Giáo trình Khởi động và đánh lửa - KS. Nguyễn Bình Trị

Chia sẻ: Le Duc Trong | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:58

Thêm vào BST

Báo xấu

157
lượt xem 33
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Khởi động và đánh lửa do KS. Nguyễn Bình Trị biên soạn nội dung xây dựng dựa trên khung chương trình giảng dạy gồm các bài sau: Sửa chữa bảo dưỡng hệ thống khởi động, sửa chữa bảo dưỡng Accu, sửa chữa bảo dưỡng máy khởi động,...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Khởi động và đánh lửa - KS. Nguyễn Bình Trị

TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ TỈNH BRVT KHOA CƠ KHÍ 1 M ỤC L ỤC N ội dung Trang Mục lục 1 Lời nói đầu 4 Bài 1: Sửa chữa bảo dưỡng hệ thống khởi động 5 1.Khái quát về hệ thống khởi động 2.sơ đồ hệ thống khởi đông 7 Bài 2: Sử a chữa bảo dưỡng Accu 7 1.Khái quát về accu 2.Cấu tạo 3.Hoạt động của accu 4.Phương pháp kiểm tra sửa chữa 15 Bài 3: Sửa chữa bảo dưỡng máy khởi động 15 1.Khái quát về máy khởi động 2.Cấu tạo của máy khởi động 3.Hoạt động của máy khởi động 4.Phương pháp kiểm tra sửa chữa 30 Bài 4: Sửa chữa bảo dưỡng relay khởi động 31 1.Công dung 2.Một số cơ cấu re lay khởi động 31 Bài 5: Sửa chữa bảo dưỡng đánh lửa thường 32 1.Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại 2.cấu tạo của hệ thống đánh lưa 3.nguyên lý đánh lửa 4.kiểm tra sửa chữa 35 Bài 6: Sửa chữa bảo dưỡng hệ thống đánh lửa có vít điều khiển 35 1.Nhiệm vụ, 2.cấu tạo của hệ thống đánh lưa 3.nguyên lý đánh lửa 4.kiểm tra sửa chữa 36 Bài 7:Sửachữa bảodưỡng hệ thốngđánh lửa sử dụng cảm biến điện từ 37 1.Đặc điểm 2.Phân loại 3.Sơ đồ nguyên lý đánh lửa 4.kiểm tra sửa chữa 39 Bài 8: Sửa chữa bảo dưỡng cảm biến quang 39 1.Đặc điểm 2.Phân loại GIÁO TRÌNH LƯU HÀNH NỘI BỘ BIÊN SOẠN: KS. NGUYỄN BÌNH TRỊ
2 Chương 2: Hệ thống khởi động 3.Sơ đồ nguyên lý đánh lửa 40 Bài 9: Sửa chữa cảm biến Hall 40 1.Đặc điểm 2.Sơ đồ nguyên lý đánh lửa 41 Bài 10: Sửa chữa bảo dưỡng đánh lửa sớm 41 1.Nhiệm vụ, 2.tín hiệu IGT 3.tín hiệu IGF 4.kiểm tra sửa chữa 45 Bài 11:Sửa chữa bảo dưỡng hệ thống đánh lửa không có bộ chia điện 45 1.Đặc điểm của hệ thống đánh lửa không có bộ chia điện 2.kiểu Igniter đặt ngoài 3.kiểu Igniter đặt trong 4.kiểm tra chẩn đoán 46 Bài 12: Sửa chữa bảo dưỡng hệ thống đánh lửa trực tiếp 47 1.Đặc điểm của hệ thống đánh lửa không có bộ chia điện 2.kiểu Igniter đặt ngoài 3.kiểu Igniter đặt trong 4.kiểm tra chẩn đoán 48 Bài 13: Sửa chữa bảo dưỡng ECU 48 1.Nhiệm vụ 2.Các bộ phận bên trong của Ecu 3.Sơ đồ cấu trúc: 4.Phương pháp sửa chữa 50 B ài 14: Sửa chữa bảo dưỡng tín hiệu đầu vào và đầu ra 51 1.Nhi ệm v ụ 2.c ấu tạo và nguyên lý các cảm biến 2.1. cấu tạo và nguyên lý các cảm biến đầu vào 2.2. cấu tạo và nguyên lý các cảm biến đầu ra 3.Phương pháp sửa chữa 55 Bài 15: Phương pháp chẩn đoán 56 1.Nhiệm vụ 2.phương pháp chẩn đoán 57
TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ TỈNH BRVT KHOA CƠ KHÍ 3 L ời nói đầu Giáo trình khởi động và đánh lửa là tài liệu lưu hành nội bộ, phục cho học sinh chuyên ngành công nghệ ô tô. Nội dung xây dựng dựa trên khung chương trình giảng dạy gồm các bài sau : Bài 1: Sửa chữa bảo dưỡng hệ thống khởi động Bài 2: Sử a chữa bảo dưỡng Accu Bài 3: Sửa chữa bảo dưỡng máy khởi động Bài 4: Sửa chữa bảo dưỡng relay khởi động Bài 5: Sửa chữa bảo dưỡng đánh lửa thường Bài 6: Sửa chữa bảo dưỡng hệ thống đánh lửa có vít điều khiển Bài 7: Sửachữa bảodưỡng hệ thốngđánh lửa sử dụng cảm biến điện từ Bài 8: Sửa chữa bảo dưỡng cảm biến quang Bài 9: Sửa chữa cảm biến Hall Bài 10: Sửa chữa bảo dưỡng đánh lửa sớm Bài 11: Sửa chữa bảo dưỡng hệ thống đánh lửa không có bộ chia điện Bài 12: Sửa chữa bảo dưỡng hệ thống đánh lửa trực tiếp Bài 13: Sửa chữa bảo dưỡng ECU Bài 14: Sửa chữa bảo dưỡng tín hiệu đầu vào và đầu ra Bài 15: Phương pháp chẩn đoán Bài 1: HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG 1. KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG 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 accu 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. 2.Sơ đồ hệ thống khởi động: GIÁO TRÌNH LƯU HÀNH NỘI BỘ BIÊN SOẠN: KS. NGUYỄN BÌNH TRỊ
4 Chương 2: Hệ thống khởi động 2.1.ACCU: Accu trong ô tô thường được gọi là accu khởi động để phân biệt với loại accu sử dụng ở các lĩnh vực khác. Accu 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 accu khởi động là loại accu chì – axit. Đặc điểm của loại accu nêu trên là có thể tạo ra dòng điện có cường độ lớn, trong khoảng thời gian ngắn (5 10s), có khả năng cung cấp dòng điện lớn (200 800A) mà độ sụt thế bên trong nhỏ, thích hợp để cung cấp điện cho máy khởi động để khởi động động cơô 2.2.relay, cầu chì: Re lay cầu chì dung bảo vệ máy khởi động 2.2.1 Công tắc từ Công tắc từ hoạt động như là một công tắc chính của dòng điện chạy tới motor và
5 TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ TỈNH BRVT KHOA CƠ KHÍ điều khiển bánh răng bendix bằng cách đẩy nó vào ăn khớp với vành răng khi bắt đầu khởi động và kéo nó ra sau khi khởi động. Cuộn hút được quấn bằng dây có đường kính lớn hơn cuộn giữ và lực điện từ của nó tạo ra lớn hơn lực điện từ được tạo ra bởi cuộn giữ. 2.3.Máy khởi động: - 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. Bài 2: SỬA CHỮA BẢO DƯỠNG ACCU 1. Khái quát về accu 1.1Công dụng accu Dùng khởi động cơ ở một tốc độ tối thiểu tạo ra moment lớn để quay động cơ Accu 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 GIÁO TRÌNH LƯU HÀNH NỘI BỘ BIÊN SOẠN: KS. NGUYỄN BÌNH TRỊ
6 Chương 2: Hệ thống khởi động 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, accu còn đóng vai trò bộ lọc và ổn định điện thế trong hệ thống điện ô tô khi điện áp máy phát dao động. Ñieän aùp cung caáp cuûa accu laø 6V, 12V hoaëc 24V. Ñieän aùp accu thöôøng laø 12V ñoái vôùi xe du lòch hoaëc 24V cho xe taûi. Muoán ñieän aùp cao hôn ta ñaáu noái tieáp caùc accu 12V laïi vôùi nhau. Accu cung cấp điện khi:  Động cơ ngừng hoạt động: Điện từ bình accu 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 accu 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 accu.  Động cơ đang hoạt động: Điện từ bình accu 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 accu và máy phát đều cấp điện khi nhu cầu đòi hỏi cao. .2. Cấu tạo accu Một bình accu 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 accu chìacid. Một bình accu được chia thành nhiều ngăn (accu trên ô tô thường có 6 ngăn), mỗi một ngăn có nhiều bản cực, tất cả được nhúng trong dung dịch điện phân.
TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ TỈNH BRVT KHOA CƠ KHÍ 7 Hình 3. Cấu tạo accu 2.1 Cấu tạo của một ngăn Cơ sở cho hoạt động của accu là các ngăn của accu. 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 accu. 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 accu tăng lên vì diện tích bề mặt tăng lên. Càng nhiều diện tích bề mặt đồng nghĩa với việc accu cung cấp điện nhiều hơn. Hình 4. Cấu tạo một accu đơn 2.1.1 Bản cực Bản cực accu 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). Hình 5. Cấu tạo bản cực Hình 6. Chất điện phân GIÁO TRÌNH LƯU HÀNH NỘI BỘ BIÊN SOẠN: KS. NGUYỄN BÌNH TRỊ
8 Chương 2: Hệ thống khởi động 2.1.2 Chất điện phân Chất điện phân trong bình accu là hỗn hợp 36% acid sulfuric (H2SO4) và 64% nước cất (H2O). Dung dịch điện phân trên accu 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. 2.2 Vỏ accu Vỏ accu giữ các điện cực và các ngăn riêng rẽ của bình accu. 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 accu. Vỏ được làm từ polypropylen, cao su cứng, và plastic. Một vài nhà sản xuất làm vỏ accu có thể nhìn xuyên qua để có thể nhìn thấy được mực dung dịch điện phân mà không cần mở nắp accu. Đối với loại này thường có hai đường để chỉ mực thấp (lower) và cao (upper) bên ngoài vỏ. Hình 7. Vỏ accu Hình 8. Nắp thông hơi Hình 9.Dãy nắp thông hơi 2.3 Nắp thông hơi Nắp thông hơi chụp trên các lỗ để thêm dung dịch điện phân. Nắp thông hơi được thiết kế để hơi acid ngưng tụ và rơi trở lại accu và cho phép hydrogene bay hơi. 2.4 Cọc accu Có 3 loại cọc bình accu được sử dụng, loại đỉnh, loại cạnh và loại L. Loại trên đỉnh thông dụng nhất trên ô tô. Loại này có cọc được vát xiêng. Loại cạnh là loại đặc trưng của hãng General Motors, loại L được dùng trên tàu thuỷ.
TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ TỈNH BRVT KHOA CƠ KHÍ 9 Hình 10. Cọc accu Đầu kẹp accu: Đầu kẹp cáp của accu có thể làm bằng thép hoặc chì tuỳ thuộc vào nhà chế tạo. Hình 11. Ký hiệu cọc accu Chì Thép Hình 12. Đầu kẹp accu 3. Hoạt động của accu 3.1 Hoạt động của một ngăn Hai kim loại không giống nhau đặt trong dung dịch acid sẽ sinh ra hiệu điện thế giữa hai cực. Cực dương làm bằng chì oxide PbO2, cực âm làm bằng chì Pb. Dung dịch điện phân là hỗn hợp acid sunfuric và nước. Chúng tạo nên một phần tử của ngăn. GIÁO TRÌNH LƯU HÀNH NỘI BỘ BIÊN SOẠN: KS. NGUYỄN BÌNH TRỊ
10 Chương 2: Hệ thống khởi động Hình 14. Hoạt động accu Hình 15. Quá trình phóng, nạp Hình 16. Điện áp accu Accu chứa điện ở dạng hoá năng. Thông qua phản ứng hoá học, accu sinh ra và giải phóng điện vì các nhu cầu của hệ thống điện và các thiết bị điện. Khi accu mất đi hoá năng trong quá trình này, accu cần được nạp điện lại bằng máy phát. Bằng dòng điện ngược đi qua accu, quá trình hoá học được phục hồi, vì vậy nạp cho bình accu. Chu trình phóng nạp được lặp lại liên tục và được gọi là chu trình của accu. Mỗi một ngăn có điện áp xấp xỉ 2.1V không xét đến kích cỡ và số lượng các bản cực. Accu trên ô tô có 6 ngăn nối tiếp với nhau, sinh ra điện áp 12.6 V. 3.2 Các quá trình điện hóa trong accu Trong accu thường xảy ra hai quá trình hóa học thuận nghịch đặc trưng là quá trình nạp và phóng điện, và được thể hiện dưới dạng phương trình sau: PbO2 + Pb + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O Trong quá trình phóng điện, hai bản cực từ PbO2 và Pb biến thành PbSO4. Như vậy khi phóng điện, axit sunfuric bị hấp thụ để tạo thành sunfat chì, còn nước được tạo ra, do đó, nồng độ dung dịch H2SO4 giảm. Sự thay đổi nồng độ dung dịch điện phân trong quá trình phóng và nạp là một trong những dấu hiệu để xác định mức phóng điện của accu trong sử dụng. Quá trình phóng điện Bản cực âm Dung dịch Bản cực điện phân dương Chất ban đầu Pb 2H2SO4 + 2H2O PbO2 Quá trình ion hóa SO4 , SO4 ,4H+ 4OH Pb++++ Quá trình tạo dòng Pb++ 2 e Pb+++2e 4H2O PbSO4 2H2O PbSO Chất được tạo ra 4
TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ TỈNH BRVT KHOA CƠ KHÍ 11 2H2O Bảng 1. Quá trình phóng điện Quá trình nạp điện Bản cực âm Dung dịch Bản cực điện phân dương Chất được tạo ra cuối PbSO4 4H2O PbSO4 quá trình phóng Quá trình ion hóa Pb++, SO4 2H+, 4OH , 2H+ SO4 , Pb++ + Quá trình tạo dòng Pb++++ 2H2O Chất ban đầu Pb H2SO4 H2SO4 PbO2 Bảng 2. Quá trình nạp điện 3.3 Thông số accu chìaxit 3.3.1 Sức điện động của accu Sức điện động của accu phụ thuộc chủ yếu vào sự chênh lệch điện thế giữa hai tấm bản cực khi không có dòng điện ngoài. Sức điện động trong một ngăn ea = + (V) Nếu accu có n ngăn Ea = n.ea. Sức điện động còn phụ thuộc vào nồng độ dung dịch, trong thực tế có thể xác định theo công thức thực nghiệm: E0 = 0,85 + 25oC E0 : sức điện động tĩnh của accu đơn (tính bằng volt). : nồng độ của dung dịch điện phân được tính bằng (g/cm3) quy về + 25oC. 25oC = đo – 0,0007(25 – t) t : nhiệt độ dung dịch lúc đo. đo : nồng độ dung dịch lúc đo. 3.3.2 Hiệu điện thế của accu Khi phóng điện: Up = Ea Ra.Ip Khi nạp điện: Un = Ea + Ra.In GIÁO TRÌNH LƯU HÀNH NỘI BỘ BIÊN SOẠN: KS. NGUYỄN BÌNH TRỊ
