Tính toán thiết kế hệ thống khởi động
MỤC LỤC
MỤC LỤC 1
1
LỜI MỞ ĐẦU 1
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG TRÊN Ô TÔ 2
1.1. Vai trò, nhiệm vụ hệ thống khởi động 2
1.2. Yêu cầu, phân loại hệ thống khởi động 2
1.2.1. Phân loại theo cách truyền động 2
1.2.2. Phân loại theo nguồn năng lượng khởi động 3
Chương 2. CÁC BỘ PHẬN CỦA HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG 12
2.1. Cấu tạo chung 12
2.1.1. Máy khởi động 13
2.1.2. Cơ cấu điều khiển 13
2.1.3. Khớp truyền động 13
2.2. Nguyên lý làm việc 13
2.3. Cấu tạo và đặc điểm kết nối các cụm chi tiết chính trong hệ thống khởi
động 14
2.3.1. Động cơ điện khởi động 14
2.3.2. Khớp truyền động 15
2.4. Các cơ cấu điều khiển trung gian trong hệ thống khởi động 19
2.4.1. Rơle khởi động trung gian 19
2.4.2. Rơle gài khớp 20
2.4.3. Rơle bảo vệ khởi động 20
Chương 3. TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG KHỞI
ĐỘNG 23
3.1. Tính toán công suất của máy khởi động 23
3.2. Tính toán ắcqui khởi động 25
TÀI LIỆU THAM KHẢO 27
Tính toán thiết kế hệ thống khởi động
LỜI MỞ ĐẦU

Trong những năm gần đây, khi nền kinh tế đất nước ngày càng phát triển thì
nhu cầu sử dụng ô tô trong giao thông càng nhiều. Điều này buộc những kỹ sư
trong ngành Cơ Khí Động Lực phải nghiên cứu, tìm tòi, học hỏi những công nghệ
mới, cũng như thiết kế, cải tạo những ô tô cũ để phù hợp với nhu cầu hiện nay. Do
đó, đồ án môn học Trang bị điện và điện tử động lực mang một ý nghĩa quan
trọng đối với sinh viên ngành Cơ Khí Động Lực trước khi ra trường.
Trong đồ án trang bị điện và điện tử động lực này em được giao nhiệm vụ: “
Tính toán thiết kế hệ thống khởi động ”.
Hệ thống khởi động là một hệ thống quan trọng trên ôtô, nó truyền cho trục
khuỷu một momen với số vòng quay nhất định nào đó, kết hợp với các hệ thống
khác giúp động khởi động được từ trạng thái không hoạt động, giúp nhẹ nhàng quá
trình khởi động cho người lái. Với những chức năng đó nên hệ thống khởi động
trên ô tô cần thiết bảo đảm các yêu cầu: bền vững, tin cậy, kết cấu gọn nhẹ, hoạt
động êm dịu, hiệu quả cao, có thể khởi động lại được nhiều lần, khi hỏng hóc có
thể sửa chữa hoặc thay thế dễ dàng giúp tài xế yên tâm khi lái xe.
Mặc dù đã cố gắng, nhưng do thời gian, kiến thức và kinh nghiệm thực tế có
hạn nên trong quá trình làm đồ án sẽ không tránh những thiếu sót. Em rất mong
các thầy góp ý, chỉ bảo để em có thể hoàn thiện hơn đồ án của mình.
Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy Lê Văn Tụy đã tận tình hướng dẫn
để em có thể hoàn thành đồ án này.
Đà Nẵng 05 tháng 12 năm 2014.
Sinh viên thực hiện

1
Tính toán thiết kế hệ thống khởi động
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG TRÊN Ô TÔ
1.1. Vai trò, nhiệm vụ hệ thống khởi động.
Hệ thống khởi động là một hệ thống rất quan trọng trên ô tô. Để khởi động
được động cơ cần có một nguồn năng lượng bên ngoài như nguồn năng lượng điện
từ ắcqui, năng lượng của khí nén, sức người… để làm quay trục khuỷu động cơ,

