng thực hành: Tham khảo bản vẽ nguyên lý, thông số linh kiện và quy trình kiểm tra 4 bước để xây dựng bài giảng thực hành tháo lắp, kiểm tra máy khởi động ô tô.
• Kỹ thuật viên sửa chữa điện - điện tử ô tô: Tham khảo bảng chẩn đoán hư hỏng, các giá trị thông số giới hạn (chiều dài chổi than, giới hạn sụt áp 0,5V, điện trở tiếp xúc 2,5 mΩ) trong quá trình sửa chữa hệ thống khởi động dòng xe Toyota Vios.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Tốc độ quay tối thiểu của trục khuỷu để động cơ xăng pít-tông tịnh tiến có thể khởi động được là bao nhiêu?
Theo bảng số liệu kỹ thuật trong đồ án (Bảng 2.1), tốc độ quay tối thiểu của động cơ xăng pít-tông tịnh tiến (Reciprocating spark ignition) ở nhiệt độ 20°C dao động trong khoảng từ 60 đến 90 vòng/phút (đối với dòng xe Vios yêu cầu tốc độ cranking khoảng 200 vòng/phút).

2. Tiêu chuẩn chiều dài chổi than của máy khởi động Toyota Vios 2018 khi kiểm tra bảo dưỡng là bao nhiêu?
Chổi than được làm từ hợp kim đồng - carbon (chứa 60–70% đồng). Trong quy trình bảo dưỡng (Bước 3), chiều dài phần chổi than còn lại tiếp xúc với cổ góp phải đạt tiêu chuẩn tối thiểu là 4 mm; nếu mòn dưới mức này thì lực ép lò xo suy giảm, điện trở tiếp xúc tăng làm giảm dòng điện và mô-men quay.

3. Điểm khác biệt chính giữa sơ đồ mạch khởi động phiên bản số sàn (MT) và số tự động (AT) trên Toyota Vios 2018 là gì?
Điểm khác biệt nằm ở công tắc an toàn nối tiếp trong mạch điều khiển rơ-le khởi động: trên bản số sàn (MT), mạch tích hợp công tắc khởi động ly hợp (Clutch start switch - bắt buộc người lái đạp hết hành trình bàn đạp ly hợp); trên bản số tự động (AT), mạch tích hợp công tắc vị trí số đỗ/trung gian (Park/Neutral position switch - chỉ cho phép cấp nguồn khởi động khi cần số ở vị trí P hoặc N).

4. Khớp Bendix trên hệ thống khởi động Toyota Vios 2018 có tỷ số truyền bánh răng là bao nhiêu và tốc độ rotor phân bổ ra sao?
Tỷ số truyền giữa bánh răng Bendix của máy khởi động và vành răng bánh đà động cơ dao động trong khoảng $i = 9 \div 18$. Khi máy khởi động hoạt động, rotor đạt tốc độ quay khoảng 2000 vòng/phút, truyền động qua bánh răng làm trục khuỷu động cơ quay với tốc độ khoảng 200 vòng/phút, đủ điều kiện để khởi động động cơ.

5. Khi khóa điện chuyển từ vị trí "ST" về vị trí "ON" sau khi động cơ đã nổ, dòng điện trong công tắc từ (solenoid) thay đổi như thế nào?
Khi nhả khóa về vị trí "ON", dòng điện từ chân C chạy ngược qua cuộn kéo (pull-in coil) sang cuộn giữ (hold-in coil). Từ trường sinh ra bởi hai cuộn dây lúc này có chiều ngược nhau và triệt tiêu lẫn nhau, làm mất lực từ hút lõi thép; lò xo hồi vị lập tức đẩy lõi thép về vị trí ban đầu, ngắt tiếp điểm chính và kéo bánh răng Bendix tách rời khỏi vành răng bánh đà.

