1. Công dụng, phân loại và yêu cầu của hệ thống khởi động
1.1. Công dụng của hệ thống khởi động
– Quay trục khuỷu động cơ (bánh đà động cơ) với số vòng quay tối thiểu đủ để nổ máy (Nđcmin).
- Nđcmin = 25 ÷ 30 vòng/phút đối với động cơ xăng, thực tế là 125 ÷ 175 vòng/phút.
- Nđcmin = 70 ÷ 120 vòng/phút đối với động cơ diesel, thực tế là 150 ÷ 330 vòng/phút.
– Hỗ trợ khởi động lạnh (đối với động cơ diesel).
– Sấy nóng buồng cháy.
– Sấy nóng không khí nạp (gió).
Các thiết bị trong hệ thống khởi động:
Trong hình 1: 1- Ắc quy; 2- Khóa điện; 3- Máy đề.
1.2. Phân loại: Có 4 loại máy khởi động
- Loại thường: Dùng cơ cấu nạng gạt để gạt bánh răng đề tiến về vành răng bánh đà.
- Loại giảm tốc: Môtơ đề dẫn động bánh răng đề thông qua cặp bánh răng giảm tốc.
- Loại bánh răng hành tinh: Môtơ đề dẫn động bánh răng đề thông qua bộ bánh răng hành tinh.
- Loại giảm tốc hành tinh – môtơ thanh dẫn.
- A: Loại thường
- B: Loại giảm tốc
- C: Loại bánh răng hành tinh
- D: Loại giảm tốc hành tinh- môtơ thanh dẫn
- Bánh răng chủ động
- Phần ứng
- Bánh răng trung gian
- Bánh răng hành tinh
- Nam châm vĩnh cửu
1.3. Yêu cầu của máy khởi động
- Máy khởi động phải quay được trục khuỷu động cơ với tốc độ thấp nhất mà động cơ có thể nổ được.
- Nhiệt độ làm việc không được quá giới hạn cho phép.
- Phải đảm bảo khởi động lại được nhiều lần.
- Tỷ số truyền từ bánh răng khởi động đến vành răng bánh đà nằm trong giới hạn (từ 9 đến 18).
- Mômen truyền động phải đủ để khởi động động cơ.
2. Nguyên lý làm việc của hệ thống và các sơ đồ tiêu biểu
2.1. Nguyên lý làm việc của hệ thống
2.1.1. Sơ đồ nguyên lý
Trong hình 4: 1-Khóa điện; 2- Cọc 50; 3- Cuộn kéo; 4- Cuộn giữ; 5-Chuột đề; 6- Lõi thép Chuột đề; 7- Nạng gạt; 8-Bánh răng đề; 9- Vành răng bánh đà; 10-Tiếp điểm chính; 11- Cọc 30; 12- Cọc C.
2.1.2. Nguyên lý làm việc
Khi thực hiện đề, người ta bật khóa điện để cấp điện vào giắc 50 của máy đề. Hai cuộn dây Wk (cuộn kéo) và cuộn Wg (cuộn giữ) của chuột đề để được cấp điện tạo ra từ trường hút nõi thép của chuột đề di chuyển. Trong khi lõi thép của chuột đề di chuyển, thông qua nạng qạt hoặc lò xo đẩy, đẩy khớp truyền động cùng bánh răng để tiến về vành răng bánh đà. Cho đến khi răng máy đề đã ăn khớp đủ với răng bánh đà thì một tiếp điểm chính (dạng đĩa đồng, thổi đồng) sẽ đóng mạch từ cọc 30 đến cọc C của máy đề để ắc quy cung cấp điện trục tiếp vào môtơ đề. Môtơ đề quay và phát huy mômen lớn làm quay bánh đà và trục khuỷu đến tốc độ đủ lớn để nổ máy.
Khi nhả khoá điện, dòng điện từ ắc quy đến cọc 50 bị ngắt. Lúc này dòng điện đi từ ắcquy đến cọc 30, qua cọc C đi đến cuộn kéo rồi mới đến cuộn giữ và ra mát. Lực từ của hai cuộn kéo và giữ triệt tiêu nhau. Lò xo hồi vị sẽ tách tiếp điểm chính và bánh răng đề ra khỏi vành răng bánh đà. Quá trình đề kết thúc.
2.2. Các mạch đấu hệ thống đề tiêu biểu
– Sơ đồ 1: Đề trực tiếp qua khóa điện: (+) Ắc quy → khóa điện → cọc 50.