piston chuyển động lên xuống , hỗn hợp môi chất được hút vào bên trong xylanh,
khi đạt tới số vòng quay khởi động, hỗn hợp nhiên liệu khống khí sẽ cháy và sinh
công. Máy khởi động sẽ ngừng hoạt động khi động cơ đã nổ. Hệ thống khởi động
chủ yếu dùng trên ô tô và máy kéo hiện nay là hệ thống khởi động dùng động cơ
điện 1 chiều. Số vòng quay khởi động tùy thuộc tùy thuộc vào loại động cơ.
1.2. Yêu cầu, phân loại hệ thống khởi động.
1.2.1. Phân loại theo cách truyền động.
1.2.1.1. Truyền động trực tiếp qua bánh đà.
Loại này thường lắp trên các động cơ đời cũ và những động cơ có công suất
lớn, được chia làm 3 loại:
+Truyền động quán tính: Bánh răng ở khớp truyền động tự động văng theo quán
tính để ăn khớp với bánh đà. Sau khi động cơ nổ, bánh răng tự động trả về vị trí
cũ.
+Truyền động cưỡng bức: Khớp truyền động của bánh răng khi ăn khớp vào vành
răng bánh đà, chịu sự điều khiển cưỡng bức của một cơ cấu các khớp.
+Truyền động tổ hợp: Bánh răng ăn khớp với bánh đà cưỡng bức nhưng việc ra
khớp tự động như kiểu ra khớp của truyền động quán tính.
1.2.1.2. Truyền động phải qua hộp giảm tốc.
Đối với máy điện(máy phát, động cơ điện) kích thước sẽ nhỏ lại nếu tốc độ
hoạt động lớn. Vì vậy, để giảm kích thước của motor khởi động, người ta thiết kế
chúng để hoạt động ở chế độ tốc độ rất cao, sau đó qua hộp giảm tốc để tăng
momen. Loại này được sử dụng phổ biến trên các ôtô hiện đại, phần motor điện
một chiều có cấu tạo nhỏ gọn và có số vòng quay khá cao. Trên đầu trục của
2
Tính toán thiết kế hệ thống khởi động
motor điện có lắp một bánh răng nhỏ, thông qua bánh răng trung gian truyền
xuống bánh răng của hộp giảm tốc. khớp truyền động là một khớp bi một chiều có
3 rãnh, mỗi rãnh có 2 bi đũa đặt kế tiếp nhau. Bánh răng của khớp đầu trục của
khớp truyền động được cài với bánh răng của bánh đà (khi khởi động) nhờ một
rơle gài khớp. Rơle gài khớp có một ty đẩy, thông qua viên bi đẩy bánh răng vào

ăn khớp với bánh đà. Sau khi động cơ đã nổ, động cơ quay với tốc độ lớn, bi đũa
trở về vị trí ban đầu.
1.2.2. Phân loại theo nguồn năng lượng khởi động.
1.2.2.1. Khởi động bằng tay quay.
Phương pháp này dùng trực tiếp sức người để làm quay trục khuỷu động cơ.
Phương pháp này tương đối đơn giản và tiện lợi. Tuy nhiên nó chỉ được ứng dụng
trên các động cơ xăng và động cơ diezel cỡ nhỏ vì với các động cơ cỡ lớn, tỷ số
nén cao, công suất lớn, sức người khó quay nổi để đạt đến tốc độ khởi động. Để
khởi động được nhẹ nhàng, người ta trang bị thêm cơ cấu giảm áp và bộ truyền
động tới bánh đà. Quay trục khuỷu động cơ đến tốc độ nhất định thì động cơ sẽ nổ.
Hình 1.1. Hệ thống khởi động động cơ bằng tay. [3]
1.Bánh đà 2.Bánh răng khởi động 3.Cần gạt ly hợp 4.Ly hợp 5.Cơ
cấu hành tinh 6.Tay quay.
3
Tính toán thiết kế hệ thống khởi động
1.2.2.2. Khởi động bằng phương pháp giật dây.
Hệ thống khởi động dùng phương pháp giật dây được lắp trên các động cơ
xăng cỡ nhỏ. Khi ta giật dây thì puly lắp trên đầu trục khuỷu quay, kéo theo trục
khuỷu quay, khi đạt số vòng quay khởi động thì động cơ sẽ nổ, dây kéo sẽ được
trả về nhờ một lò xo xoắn đặt phía trong puly.
Hình 1.2. Hệ thống khởi động động cơ bằng phương pháp giật dây.
1.Tay cầm để giật dây 2.Dây kéo 3.Puly 4.Lò xo
1.2.2.3. Khởi động bằng động cơ xăng cỡ nhỏ (động cơ phụ).
Hình 1.3. Hệ thống khởi động động cơ dùng động cơ phụ.
1.Động cơ diezel 2.Khớp truyền động 3.Bánh răng 4.Động cơ xăng phụ
5.Bộ khởi động điện 6.Cơ cấu tự động nhả khớp 7.Mặt bích bánh đà
8.Khớp ly hợp của hành trình tự do.
4
Tính toán thiết kế hệ thống khởi động
Nhiều động cơ diezel, máy kéo cỡ lớn dùng động cơ xăng phụ làm thiết bị