---

Kết luận

Đồ án "Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo mô hình hệ thống khởi động dựa trên cơ sở xe Toyota Vios 2018" đã giải quyết trọn vẹn các mục tiêu nghiên cứu từ phân tích lý thuyết, khảo sát sơ đồ mạch thực tế trên xe đến thiết kế và chế tạo mô hình phần cứng hoàn chỉnh. Sản phẩm mô hình 12V tích hợp đầy đủ công tắc 3 vị trí, rơ-le, cầu chì bảo vệ và máy khởi động 4 cực, phản ánh chính xác quy trình vận hành và cơ chế an toàn của dòng xe thương mại. Đây là tài liệu học thuật và học cụ thực hành có giá trị ứng dụng thiết thực cho sinh viên và kỹ thuật viên chuyên ngành Công nghệ Kỹ thuật Ô tô.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING HCM UNIVERSITY OF TECHNOLOGY INSTITUTE OF INTERNATIONAL EDUCATION Research, design and manufacture a model of Starter system based on Toyota Vios 2018. Major: AUTOMOTIVE ENGINEERING Course’s name: AUTOMOTIVE ELECTRICAL AND ELECTRONIC SYSTEM PROJECT Course code: AUT412 Instructor : Dr. Lê Nguyễn Duy Hưng ID: 2011252129 Class: 20DOTQA1 2. Nguyễn Minh Sang ID: 2182508253 Class: 21DOTQA2 3.

Huỳnh Hữu Tài ID: 2182501983 Class: 21DOTQA2 Ho Chi Minh City 12/2023 Acknowledgement e&f Our study about vehicle starting system has been done quite good lately. We would like to thank our teacher for providing us with guidance during our learning process. We have gained a lot of experience about the basic structure of an automobile chassis over the last month. We have been given a chance to work with every system in an automobile starting system and the working experience had been wonderful.

Over the last month, we had the chance to know more about systems in automobiles, types of cars systems, and their working principle. Our internship with you helps us achieve my objective which is to increase my exposure to the automobile industry. This automotive electrical and electronic system project has sparked our interest in my career. We would love to stay in touch, and perhaps talk to you again at the next level of this subject.

ii Table of Contents Acknowledgement.ii Table of figure.v Chapter 1: Topic introduction.2 Chapter 2: Overview of starting system.1: Starting system requirement.2: Starting system design.3: Starting system circuit.4: Types of starter motor.2: Pre-engaged starters.3: Permanent magnet starters.4: Heavy Vehicle starters.5: Toyota Vios 2018 circuit diagram and basic operation.1: Component of the Toyota Vios 2018 starting system.2: Armature shaft and rear bushing.3: Brushes and brushes mount.4: Field coil and housing.5: Bendix drive and Bendix gear.2: Toyota Vios 2018 starting system circuit and operation.2: Toyota Vios 2018 starting circuit analyze.6: Diagnostic, services of the Toyota Vios 2018 starting system.1: Diagnostic the Toyota Vios 2018 Starting system.31 Chapter 3: Manufacture the starter system based on Toyota Vios 2018.1: Design a circuit diagram on “Circuit diagram web editor”.2: The Parameters of components of the model.3 Simulating a basic model of the starting system.41 iv Table of figure Figure 2. 1: Starting system as part of the complete electrical system. 2: Starter torque and engine cranking torque. 3: Starter system general layout.

4: Equivalent circuit for a starter system. 5: Power output of the starter compared with engine size. 6: basic starting circuit. 7: Inertia type starter.

8: Pre-engaged starter. 10: One-way roller clutch drive pinion. 12: Modern permanent magnet starter (Source: Bosch Press). 13: Delco-Remy 42-MT starter.

14: Toyota Vios 2018 starting system. 16: Armature shaft and rear bushing. 17: Brushes and brushes mount. 18: Starter field coil.

19: Bendix drive and Bendix gear. 20: starting circuit configuration for automatic transmission. 21: starting circuit configuration for manual transmission. 22: Current flow of the starter motor when ignition switch in ST.

23: Current flow of the starter motor when ignition switch in ON. 24: over-running clutch during engine starting and after engine started. 25: Ignition switch at IG2 position. 26: Ignition switch at ST2 position.

27: Clutch start switch. 28: Park/Neutral position switch. 29: starter motor location. 30: Starter motor inspection procedure.

