LỜI NĨI ĐẦU
Trên ơtơ hiện nay, để động cơ có thể hoạt động được cần phải có một hệ
thống khởi động để làm quay trục khuỷu động cơ đến số vịng quay có thể tự làm
việc được. Do đó, hệ thống khởi động là một hệ thống rất quan trọng, không thể
thiếu trên những chiếc ôtô ngày nay.
Sau khi học xong môn Trang Bị Điện và Điện Tử Động Lực. Chúng em
được giao đồ án môn học ‘‘Trang bị điện tử động lực’’ nhằm củng cố kiến thức đã
học và hiểu hơn các hệ thống khởi động thường sử dụng hiện nay, kết cấu và
nguyên lý làm việc của chúng. Trong quá trình làm đồ án, em đã được sự hướng
dẫn tận tình của thầy TS. Lê Văn Tụy để em hoàn thành đồ án Trang Bị Điện và
Điện Tử Động Lực này.
Cuộc sống càng ngày càng hiện đại hơn, đầy dủ hơn nên yêu cầu về hệ thống
khởi động ngày càng nhỏ gọn, hiệu suất cao…đảm bảo khởi động nhanh, an toàn
trong bất kỳ điều kiện hoạt động của động cơ.

Trang 1


Trong quá trình làm đồ án do thời gian hạn hẹp và kiến thức cịn nhiều hạn
chế nên khơng thể tránh khỏi thiếu sót mong nhận được những lời đóng góp của
q thầy cơ và bạn bè.
Em xin chân thành cảm ơn!

Đà Nẵng ngày 01 tháng 12 năm 2014
Sinh viên thực hiện

Lê Quốc Khánh.

Trang 2

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG TRÊN ÔTÔ

1.1. Công dụng của hệ thống khởi động
- Hệ thống khởi động đóng vai trị quan trọng nhất trong hệ thống điện của
ôtô. Hệ thống khởi động sử dụng năng lượng từ bình ắc quy và chuyển năng lượng
này thành cơ năng quay máy khởi động. Máy khởi động truyền cơ năng này cho
bánh đà trên trục khuỷu động cơ thông qua việc gài khớp. Chuyển động của bánh đà
làm hỗn hợp khí-nhiên liệu được hút vào bên trong xylanh, được nén và đốt cháy để
quay động cơ. Hầu hết các động cơ phải quay đến một tốc độ tối thiểu nào đó để
đảm bảo nhiên liệu đưa vào động cơ có thể đốt cháy được và sau đó động cơ có thể
tự làm việc được. Tốc độ tối thiểu đó được gọi là tốc độ khởi động của động cơ nkđ.
- Có hai hệ thống khởi động khác nhau được dùng trên xe ơtơ. Cả hai hệ
thống này đều có mạch điện riêng, một mạch điều khiển và một mạch motor. Một
hệ thống có motor khởi động riêng. Hệ thống này được dùng trên hầu hết các dòng
xe đời cũ. Loại cịn lại có motor khởi động giảm tốc. Hệ thống này được dùng trên

Trang 3


hầu hết các dịng xe hiện nay. Một cơng tắc từ cơng suất lớn hay solenoid sẽ đóng
mở motor, nó là thành phần của cả hai mạch điều khiển và mạch motor.
- Trên một số dòng xe, một rơle khởi động được dùng để khởi động mạch
điều khiển. Trên xe hộp số tự động có một cơng tắc khởi động trung gian ngăn
trường hợp khởi động xe khi đang cài số. Trên xe hộp số thường có cơng tắc ly hợp
ngăn trường hợp khởi động xe mà không đạp ly hợp. Trên các dịng xe đặc biệt có
cơng tắc an toàn cho phép xe khởi động trên đường đồi dốc mà không cần đạp ly
hợp.
1.2. Yêu cầu kỹ thuật đối với hệ thống khởi động

- Máy khởi động phải quay được trục khuỷu động cơ với tốc độ thấp nhất mà
động cơ có thể nổ được nkđ.
- 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 của máy khởi động và vành răng của bánh đà
nằm trong giới hạn (từ 9 đến 18).