khởi động. Thiết bị truyền động từ động cơ phụ tới động cơ có cơ cấu tách nối tự
động và cơ cấu giảm tốc. cơ cấu giảm tốc thường là một bánh răng nhỏ ăn khớp
với vành răng trên bánh đà động cơ.
Trục khuỷu (1) của động cơ diezel quay nhờ động cơ xăng 2 kì khởi động (4).
Momen xoắn từ động cơ khởi động truyền động đến động cơ diezel qua bánh răng
(3) và khớp truyền động (2) và cơ cấu tự động nhả khớp (6) rồi qua nó mà đến mặt
bích (7) của bánh đà. Khớp hành trình tự do (8) cũng được đưa vào dẫn động,
khớp này bảo vệ động cơ khỏi bị hỏng khi số vòng quay tăng quá lớn.
1.2.2.4. Khởi động bằng không khí nén cấp trực tiếp vào buồng đốt động cơ.
Trước khi khởi động phải kiểm tra áp lực bình chứa khí nén (2). Khi mở van
(3) khí nén từ bình (2) vào hộp van khởi động (4). Khi ta ấn vào nút khởi động (5),
khí nén vào đĩa chia khí nén (6) là hộp van phân phối. Khí nén từ bộ phận van
phân phối (6) vào các xylanh theo thứ tự nổ của động cơ qua các xupap khởi động
tác dụng lên piston làm quay trục khuỷu. Tốc độ trục khuỷu tăng dần và đạt đến số
vòng quay khởi động thì ngừng ấn nút khởi động (5), cho động cơ hoạt động bằng
nhiên liệu, lúc đó khóa van (3) lại, khí nén theo đường (7) ra ngoài đảm bảo an
toàn. Khí nén trong bình chưa (2) được nổ sung nhờ máy nén khí (1).
Hình 1.4. Hệ thống khởi động động cơ bằng khí nén trực tiếp.
1.Máy nén khí 2.Bình chứa khí nén 3.Van chặn chính 4.Van khởi động chính
5.Nút khởi động 6.Đĩa chia khí nén 7.Đường khí nén phụ 8.Xupap khởi động
5
Tính toán thiết kế hệ thống khởi động
1.2.2.5. Khởi động bằng không khí nén cấp gián tiếp vào buồng đốt động cơ
Khi mở van (3), khí nén từ bình chứa khí nén (2) vào van khởi động (4) theo
đường (T) lên hộp van (5) theo đường (H) vào phần trên của hộp van khởi động
chính(4) tạo nên sự cân bằng áp suất nên hộp van khởi động đóng chặt. Khi ấn nút
khởi động (6) xuống, mở thông đường (H) và (C) nên khí nén trên van (4) theo
đường (C) ra ngoài tạo nên sự chênh lệch áp suất, do đó van khởi động (4) mở khí
nén ra và được chia làm 2 đường: đường khí nén chính và đường khí nén phụ tới
đĩa chia khí nén(10).