1: circuit model of the starting system 47 Figure 3. 2: key switch 48 Figure 3. 6: Filament bulb 50 Figure 3. 7: Toyota Vios starter motor 51 vi HUTECH INSTITUTE OF INTERNATIONAL EDUCATION REGISTRATION FORM AUTOMOTIVE ELECTRICAL AND ELECTRONIC SYSTEM PROJECT Program: ………………………….

Name of student/ group (Number of member in group 3) (1) Nguyễn Minh Sang ID: 2182504253 Class: 21DOTQA2 (2) Huỳnh Hữu Tài ID: 2182501983 Class :21DOTQA2 (3) Lê Nguyễn Duy Hưng ID: 2011252129 Class: 20DOTQA1 Subject : Automotive electrical and electronic system project Specialty : Automotive engineering technology 2. Registered topic: Researching the starting system based on the research of Toyota Vios 2018. Students understood the thesis’s requirements and commit to implement the project in accordance with schedule and meet the deadline. Ho Chi Minh City,.

Tên đề tài: Nghiên cứu hệ thống khởi động dựa trên cơ sở của xe Toyota Vios 2018. Giảng viên hướng dẫn: TS. Lê Trí Hiếu 4. Sinh viên/ nhóm sinh viên thực hiện đề tài (sĩ số trong nhóm…3…): (1) Lê Nguyễn Duy Hưng MSSV: 2011252129 Lớp: 20DOTQA1 (2) Nguyễn Minh Sang MSSV: 2182508253 Lớp: 21DOTQA2 (3) Huỳnh Hữu Tài MSSV: 2182501983 Lớp: 21DOTQA2 Kết quả thực hiện của sinh Tuần Ngày Nội dung thực hiện viên (Giảng viên hướng dẫn ghi) 1 Giao đề tài Tuần 1.

Giao phiếu Giao đề tài 2 và phiếu Theo dõi tiến độ ix Kết quả thực hiện của sinh Tuần Ngày Nội dung thực hiện viên (Giảng viên hướng dẫn ghi) Tuần 2. Nghiên cứu tổng quan 3 về hệ thống khởi động trên xe ô tô. Nghiên cứu tổng quan 4 về hệ thống khởi động trên xe ô tô. + Nghiên cứu sơ đồ mạch điện 5 và nguyên lý hoạt động của hệ thống khởi động trên xe Toyota Vios 2018.

+ Xác định thông số kỹ thuật của 6 các bộ phận/ linh kiện của hệ thống khởi động trên xe Toyota Vios 2018. Vẽ sơ đồ mạch điện của hệ thống khởi động cần thiết kế 7 chế tạo dựa trên cơ sở của xe Toyota Vios 2018. Các hư hỏng của hệ 8 thống và nguyên nhân. Phương pháp chuẩn đoán và sửa chữa hệ thống.

GVHD góp ý và chỉnh 10 sửa nội dung của báo cáo đồ án môn học. Hoàn thiện nội dung của báo cáo đồ án môn học. x Kết quả thực hiện của sinh Tuần Ngày Nội dung thực hiện viên (Giảng viên hướng dẫn ghi) Đánh giá kết quả báo cáo: (Hình thức, Nội dung báo cáo ; Sản 12 phẩm thực hiện; Thái độ ; Kỹ năng; ….) Cách tính điểm: Điểm đánh giá quá trình thực hiện đồ án = 50% x Tính chủ động, tích cực, sáng tạo + %50 x Đáp ứng nội dung nhiệm vụ Tổng điểm kết thúc học phần = Điểm đánh giá quá trình thực hiện đồ án x 40% + Điểm chấm báo cáo GVHD x 30% + Điểm chấm báo cáo GVPB x 30% Lưu ý: Tổng điểm tiêu chí đánh giá về quá trình thực hiện đồ án; Điểm báo cáo bảo vệ đồ án môn học; Điểm quá trình (Ghi theo thang điểm 10), giảng viên chuyển điểm vào bảng điểm Viện đã giao. Tiêu chí đánh giá về quá trình thực Tổng điểm tiêu chí đánh giá hiện đồ án về quá trình thực hiện đồ án Họ tên sinh viên Mã số SV Tính chủ động, Đáp ứng nội dung (tổng 2 cột điểm 1*50% tích cực, sáng tạo nhiệm vụ +2*50%) 1 2 3 Lê Nguyễn Duy 2011252129 Hưng Nguyễn Minh 2182508253 Sang Huỳnh Hữu Tài 2182501983 Ghi chú: Điểm số nếu có sai sót, GV gạch bỏ rồi ghi lại điểm mới kế bên và ký nháy vào phần điểm chỉnh sửa.