Trang 4


- Momen khởi động Mkđ phải đủ lớn để đảm bảo khởi động được.
- Chiều dài và điện trở của dây dẫn nối từ ắc quy đến máy khởi động phải
nằm trong giới hạn quy định ( l < 1m).
1.3. Phân loại hệ thống khởi động
1.3.1. Hệ thống khởi động bằng tay

Hình 1.1- Sơ đồ hệ thống khởi động bằng tay quay
1- Vành răng bánh đà;

2- Bánh răng khởi động; 3- Cần gạt ly hợp; 4-Ly hợp;

5, 7- Cơ cấu hành tinh;

6- Bánh đà cân bằng;

Trang 5

8- Tay quay.



Hình 1.2- Sơ đồ hệ thống khởi động bằng dây kéo.
1- Vành răng bánh đà; 2- Bánh răng khởi động; 3- Cần gạt ly hợp; 4- Ly hợp;
5- Cơ cấu hành tinh; 6- Bánh đà cân bằng;

7- Puli dây kéo;

8- Dây kéo.

- Dùng tay quay, dây kéo hoặc động cơ xăng phụ để quay trục khuỷu động
cơ. Phương pháp này đơn giản và tiện lợi, nó ứng dụng trong các động cơ xăng hay
diesel cỡ nhỏ vì động cơ lớn, tỉ số nén cao, cơng suất lớn, sức người khó quay nổi
để đạt đến tốc độ khởi động.
- Để khởi động được nhẹ, người ta trang bị thêm cơ cấu giảm áp có nghĩa là
dùng cơ cấu cam để điều khiển xupáp nạp hay thải mở. Nếu ta quay trục khuỷu

Trang 6


động cơ đến một tốc độ nhất định, khi đóng xupáp lại thì năng lượng tích ở bánh đà
sẽ thực hiện việc khởi động cho động cơ.

Hình 1.3- Hệ thống khởi động bằng động cơ xăng phụ.
1- Động cơ diesel;

2- Khớp truyền động;

3- Bánh răng ăn khớp;

4- Động cơ xăng hai kỳ khởi động; 5- Máy khởi động; 6- Cơ cấu tự động nhả khớp;
7- Mặt bích bánh đà;


8- Khớp ly hợp của hành trình tự do.

- Phương pháp khởi động bằng động cơ xăng phụ thường được dùng cho các
động cơ diesel có cơng suất lớn.
- Trục khuỷu của động cơ diesel (1) quay được nhờ động cơ xăng hai kỳ khởi
động (4). Đông cơ được đưa vào làm việc nhờ bộ khởi động điện (5). Momen xoắn
Trang 7


từ động cơ khởi động truyền đến động cơ diesel qua bánh răng (3), khớp (2) và cơ
cấu tự động nhả khớp (6) đến mặt bích (7) của bánh đà. Khớp hành rình tự do (8)
cũng đưa vào dẫn động, khớp này bảo vệ động cơ khỏi bị hỏng khi số vòng quay
tăng quá lớn.
1.3.2. Hệ thống khởi động bằng điện

Hình 1.4 - Sơ đồ hệ thống khởi động điện [3].
1- Ắc quy;

2- Rơle nguồn;

Trang 8

3- Mạch nối cầu chì;


4- Hộp cầu chì;

5- Rơle đề;


6- Hộp nối dây;

7- Vành răng bánh đà;

8- Bánh răng khởi động;

9- Motor đề.

- Hệ thống khởi động điện được dùng đa số trên các dịng xe ơtơ hiện nay vì
tính hiệu quả và an tồn của nó.
- Hệ thống khởi động điện nói chung có ba bộ phận chính sau : Động cơ điện
một chiều, khớp truyền động và cơ cấu điều khiển.
1.3.3. Hệ thống khởi động bằng động cơ thủy lực
- Phương pháp khởi động này được sử dụng chủ yếu cho máy tĩnh tại.

