I. Khái quát
Mô tả máy khỏi động
Vì động cơ không thể tự khởi động nên cần phải có một ngoại lực để khởi động động cơ đốt trong. Để khởi động động cơ, máy khởi động làm quay trục khuỷu thông qua vành răng.
Máy khởi động cần phải tạo ra mô men lớn từ nguồn điện hạn chế của ắc qui đồng thời phải gọn nhẹ. Vì lý do này người ta dựng một mô tơ 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 tựy theo cấu trúc động cơ và tình trạng hoạt động, thuờng từ 40 – 60 vòng/ phút đối với động cơ xăng và từ 80 – 100 vòng/phút đối với động cơ diesel.
Mô tơ điện một chiều
Mô tơ điện một chiều gồm có một cuộn cảm và cuộn ứng được mắc nối tiếp được dùng để tạo ra mô men quay cực đại khi máy khởi động bắt đầu làm việc.
Các loại máy khởi động
(1) Loại giảm tốc
- Máy khởi động loại giảm tốc dùng mô tơ tốc độ cao.
- Máy khởi động loại giảm tốc làm tăng mô men xoắn bằng cách giảm tốc độ quay của phần ứng lõi mô tơ nhờ bộ truyền giảm tốc.
- 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.
(2) Máy khỏi động loại thụng thường
- Bánh răng dẫn động chủ động được đặt trên cùng một trục với lõi mô tơ (phần ứng) và quay cùng tốc độ với lõi.
- Cần dẫn động được nối với thanh đẩy của công tắc từ đẩy bánh răng chủ động và làm cho nó ăn khớp với vành răng.
(3) Máy khỏi động loại bánh răng hành tinh
- Máy khởi động loại bánh răng hành tinh dùng bộ truyền hành tinh để giảm tốc độ quay của lõi (phần ứng) của mô tơ.
- Bánh răng dẫn động khởi động ăn khớp với vành răng thông qua cần dẫn động giống nhơ trong hợp máy khởi động thông thường.
(4) Máy khỏi động PS (Mô tơ giảm tốc hành tinh – rôto thanh dẫn)
Máy khởi động này sử dụng các nam châm vĩnh cửu đặt trong cuộn cảm.
- Cơ cấu đống ngắt hoạt động giống như máy khởi động loại bánh răng hành tinh.
II. Đặc tính
1. Đặc tính của mô tơ khỏi động một chiều
1.1 Mối quan hệ giữa tốc độ, mô men và cường độ dòng điện
Vế cơ bản mạch điện của mô tơ chỉ là các cuộn dây. Giá trị điện trở trong mạch rất nhỏ vì chỉ có điện trở của các cuộn dây. Theo định luật ôm giá trị dòng điện sẽ tăng rất lớn khi điện áp ắc qui (12 V) là không đổi và giá trị điện trở của mạch là rất nhỏ. Kết quả là phần lớn dòng điện đi tới máy khởi động và mô men xoắn cực đại được tạo ra ngay khi máy khởi động bắt đầu làm việc.
Vì mô tơ và máy phát điện có cấu tạo tươ¬ng tự nhau, nên điện áp theo chiều ngược lại (suất điện động đảo chiều) được tạo ra khi mô tơ quay làm nhiễu dòng một chiều.
Vì Suất điện động cảm ứng này tăng lên khi tốc độ máy khởi động tăng lên do đó dòng điện chạy qua mô tơ giảm đi làm cho mô men xoắn và dòng một chiều cũng giảm theo.
Tham khảo
- Tỷ số truyền giữa bánh răng dẫn động và vành răng xấp xỉ từ 1 :10 tới 1 : 1 5.
- Công suất đầu ra của máy khởi động khi mới bắt đầu làm việc là rất thấp vì mô men xoắn lớn và tốc độ của máy khởi động thấp nhơng công suất này tăng lên tới giá trị cực đại theo sự thay đổi của mô men xoắn và tốc độ của máy khởi động và sau đã giảm đi. Công suất máy khởi động được biểu diển bằng đường cong trên hình vẽ theo sự thay đổi của mô men xoắn và tốc độ của máy khởi động.
1.2 Mối quan hệ giữa dòng điện và điện áp
Khi máy khởi động bắt đầu làm việc, điện áp ở cực của ắc qui giảm xuống do cường độ dòng điện trong mạch giảm xuống. Khi cường độ dòng điện trong mạch lớn thì không thể bá qua dòng điện trong mạch của ắc qui.