Phần lớn khí nén theo đường khí nén (8) đến chờ sẵn ở các xupap khởi động,
đây là đường khí nén khởi động.
Phần kia vào đĩa chia khí nén (10) sau đó vào phần trên xupap khởi động theo
thứ tự nổ của động cơ, nhờ trục phân phối tác động vào đĩa chia khí nén (10) để
thông đường khí nén phụ tới từng xupap khởi động. Mở xupap khởi động cho
đường khí nén chính vào xylanh để khởi động động cơ.
Khi khởi động xong, ngừng ấn nút khởi động, khóa van (3) lại.
Hệ thống khởi động gián tiếp được sử dụng phần lớn cho động cơ diezel lai
chân vịt.
Hình 1.5. Hệ thống khởi động động cơ bằng khí nén gián tiếp.
1.Máy nén khí 2.Bình chứa khí nén 3.Van chặn chính 4.Van khởi động chính
5.Van khởi động 6.Nút khởi động 7.Đường khí nén phụ 8.Đường khí nén
chính 9.Xupap khởi động 10.Đĩa chia khí nén.
6
Tính toán thiết kế hệ thống khởi động
1.2.2.6. Khởi động bằng động cơ thủy lực.
Thiết bị gồm có bình tích lũy năng lượng, bên trong có màng mỏng ngăn làm
2 phần, phần trên chứa Nitơ, phần dưới chứa chất lỏng công tác( thường là dầu
thủy lực). hai động cơ thủy lực, cán piston của động cơ là thanh răng ăn khớp với
bánh răng của trục truyền động. Trục này nối với trục khuỷu động cơ, bình chứa
dầu và tay điều khiển.
Vào lúc khởi động, gạt tay điều khiển để mở van cho chất lỏng trong bình tích
năng lượng chạy tới động cơ thủy lực làm dịch chuyển các thanh răng, qua đó làm
quay bánh răng và trục khuỷu động cơ. Sau mỗi lần khởi động lò xo ở cuối thanh
răng sẽ đẩy piston động cơ thủy lực về vị trí ban đầu và chất lỏng công tác về bình
chứa dầu. Sau đố dùng bơm hoặc bơm do động cơ dẫn động về bình tích năng
lượng để nén khí Nitơ tới áp suất 20-30(MN/m
2
) chuẩn bị cho lần khởi động sau.
Hình 1.6. Hệ thống khởi động dùng động cơ thủy lực. [3]

1.Bình tích lũy năng lượng 2.Màng ngăn 3.Tay điều khiển 4.Động cơ
thủy lực 5.Thanh răng 6.bánh răng lắp trên đầu trục khuỷu 7.Bơm dầu
8.Bình chứa dầu
7
Tính toán thiết kế hệ thống khởi động
1.2.2.7. Khởi động bằng động cơ điện.
Hệ thống khởi động dùng động cơ điện là hệ thống dùng chủ yếu trên ôtô và
máy kéo hiện nay. Hệ thống khởi động này bao gồm động cơ điện một chiều và cơ
cấu khởi động. Trục của động cơ khởi động được nối với động cơ qua bánh răng
khởi động và vành răng trên bánh đà động cơ.
a. Yêu cầu kỹ thuật đối với hệ thống khởi động dùng động cơ điện.
-Máy khởi động phải quay được trục khuỷu động cơ với tốc độ nhỏ nhất mà
tại đó 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 của máy khởi động và bánh răng của bánh đà phải
nằm trong giới hạn từ 9÷18.
-Chiều dài, điện trở của dây nối từ ắcqui đến máy khởi động phải nằm trong
giới hạn quy định(<1m).
-Có kết cấu gọn nhẹ nhưng momen truyền động phải đủ để khởi động động
cơ.
b. Phân loại.
Phần motor điện được chia ra làm nhiều loại theo kiểu đấu dây. Motor điện
trong máy khởi động là loại mắc nối tiếp hoặc mắc hỗn hợp, tùy thuộc vào kiểu
đấu dây mà ta chia ra các kiểu sau.

Hình 1.7. Đấu nối tiếp [2]
8
Tính toán thiết kế hệ thống khởi động


Hình 1.8. Đấu hỗn hợp [2]
9
Tính toán thiết kế hệ thống khởi động
START
1
L3
L5
L7
K2
K3
+
L2
L4
L6
K1
-
+
-
8
7
4
L1
5
6
2
3
ON
ACC
LOCK
Hình 1.9. Sơ đồ mạch khởi động động cơ bằng động cơ điện [2]

1.Ắcqui 2.Cầu chì tổng 3.Khóa điện 4.Cầu chì 5.Rơle phụ 6.Rơle
chính 7.Chổi than 8.Cổ góp.
10
Tính toán thiết kế hệ thống khởi động
Hình 1.7. Sơ đồ mạch khởi động động cơ bằng động cơ thủy lực.
1.Bơm dầu 2.Van an toàn 3.Van tiết lưu 4.Van phân phối 5.Động cơ thủy lực
Hình 1.8. Sơ đồ mạch khởi động động cơ bằng khí nén.
1.Động cơ 2.Van phân phối 3.Van an toàn 4.Máy nén khí
11
1
2
3
6
4
5
1
2
3
4
Tính toán thiết kế hệ thống khởi động
Chương 2. CÁC BỘ PHẬN CỦA HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG.
2.1. Cấu tạo chung.
Do hệ thống khởi động có yêu cầu là kết cấu nhỏ gọn, tính cơ động cao nên hệ
thống khởi động chủ yếu trên ô tô hiện nay là hệ thống khởi động dùng động cơ
điện một chiều. Hệ thống khởi động trên ôtô gồm 3 bộ phận chính: Máy khởi
động, cơ cấu điều khiển và khớp truyền động.
3
10
11
1