Trang 9


Hình 1.5 - Sơ đồ khởi động bằng động cơ thủy lực.
1- Vành răng bánh đà; 2- Động cơ thủy lực; 3- Van phân phối; 4- Van tiết lưu;
5- Van an toàn;

6- Đồng hồ áp suất; 7- Van một chiều; 8- Bơm thủy lực;
9- Lọc dầu;

10- Bình chứa dầu.

Nguyên lý làm việc :

Trang 10



- Khi khởi động động cơ, dầu thủy lực từ bình chứa (10) sẽ được đưa đến van
phân phối (3) bằng bơm thủy lực (8) qua lọc dầu (9) và van tiết lưu (4). Van phân
phối (3) được điều khiển bằng điện từ sẽ đóng mở các cửa lưu thơng cho dầu chảy
vào và làm quay động cơ thủy lực, bánh đà được nối trục với động cơ thủy lực cũng
sẽ quay theo.
- Khi ngừng khởi động động cơ thì dầu sẽ từ động cơ thủy lực về van phân
phối qua van một chiều (7) và về lại bình chứa (10).

Trang 11


1.3.4. Hệ thống khởi động bằng khí nén

Hình 1.6 - Sơ đồ hệ thống khởi động bằng khí nén.
1- Xylanh lực;

2- Van phân phối;

5- Đồng hồ áp suất;

3- Lọc khí có van xả;
6- Máy nén khí;

4- Van an tồn;

7- Van một chiều.

Nguyên lý làm việc :

- Khi khởi động động cơ, khí nén sẽ được đưa từ máy nén khí (6) đến van
phân phối (2) sau khi qua lọc khí (3). Van phân phối (2) được dẫn động từ trục cam
Trang 12


của động cơ có nhiệm vụ phân phối khí nén đến các xylanh đúng thời điểm và đúng
thứ tự làm việc.
- Khi khí nén được đưa vào xylanh (1) tương ứng với hành trình giãn nở sinh
cơng sẽ làm đẩy piston đi xuống và làm quay trục khuỷu để khởi động động cơ.

CHƯƠNG 2

CÁC BỘ PHẬN CỦA HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG

2.1. Sơ đồ và nguyên lý làm việc của hệ thống khởi động bằng điện

Trang 13


Hình 2.1 - Sơ đồ ngun lí của hệ thống khởi động điện [3].
1- Ắc quy; 2- Máy khởi động; 3- Lò xo hồi vị; 4- Khớp truyền động; 5- Cần gạt;
6- Lõi thép; 7- Cuộn hút;

8- Cuộn giữ;

9- Đĩa tiếp điểm;

10- Tiếp điểm;

11- Cầu chì; 12- Rơle khởi động; 13- Công tắc khởi động.

Nguyên lý làm việc :
-Khi bật cơng tắc khởi động ở vị trí Start (13) → dịng điện từ (+) Ăcquy →
Cầu chì (11) → Rơle (12) → vào đồng thời cuộn kéo (7) và cuộn giữ (8). Dòng
điện qua các cuộn dây tạo ra từ trường, từ hoá lõi thép và sinh ra lực điện từ hút lõi
thép sang trái, đồng thời làm quay cần gạt (5), dịch chuyển khớp truyền động (4),
đưa vành răng vào ăn khớp với bánh đà. Khi vành răng của khớp truyền động vào
ăn khớp với bánh đà thì đĩa tiếp (9) đóng cặp tiếp điểm (10), đưa dịng điện từ ắc
quy vào máy khởi động, quá trình khởi động bắt đầu, kéo trục khuỷu động cơ quay.
-Khi động cơ đã nổ, người lái xe nhả cơng tắc (13), dịng điện và từ trường
biến mất, các chi tiết trở về vị trí ban đầu dưới tác dụng của lị xo hồi vị.
- Hệ thống khởi động bằng động cơ điện nói chung có ba bộ phận chính sau:

Trang 14


Động cơ điện, khớp truyền động và cơ cấu điều khiển.
2.2. Động cơ điện khởi động
- Động cơ điện dùng để biến điện năng của ắc quy thành cơ năng quay trục
khuỷu động cơ.
- Động cơ điện dùng trong hệ thống khởi động là động cơ điện một chiều
kích từ nối tiếp hoặc hỗn hợp.