Theo định luật ôm sụt áp tăng lên khi giá trị dòng điện trong mạch tăng lên sụt áp giảm xuống khi giá trị dòng điện trong mạch giảm xuống và điện áp ắc qui lại trở về giá trị bình thường.
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 mô tơ khởi động)
3. Vá máy khởi động
4. Chổi than và giá đì chổi than
5. Bộ truyền bánh răng giảm tốc
6. Li hợp khởi động
7. Bánh răng dẫn động khởi động và then xoắn.
Cấu tạo
1. Công tắc từ
- Công tắc từ hoạt động nhơ là một công tắc chính của dòng điện chạy tới mô tơ và điều khiển bánh răng dẫn động khởi động bằng cách đẩy nó vào ăn khớp với vành răng khi bắt đầu khởi động và kéo nó ra sau khi khởi động.
- Cuộn kéo được cuộn 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. Phẩn ứng và ổ bi cẩu
- Phần ứng tạo ra lực làm quay mô tơ và ổ bi cầu đì cho lõi (phần ứng) quay ở tốc độ cao.
3. Vỏ máy khỏi động
- Vỏ máy khởi động này tạo ra từ trường cần thiết để cho mô tơ hoạt động. Nó cũng có chức năng nhơ một vá bảo vệ các cuộn cảm, lõi cực và khép kính các đường suất từ. Cuộn cảm được mắc nối tiếp với phần ứng.
4. Chổi than và giá đỡ chổi than
Chổi than được tỳ 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 cơ cácbon nên nó có tính dẫn điện tốt và khả năng chịu ăn mền lớn. Các lò xo chổi than nén vào cổ góp phần ứng và làm cho phần ứng dõng 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 mô tơ và dẫn đến giảm mô men.
5. Bộ truyền giảm tốc
Bộ truyền giảm tốc truyền lực quay của mô tơ tới bánh răng dẫn động khởi động và làm tăng mô men xoắn bằng cách làm chậm tốc độ của mô tơ.
Bộ truyền giảm tốc làm giảm tốc độ quay của mô tơ với tỷ số là 1/3 – 1/4 và nó có một li hợp khởi động ở bên trong.
Li hợp khỏi động
- Li hợp khởi động truyền chuyển động quay của mô tơ tới động cơ thông qua bánh răng chủ động khởp động.
- đó bảo vệ máy khởi động khái bị hỏng hóc bởi số’ vòng quay cao được tạo ra khi động cơ được khởi động người ta bố trí li hợp khởi động này. đó là li hợp khởi động loại một chiều có các con lăn.
Bánh răng khỏi động chủ động và then xoắn
- Bánh răng dẫn động khởi động và vành răng truyền lực quay từ máy khởi động tới động cơ¬ nhờ sự ăn khớp an toàn giữa chóng. Bánh răng dẫn động khởi động được vát mép để ăn khớp được dễ dàng. Then xoắn chuyển lực quay vòng của mô tơ thành lực đẩy bánh răng dẫn động khởi động và trợ gióp cho việc ăn khớp và ngắt sự ăn khớp của bánh răng dẫn động khởi động với vành răng.
Hoạt động
1. Công tắc từ
(1) Khái quát
Công tắc từ có hai chức năng:
- Đóng ngắt mô tơ
- Ăn khớp và ngắt bánh răng khởi động dẫn động khởi động với vành răng. Công tắc từ này cũng hoạt động theo ba bước khi máy khởi động hoạt động.
- Hút vào
- Giữ
- Hồi vị (nhả về)
Hình bên trái dưới đây tãm tắt nguyên lý hoạt động của công tắc từ.
GỢi ý khi sửa chữa:
- Nếu có hở mạch trong cuộn hút, thì nó không thể hút được piston và do đã máy khởi động không thể khởi động được (không có tiếng kêu hoạt động của công tắc từ).
- Nếu công tắc chính tiếp xúc kém, thì dòng điện đi đến cuộn cảm và phần ứng rất khó khăn và tốc độ của máy khởi động giảm xuống.
- Nếu có hở mạch trong cuộn giữ, thì nó không thể giữ được piston và có thể làm cho piston đi vào nhảy ra một cách liên tục.