5
6
7
12
13
19
17
16
8
2
18
20
9
14
15
4
Hình 2.1. Kết cấu các bộ phận của hệ thống khởi động
1.Tiếp điểm động rơle kéo 2.Tiếp điểm tĩnh rơle kéo 3.Cuộn giữ 4.Cuộn
hút 5.Phần ứng của rơle điều khiển 6.Thanh kéo điều chỉnh 7.Vỏ bảo vệ
cần đẩy 8.Cần đẩy 9.Vít điều chỉnh khoảng chạy của bánh răng 10.Nắp
máy khởi động điện 11.Vòng tựa 12.Bánh răng dẫn động 13.Khớp ly hợp
một chiều 14.Lò xo 15.Khớp nối dẫn động 16.Thân máy khởi động
17.Phần ứng của máy khởi động điện 18.Vít kéo 19.Cổ góp 20.Nắp của
máy khởi động điện nhìn từ cổ góp.
12
Tính toán thiết kế hệ thống khởi động
2.1.1. Máy khởi động.
Dùng để biến năng lượng từ ăcqui thành cơ năng để quay trục khuỷu động
động cơ.
2.1.2. Cơ cấu điều khiển.

+Đưa khớp truyền động vào ăn khớp với bánh đà.
+Đóng mạch điện máy khởi động khi bánh răng của nó vào ăn khớp với bánh đà
và ngắt mạch khi động cơ đã nổ.
2.1.3. Khớp truyền động.
+Nối trục máy khởi động với vành răng bánh đà khi khởi động.
+Tách chúng ngay sau khi động cơ đã nổ.
2.2. Nguyên lý làm việc.
Hình 2.2. Sơ đồ nguyên lý hệ thống khởi động.[ 4]
1.ăcqui 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(khóa điện).
Khi bật công tắt khởi động ở vị trí start(13) thì dòng điện từ cực (+) của ắcqui
đi đến cầu chì (11), qua rơle (12) vào đồng thời cuộn kéo(7) và cuộn giữ (8). Dòng
điện qua các cuộn dây tạo ra từ trường, từ hóa 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),
13
Tính toán thiết kế hệ thống khởi động
đưa vành răng của khớp truyền động vào ăn khớp với bánh đà thì đĩa tiếp điểm(9),
đóng cặp tiếp điểm(10), đưa dòng điện từ ắcqui vào máy khởi động, quá trình khởi
động bắt đầu, máy khởi động kéo trục khuỷu động cơ quay.
Khi động cơ đã nổ, người lái xe nhả công tắt (13) về, dòng điện và từ trường
biến mất, các chi tiết trở về vị trí ban đầu dưới tác dụng của lò xo hồi vị.
Công dụng của cuộn kéo là tạo thêm từ trường đủ mạnh vào lúc đầu để đẩy
bánh răng khớp truyền động cài vào vành răng bánh đà khi đĩa tiếp điểm (9) đã
đóng cặp tiếp điểm(10) thì cuộn kéo bị ngắn mạch, lúc này chỉ còn cuộn giữ tạo ra
từ trường duy trì đĩa tiếp điểm đóng để cấp nguồn cho máy khởi động làm việc.
2.3. Cấu tạo và đặc điểm kết nối các cụm chi tiết chính trong hệ thống khởi
động.
2.3.1. Động cơ điện khởi động.
Động cơ điện dùng trong hệ thống khởi động là động cơ điện một chiều kích

từ nối tiếp hoặc hỗn hợp.
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 có momen khởi động
không lớn bằng động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp nhưng trị số tốc độ không
tải bé hơn.
Khi hệ thống khởi động làm việc, dòng điện khởi động có trị số rất lớn( từ
150A-300A đối với động cơ xe du lịch, với các động cơ xe tải cỡ lớn hoặc cực
lớn, dòng điện có thể đạt từ 1600A-1800A). Để đảm bảo truyền được công suất từ
động cơ điện khởi động sang động cơ ôtô, tránh tổn thất điện áp trên đường dây
nối từ ắcqui đến động cơ điện khởi động và ở các chỗ tiếp xúc, yêu cầu điện trở
của động cơ điện khởi động phải đủ nhỏ(0.02Ω), sụt áp ở vùng tiếp xúc giữa chổi
than và cổ góp của động cơ điện khởi động cho phép trong khoảng từ( 1.5V-2V).
Các chổi than tiếp điện của động cơ điện khởi động thường được làm bằng đồng
đỏ.
14
Tính toán thiết kế hệ thống khởi động
Công suất điện từ của động cơ điện được tính toán theo công thức:
P
1
=P
2
*(1/η).
Trong đó:
P
2
là công suất cần thiết để khởi động động cơ ô tô[w].
η là hiệu suất của động cơ điện khởi động. Trị số này lấy bằng (0.85-0.88).
2.3.2. Khớp truyền động.
Tỷ số truyền của cặp bánh răng của máy khởi động và vành răng của bánh đà