Trang 15


Hình 2.2- Các kiểu đấu dây của máy khởi động [2].

- Cấu tạo của động cơ điện một chiều không khác gì cấu tạo của máy phát
điện một chiều, chỉ khác ở chỗ : Các cuộn dây phần ứng và kích thích của nó
thường có tiết diện chũ nhật, có kích thước lớn hơn khá nhiều và số vịng dây ít hơn

so với các cuộn dây của máy phát bởi vì khi khởi động động cơ, động cơ điện khởi
động tiêu thụ một dòng rất lớn 600 - 800 [A].

Trang 16


Hình 2.3 - Cấu tạo máy phát điện trên ơtơ [3].
- Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp có momen khởi động lớn song có
nhược điểm là tốc độ không tải quá lớn, ảnh hưởng đến độ bền và tuổi thọ làm việc
của động cơ. Động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp tuy momen khởi động khơng
lớn bằng so với động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp nhưng trị số tốc độ không
tải bé.
- Để đảm bảo momen khởi động lớn, hầu hết các máy khởi động đều có cuộn
kích thích mắc nối tiếp.

Trang 17


Hình 2.4 - Sơ đồ mạch điện máy khởi động [5].
- Tuy vậy sơ đồ này có nhược điểm là: Khi mơ men cản giảm thì n tăng. Do
đó, sau khi động cơ đốt trong đã được khởi động (nổ), máy khởi động được giảm tải
hồn tồn thì tốc độ quay của nó sẽ tăng rất lớn, có thể vượt giới hạn cho phép, làm
các ổ trục mau mòn và các thanh dây dẫn có thể văng ra khỏi rãnh của rotor.
Cấu tạo của động cơ điện một chiều bao gồm :
- Phần cảm (Stator): có chức năng tạo ra từ trường, bao gồm: vỏ máy và các
bản cực trên được quấn cuộn kích từ.
- Phần ứng (Rotor): Bao gồm lõi thép và cuộn dây được đặt trong rãnh của
nó. Cuộn dây thường có dạng hình chữ nhật, số vịng dây ít và có tiết diện lớn để
chịu được dịng điện rất lớn (Ikđ hơn 600A) đi qua. Các đầu cuộn dây được hàn vào


Trang 18


các phiến của cổ góp. Rotor của máy khởi động được đặt trên hai ổ bi lắp ở hai nắp
máy.
- Chổi than và giá đỡ chổi than: Chổi than được tỳ vào cổ góp của phần ứng
bởi các lị xo và cho phép dòng điện đi vào cuộn dây phần ứng theo một chiều nhất
định. Chổi điện được chế tạo từ hỗn hợp đồng và cacbon nên có tính dẫn điện tốt và
khả năng chịu mài mòn lớn.
2.3. Khớp truyền động
- Khớp truyền động là cơ cấu truyền momen từ động cơ điện của máy khởi
động đến vành răng bánh đà của động cơ ôtô. Khi hoạt động, tốc độ của rotor động
cơ điện đạt trị số trong khoảng 2000 - 3000 [v/ph] sẽ kéo theo trục khuỷu của động
cơ ôtô quay khoảng 200 [v/ph] đủ cho ôtô khởi động được.
Khớp truyền động trong máy khởi động có nhiệm vụ sau :
- Nối trục của máy khởi động với vành răng bánh đà khi khởi động.
- Truyền momen của máy khởi động làm quay vành răng bánh đà động cơ.

Trang 19


- Bảo vệ máy khởi động bằng cách tách rotor của động cơ điện khởi động ra
khỏi vành răng bánh khi động cơ ôtô đã nổ được.
Cơ cấu truyền động được thiết kế theo hai kiểu :
- Kiểu văng ra:
+ Khi khởi động, bánh răng của khớp truyền động sẽ văng từ trong rotor ra
ngoài để ăn khớp với vành răng bánh đà của động cơ ôtô.

Trang 20