12 Chương 2: Hệ thống khởi động Trong đó: Ip cường độ dòng điện phóng. In cường độ dòng điện nạp. Ra điện trở trong của accu. 3.3.3 Điện trở trong accu Raq = R điện cực + R bản cực + R tấm ngăn + R dung dịch Điện trở trong accu phụ thuộc chủ yếu vào điện trở của điện cực và dung dịch. Pb và PbO2 đều có độ dẫn điện tốt hơn PbSO4 . Khi nồng độ dung dịch điện phân tăng, sự có mặt của các ion H+ và SO42 cũng làm giảm điện trở dung dịch. Vì vậy điện trở trong của accu tăng khi bị phóng điện và giảm khi nạp. Điện trở trong của accu cũng phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường. Khi nhiệt độ thấp, các ion sẽ dịch chuyển chậm trong dung dịch nên điện trở tăng. 3.3.4 Dung lượng của accu Lượng điện năng mà accu cung cấp cho phụ tải trong giới hạn phóng điện cho phép được gọi là dung lượng của accu. Q = Ip.tp (A.h) Như vậy dung lượng của accu là đại lượng biến đổi phụ thuộc vào chế độ phóng điện. Người ta còn đưa ra khái niệm dung lượng định mức của accu Q5, Q10, Q20 mang tính quy ước ứng với một chế độ phóng điện nhất định như chế độ 5 giờ, 10 giờ, 20 giờ phóng điện ở nhiệt độ +30oC. Các yếu tố ảnh hưởng tới dung lượng của accu: Khối lượng và diện tích chất tác dụng trên bản cực. Dung dịch điện phân. Dòng điện phóng. Nhiệt độ môi trường. Thời gian sử dụng. Dung lượng của accu phụ thuộc lớn vào dòng phóng. Phóng dòng càng lớn thì dung lượng càng giảm, tuân theo định luật Peukert. . tp = const Trong đó: n là hằng số tùy thuộc vào loại accu (n = 1,4 đối với accu chì) 4. Kiểm tra và bảo dưỡng accu 3.1 Kiểm tra bằng mắt 1. Kiểm tra nứt vỏ và gãy cọc accu. Điều đó có thể làm rò rỉ dung dịch điện phân. Nếu bị, thay bình accu. 2. Kiểm tra đứt cáp hay mối nối và thay thế nếu cần thiết. 3. Kiểm tra sự ăn mòn ở cọc accu, chất bẩn và acid trên mặt accu. Nếu các cọc bị ăn mòn nghiêm trọng phải sử sụng chổi kim loại. 4. Kiểm tra giá giữ accu và siết lại khi cần.
TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ TỈNH BRVT KHOA CƠ KHÍ 13 5. Kiểm tra mực dung dịch điện phân trong accu. Nhìn từ bên ngoài hay mở nắp. Thêm vào nước cất khi cần, đừng đổ tràn. 6. Kiểm tra dung dịch điện phân có bị mờ hay biến màu không, nguyên nhân là do quá nạp và dao động. Thay thế bình accu nếu đúng vậy. Hình 17. Kiểm tra bằng mắt 3.2 Kiểm tra tình trạng sạc Tình trạng sạc của accu có thể dễ dàng kiểm tra bằng một trong những cách sau: Kiểm tra tỉ trọng Kiểm tra điện áp hở mạch Hình 19. Kiểm tra điện áp hở mạch 1. Bật đèn đầu lên pha trong vài phút để loại bỏ nạp bề mặt. 2. Tắt đèn đầu và nối đồng hồ qua hai cực của bình accu 3. Đọc giá trị điện áp. Một bình accu được nạp đầy có giá trị 12.6 V. Ngược lại một bình accu đã hỏng điện áp là 12V. 3.3 Kiểm tra khả năng chịu tải nặng của accu Khi kiểm tra tình trạng sạc của bình accu, không cho chúng ta biết được khả năng cung cấp dòng khi khởi động động cơ. Kiểm tra khả năng chịu tải nặng của accu cho chúng ta biết khả năng phân phối dòng điện của accu. GIÁO TRÌNH LƯU HÀNH NỘI BỘ BIÊN SOẠN: KS. NGUYỄN BÌNH TRỊ