– Sơ đồ 2: Đề qua rơ le trung gian và công tắc chân côn. Đạp chân côn để công tắc chân côn đóng → bật khóa điện về vị trí STA: (+) Ắc quy → khóa điện → cuộn dây rơ le đề trung gian → công tắc chân côn → (-) ắc quy → tiếp điểm của rơ le đề trung gian đóng để cấp (+) tới cọc 50.
3. Các thiết bị trong hệ thống khởi động động cơ
3.1. Máy khởi động điện (máy đề)
3.1.1. Cấu tạo: ở đây ta xét cấu tạo của máy khởi động loại giảm tốc
– Chuột đề (công tắc từ): Thực hiện việc đẩy bánh răng đề vào ăn khớp với vành răng, bánh đà và kéo bánh răng đề về vị trí ban đầu khi quá trình đề kết thúc. Chuột đề còn hoạt động như một công tắc cung cấp dòng điện đến môtơ đề.
– Phần ứng và ổ bi: Các vòng dây phần ứng được mắc nối tiếp tại các lá đồng cổ góp. Phần ứng có nhiệm vụ sinh ra mômen quay ra rôto ở tốc độ cao.
– Phần cảm: Gồm các cuộn dây kích từ tạo ra từ thông, và các lõi cực. Vỏ bằng sắt để dẫn từ.
– Chổi than và giá đỡ chổi than: Cung cấp dòng điện vào các vòng dây phần ứng theo chiều từ chổi than dương đến chổi than âm.
– Bộ truyền giảm tốc: Gồm bộ truyền bánh răng ăn khớp ngoài có tỷ số truyền giảm tốc và ly hợp một chiều được lắp bên trong để ngăn dòng truyền mômen ngược từ bánh đà về môtơ.
– Măng đích đề: Truyền mômen quay của động cơ đến bánh răng đề, đồng thời ngăn sự truyền ngược mômen từ bánh đà về môtơ. Đồng thời trục xoắn ốc biến đổi chuyển động quay của môtơ đề thành chuyển động tịnh tiến của bánh răng đề, giúp cho việc vào khớp giữa bánh răng đề và vành răng bánh đà được bảo đảm.
3.2. Hệ thống hỗ trợ khởi động động cơ diesel
Hệ thống hỗ trợ khởi động động cơ diesel bao gồm hai nguyên tắc sấy:
- Sấy nóng buồng đốt động cơ: trên xe con, xe nhỏ, xe trung bình.
- Sấy nóng không khí nạp trên đường ống nạp: trên xe tải, xe buýt.
3.2.1. Nguyên lý hoạt động của hệ thống sấy điều khiển trực quan
Khi vặn khóa điện về nấc 1, dòng điện đi theo chiều: (+) Ắc quy → cầu chì → khóa điện (nấc 1) → cuộn dây rơ le sấy → mát, khi đó, tiếp điểm của rơ le sấy đóng. Sẽ cung cấp điện đến các bugi sấy lắp song song → mát. Đồng thời sẽ có dòng điện đi từ (+) Ắc quy → cầu chì → khóa điện → bộ định thời gian sấy, đèn báo sấy và khởi động bộ đếm thời gian sấy. Khi thời gian sấy kết thúc, rơ le thời gian sấy tắt đèn báo sấy, người lái vặn khóa điện về nấc STA (nấc 2), thực hiện quá trình đề. Nếu đề khoảng 10s động cơ chưa nổ, phải nghỉ 2 phút trước khi lặp lại quá trình đề.
3.2.2. Nguyên lý hoạt động của hệ thống sấy lập trình điều khiển hai chế độ
Chế độ sấy nhanh: khi nhiệt độ nước làm nước động cơ < 50 độ C, bộ điều khiển Controller điều khiển rơ le 1 ON để ắc quy cấp điện trực tiếp đến các bugi sấy mắc song song với nhau, đến khi nhiệt độ bugi sấy đạt 900 độ C (phản ứng qua dòng điện cấp cho bugi sấy, đo bằng điện trở cảm biến) thì bộ điều khiển sấy tắt OFF rơ le 1 và cấp điện cho rơ le 2 để tiếp tục sấy ở nấc 2. Ở nấc 2: Ắc quy cấp điện cho các bugi sấy qua rơ le 2 và điện trở phụ, do đó nhiệt độ bugi sấy đạt 450 độ C, gọi là chế độ sấy ổn định. Trong cả hai trường hợp này, đèn báo sấy sáng. Sau đó, đèn báo sấy tắt, báo hiệu quá trình sấy đã hoàn thành, chuyển sang đề.
Chế độ sấy ổn định: khi nhiệt độ nước làm mát động cơ > 50 độ C, thực hiện sấy ở nấc 2.