(2) Nguyên lý hoạt động
Kéo (Hút vào)
Khi bật khoá điện lên vị trí START, dòng điện của ắc qui đi vào cuộn giữ và cuộn kéo. Sau đã dòng điện đi từ cuộn kéo tới phần ứng qua cuộn cảm làm quay phần ứng với tốc độ thấp. Việc tạo ra lực điện từ trong các cuộn giữ và cuộn kéo sẽ làm từ hoá các lõi cực và do vậy piston của công tắc từ bị kéo vào vào lõi cực của nam châm điện. Nhờ sự kéo này mà bánh răng dẫn động khởi động bị đẩy ra và ăn khớp với vành răng bánh đà đồng thời đĩa tiếp xúc sẽ bật công tắc chính lên.
Hình bên trái dưới đây sẽ tóm tắt chiều dòng điện trong mạch ở bước kéo vào
GỢi ý khi sửa chữa:
- Để duy trì điện áp kích hoạt công tắc từ, một số xe có rơ le khởi động đặt giữa khoá điện và công tắc từ.
- Máy khỏi động loại giảm tốc Hoạt động.
Giữ
Khi công tắc chính được bật lên, thì không có dòng điện chạy qua cuộn giữ, cuộn cảm và cuộn ứng nhận trực tiếp dòng điện từ ắc qui. Cuộn dây phần ứng sau đã bắt đầu quay với vận tốc cao và động cơ được khởi động. ở thời điểm này píttông được giữ nguyên tại vị trí chỉ nhờ lực điện từ của cuộn giữ vì không có lực điện từ chạy qua cuộn hút.
Hình bên trái dưới đây cho ta biết dòng điện chạy trong mạch ở bước “giữ”.
Nhả hồi về
Khi khóa điện được xoay từ vị trí START sang vị trí ON, dòng điện đi từ phía công tắc chính tới cuộn giữ qua cuộn kéo. Ở thời điểm này vì lực điện từ được tạo ra bởi cuộn kéo và giữ triệt tiêu lẫn nhau nên không giữ đươc pittong. Do đó pittong bị kéo lại nhờ lo xo hồi vị và công tắc chính bị ngắt làm cho máy khởi động dừng lại.
Hình bên trái dưới đây cho ta biết dòng điện chạy trong mạch ở bước nhả về
III. Cơ cấu ăn khớp
(1) Khái quát
Cơ cấu ăn khớp / nhả có hai chức năng.
- Ăn khớp bánh răng dẫn động khởi động với vành răng bánh đà.
- Ngắt sự ăn khớp giữa bánh răng dẫn động khởi động với vành răng bánh đà.
- Máy khỏi động loại giảm tốc Hoạt động
(2) Cơ cấu ăn khớp
Khi các mặt đầu của bánh răng dẫn động khởi động và vành răng đi vào ăn khớp với nhau nhê tác động kéocủa công tắc từ và ép lề xo dẫn động lại. Sau đã công tắc chínhđược bật lên và lực quay của phần ứng tăng lên. Một phần lực quay được chuyón thành lực đẩy bánh răng dẫn động khởi động nhê then xoắn. Nói cách khác bánh răng dẫn động khởi động được đưa vào ăn khớp với vành răng bánh đà nhờ lực hót của công tắc từ và lực quay của phần ứng và lực đẩy của then xoắn.
Bánh răng dẫn động khởi động và vành răng được vát mộp để việc ăn khớp được dễ dàng.
(3) Cơ cấu nhả khớp
Khi bánh răng dẫn động khởi động làm quay vành răng thì xuất hiện áp lực cao trên bề mặt răng của hai bánh răng. Vì tốc độ quay của động cơ (vành răng) trở nên cao hơn so với bánh răng dẫn động khởi động khi khởi động động cơ, nên vành răng làm quay bánh răng dẫn động. Một phần của lực quay này được chuyển thành lực đẩy dọc trục nhờ then xoắn để ngắt sự ăn khớp giữa bánh răng dẫn động khởi động và vành răng.
Cơ cấu li hợp máy khởi động ngăn không cho lực quay của máy khởi động truyền tới bánh răng dẫn động khởi động từ vành răng bánh đà. Kết quả là áp lực giữa các bề mặt răng của hai bánh răng giảm xuống và bánh răng dẫn động được kéo ra khái sự ăn khớp một cách dễ dàng.
Vì lực hút của công tắc từ bị mất đi nên lò xo hồi vị đang bị nén sẽ đẩy bánh răng dẫn động khởi động lại về vị trí và hai bánh răng sẽ không còn ăn khớp nữa.
Hy vọng với bài viết “khái quát về hệ thống khởi động” sẽ giúp các bạn có kiến thức cơ bản về hệ thống truyền lực trên ô tô.