14 Chương 2: Hệ thống khởi động Trước khi kiểm tra tải nặng phải xác định dung lượng bình accu. Dung lượng bình accu ghi trên nhãn bình. Nó có thể biểu diễn bằng CCA (Cold Cranking Amps) hay AH (Amp Hour). Qui trình kiểm tra khả năng chịu tải nặng: 1. Lắp đặt bộ thử tải 2. Tăng tải lên bằng núm điều khiển đến khoảng gấp 3 lần AH hay một nửa CCA 3. Duy trì tải không quá 15s, ghi nhận giá trị điện áp. 4. Nếu điện áp đọc được là 9.6V hay cao hơn, bình accu còn tốt 9.5V hay thấp hơn, bình accu có khiếm khuyết và cần thay thế. Bài 3: SỬA CHỮA BẢO DƯỠNG MÁY KHỞI ĐỘNG 1. KHÁI QUÁT VỀ MÁY KHỞI ĐỘNG 1.1 Công dụng máy khởi động 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 accu 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. 1.2 Các loại máy khởi động 1.2.1 Loại giảm tốc
TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ TỈNH BRVT KHOA CƠ KHÍ 15 - Máy khởi động loại giảm tốc dùng motor tốc độ cao. - Máy khởi động loại giảm tốc làm tăng moment xoắn bằng cách giảm tốc độ quay của phần ứng lõi motor nhờ bộ truyền giảm tốc. - Piston của công tắc từ đẩy trực tiếp bánh răng chủ động đặt trên cùng một trục với nó vào ăn khớp với vành răng. 1.2.2 Máy khởi động loại đồng trục - Bánh răng bendix được đặt trên cùng một trục với lõi motor (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. 1.2.3 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 motor. - Bánh răng bendix ăn khớp với vành răng thông qua cần dẫn động giống như trường hợp máy khởi động đồng trục. 1.2.4 Máy khởi động PS (Motor giảm tốc hành tinhrotor thanh dẫn) - 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. Hình 5. Máy khởi động loại PS 1.3 Nguyên lý của máy khởi động 1.3.1 nguyên lý tạo ra moment Đường sức từ sinh ra giữa cực bắc và cực nam của nam châm. Nó đi từ cực bắc đến 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 tâm của nó. (Hình 6) GIÁO TRÌNH LƯU HÀNH NỘI BỘ BIÊN SOẠN: KS. NGUYỄN BÌNH TRỊ
16 Chương 2: Hệ thống 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 7. Khi dòng điện chạy xuyên qua khung dây, từ thông sẽ xuyên qua khung dây. Chiều của đường sức từ sinh ra trên khung dây được xác định bằng qui tắc vặn nút chai. Khi chiều của từ trường trùng nhau, đường sức từ trở nên mạnh hơn (dày hơn). Khi chiều của từ trường đối ngược, thì đường sức từ trở nên yếu đi (thưa hơn). Hình 9. Đường sức của khung dây và nam châm Bản chất của đường sức từ thường trở nên ngắn đi và cố đẩy những đường sức từ khác ra xa nó 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 11. Lực từ sinh ra trên khung dây 1.3.2 Hoạt động trong thực tế Để ứng dụng lý thuyết này trong thực tế, trước tiên, người ta phải quấn nhiều khung dây
17 TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ TỈNH BRVT KHOA CƠ KHÍ để tăng từ thông từ đó sinh ra moment lớn. Tiếp theo, người ta đặt một lõi thép bên trong các khung dây cũng nhằm tăng từ thông và tạo ra moment lớn. Thay vì sử dụng nam châm vĩnh cửu, người ta có thể dùng nam châm điện làm phẩn cảm. Quan hệ giữa cực từ của nam châm và dòng điện chạy qua nó có thể dùng qui tắc bàn tay phải để 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 quay êm, người ta dùng nhiều khung dây. Từ những lý thuyết trên, người ta thiết kế nên máy khởi động trong thực tế. Hình 15. Cấu tạo thực tế của động cơ máy khởi động Hình 16. Dây quấn trong rotor Cuộn dây phần ứng được quấn như Hình 16. 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 dến âm qua các khung dâu mắc nối tiếp. Nếu nhìn từ phía bánh răng bendix, thì dòng điện có chiều như Hình 17. Khi đó, chiều của dòng điện chạy qua các khung dây trong cùng một phần tư rotor là như nhau. Và nhờ thế chiều của từ trường sinh ra ở mỗi khung sẽ không đổi khi cổ góp quay. Nhờ sự bố trí các khung dây trong phần cảm và phần ứng mà sinh ra lực từ làm quay phần ứng. GIÁO TRÌNH LƯU HÀNH NỘI BỘ BIÊN SOẠN: KS. NGUYỄN BÌNH TRỊ