xi Sinh viên thực hiện TP. HCM, ngày 06 tháng 03 năm 2023 (Ký và ghi rõ họ tên các thành viên) Giảng viên hướng dẫn (Ký và ghi rõ họ tên) xii Chapter 1: Topic introduction 1. Introduction This section introduces the starting systems that can be found in today’s passenger cars. Of course, many car-derived components and systems can also be found in small commercial vehicles.

Also, larger derivatives, which have much in common, can be found in heavy goods and public service vehicles. We have endeavored to introduce the main starting system types and some areas of technology that can be found within the units. In this chapter, however, we can only hope to introduce the subject of starting system to you. To make up for this brevity, we include references to other material so you can follow up on any particular subject in greater detail.

It is probably worth stating that, in practice, the choice of starting units for a particular vehicle is heavily influenced by what is in production and available. Equally, producing a special starting motor to support a specific model would also be difficult to justify even for a large vehicle manufacturer. Current developments are extremely interesting as technology, particularly electronic control, is very much blurring the distinction between the conventional classes of starting systems. These developments not only make the starting system interesting from an engineering perspective but also create marketing features from an area of the vehicle often hidden from view and largely ignored by the buyer until it causes a problem.

Overall, our group would love to research the starting system based on the Toyota Vios 2018 starting system.2 Definitions The starting system of a Toyota Vios 2018 is a complex system comprised of various components designed to ensure quick and efficient vehicle startup. The system's key components include the starting battery, starter motor, starting control unit, and starting fuse. Other critical components such as the combustion chamber, fuel distribution system, air filter, and transmission system also play crucial roles in enabling safe and efficient engine starting. The starting battery is a lead-acid battery that provides a high current to operate the starter motor, and it is typically located near the engine.

The starter motor, which is responsible for initiating the engine starting process, connects to the starting battery and the engine using various parts. The starting control unit is an electronic module programmed to regulate the starting battery and the starter motor's operations. The starting fuse is a safety component that helps protect the system from malfunctions, short circuits, and damage. 1 During the engine starting process, the driver inserts the key into the ignition and presses the engine start button, sending a signal to the starting control unit to activate the starter motor.

The system's proper operation depends on the battery's state of charge, the starter motor speed, and the engine's status. Should the starting system encounter any issues, the vehicle owner is advised to seek assistance from experienced technicians at an authorized Toyota service center for repair and maintenance.3: Topic objective  Analyze the starting system of the Toyota Vios 2018.  Build a simple starting system model with a key switch.  Analyze some common failures and causes on the starting system.4: Study method - Books and internet sources - Microsoft Word - Power point presentation - Building demonstrate model 2 Chapter 2: Overview of starting system 2.1: Starting system requirement An internal combustion engine requires the following criteria in order to start and continue running.

 Combustible mixture  Compression stroke  A form of Ignition  The minimum starting speed (about 100rev/min) In order to produce the first three of these, the minimum starting speed must be achieved. This is where the electric starter comes in. The ability to reach this minimum speed is again dependent on a number of factors.  Rated voltage of the starting system.

 Lowest possible temperature at which it must still be possible to start the engine. This is known as the starting limit temperature.  Engine cranking resistance. In other words, the torque required to crank the engine at its starting limit temperature (including the initial stalled torque).

 Voltage drops between the battery and the starter.  Starter-to-ring gear ratio.  Characteristics of the starter.  Minimum cranking speed of the engine at the starting limit temperature.

It is not possible to view the starter as an isolated component within the vehicle electrical system, as Figure 2. The battery in particular is of prime importance. 1: Starting system as part of the complete electrical system Another particularly important consideration in relation to engine starting requirements is the starting limit temperature.2 shows how, as temperature decreases, starter torque also decreases and the torque required to crank the engine to its minimum speed increases. 2: Starter torque and engine cranking torque 4 2.