18 Chương 2: Hệ thống khởi động Rotor quay theo chiều kim đồng hồ theo qui luật bàn tay trái. Động cơ điện một chiều được chia làm 3 loại tùy theo phương pháp đấu dây. Loại mắc nối tiếp: Moment phát ra lớn nhất khi bắt đầu quay, được dùng chủ yếu trong máy khởi động. Loại mắc song song: Ít dao động về tốc độ, giống như loại dùng nam châm vình cửu. Loại mắc hỗn hợp: Có cả đặc điểm của hai loại trên, thường dùng để khởi động động cơ lớn. Hình 19. Các kiểu đấu dây 2. CẤU TẠO MÁY KHỞI ĐỘNG Hình 21. Các bộ phận của máy khởi động 2.1 Các bộ phận Máy khởi động loại giảm tốc gồm có các bộ phận sau đây: 1. Công tắc từ 2. Phần ứng (lõi của motor khởi động) 3. Vỏ máy khởi động 4. Chổi than và giá đỡ chổi than
TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ TỈNH BRVT KHOA CƠ KHÍ 19 5. Bộ truyền bánh răng giảm tốc 6. Li hợp khởi động 7. Bánh răng bendix và then xoắn. 2.2 Cấu tạo 2.2.1 Công tắc từ Công tắc từ hoạt động như là một công tắc chính của dòng điện chạy tới motor và điều khiển bánh răng bendix bằng cách đẩy nó vào ăn khớp với vành răng khi bắt đầu khởi động và kéo nó ra sau khi khởi động. Cuộn hút được quấn bằng dây có đường kính lớn hơn cuộn giữ và lực điện từ của nó tạo ra lớn hơn lực điện từ được tạo ra bởi cuộn giữ. 2.2.2 Phần ứng và ổ bi cầu Phần ứng tạo ra lực làm quay motor và ổ bi cầu đỡ cho lõi (phần ứng) quay ở tốc độ cao. Hình 23. Phần ứng và ổ bi cầu Hình 24. Vỏ máy khởi động 2.2.3.Vỏ máy khởi động Vỏ máy khởi động này tạo ra từ trường cần thiết để cho motor hoạt động. Nó cũng có chức năng như một vỏ bảo vệ các cuộn cảm, lõi cực và khép kín các đường sức từ. Cuộn cảm được mắc nối tiếp với phần ứng. 2.2.4. Chổi than và giá đỡ chổi than Chổi than được tì vào cổ góp của phần ứng bởi các lò xo để cho dòng điện đi từ cuộn dây tới phần ứng theo một chiều nhất định. Chổi than được làm từ hỗn hợp đồng cácbon nên nó có tính dẫn điện tốt và khả năng chịu mài mòn lớn. Các lò xo chổi than nén vào cổ góp phần ứng và làm cho phần ứng dừng lại ngay sau khi máy khởi động bị ngắt. Nếu các lò xo chổi than bị yếu đi hoặc các chổi than bị mòn có thể làm cho tiếp điểm điện giữa chổi than và cổ góp không đủ để dẫn điện. Điều này làm cho điện trở ở chỗ tiếp xúc tăng lên làm giảm dòng điện cung cấp cho motor và dẫn đến giảm moment. GIÁO TRÌNH LƯU HÀNH NỘI BỘ BIÊN SOẠN: KS. NGUYỄN BÌNH TRỊ
20 Chương 2: Hệ thống khởi động Hình 25. Chổi than và giá đỡ chổi than Hình 26. Bộ truyền giảm tốc 2.2.5. Bộ truyền giảm tốc Bộ truyền giảm tốc truyền lực quay của motor tới bánh răng bendix và làm tăng moment xoắn bằng cách làm chậm tốc độ của motor. Bộ truyền giảm tốc làm giảm tốc độ quay của motor với tỉ số là 1/3 1/4 và nó có một li hợp khởi động ở bên trong. 2.2.6. Li hợp khởi động