động cơ ô tô thường chọn bằng (i=9->18). Để tránh hiện tượng cắt chân răng ở
bánh răng khởi động( bánh răng nhỏ trong máy khởi động) thì số răng này thường
được chọn từ 9->11 răng. Để hạn chế kích thước của vành răng bánh đà đối với
một số động cơ điện khởi động có công suất lớn thường có thêm bộ truyền bánh
răng trung gian. Bộ truyền này có thể là một cặp bánh răng trụ hoặc bộ truyền
bánh răng hành tinh. Khớp truyền động là một cơ cấu truyền momen từ động cơ
điện của máy khởi động đến vành răng bánh đà của động cơ ôtô. Với tỷ số truyền
trên, bánh răng của máy khởi động phải quay được 10->20 vòng thì bánh đà mới
quay được một vòng. Khi hoạt động tốc độ của roto máy khởi động phải đạt tới
khoảng 2000->3000(v/p) mới đủ để kéo trục khuỷu động cơ quay tới tốc độ khởi
động (khoảng 200(v/p)).
Sau khi đã nổ, số vòng quay độc lập của nó có thể lên đến 3000-
>4000(v/p). Nếu lúc này bánh răng của động cơ điện trong máy khởi động còn ăn
khớp với với vành răng bánh đà, với tỷ số truyền lớn như vậy thì roto của máy
khởi động sẽ bị cuốn theo với tốc độ 30000(v/p)->40000(v/p), ở tốc độ quay đó,
lực ly tâm tạo ra cực mạnh sẽ làm bung tất cả dây quấn ra khỏi rãnh của roto và
phá hỏng cổ góp của động cơ điện trong máy khởi động điện.
Khớp truyền động trong máy khởi động điện làm các nhiệm vụ sau:
-Truyền momen của máy khởi động làm quay vành răng bánh đà động cơ ôtô, từ
đó làm quay trục khuỷu và khởi động động cơ.
15
Tính toán thiết kế hệ thống khởi động
-Bảo vệ máy khởi động bằng cách tách roto của động cơ điện khởi động ra khỏi
vành răng bánh đà khi động cơ đã nổ được. Cơ cấu truyền động được thiết kế theo
2 kiểu:
2.3.2.1. Kiểu văng ra.
Khi khởi động, bánh răng của khớp truyền động sẽ văng từ trong roto ra ngoài
để ăn khớp với vành răng bánh đà động cơ ôtô. Momen từ máy khởi động được
truyền tới bánh đà thông qua khớp truyền động, từ đó làm quay trục khuỷu động
cơ, khởi động ôtô.

Hình 2.3. Cấu tạo máy khởi động dùng khớp truyền động kiểu văng ra.[1]
1.Nắp đậy 2.Cổ góp 3.Roto 4.Khối cực từ và cuộn dây kích từ 5.Dây quấn
của roto 6.Nắp đậy bánh răng 7.Bánh răng của khớp truyền động 8.Lò xo
9.Vỏ của máy khởi động 10.Chổi than 11.Trục roto.
2.3.2.2. Kiểu văng vào.
Ngược với kiểu trình bày ở trên, khi khởi động, bánh răng văng từ ngoài vào
ăn khớp với trục roto của động cơ khởi động.
Khớp truyền động đưa bánh răng của động cơ điện khởi động ăn khớp với
vành răng trên bánh đà khi khởi động và nó được tách ra khi động cơ đã nổ nhờ
cần gạt khớp ly hợp điện từ.
16
Tính toán thiết kế hệ thống khởi động
Hình 2.4. Cấu tạo máy khởi động dùng khớp truyền động kiểu văng vào.[1]
1.Rơle kéo 2.Trục roto 3,4.Bánh răng và khớp truyền động 5.Vỏ máy khởi
động 6.Cầu nối điện 7.Đai che cửa sổ chổi than.
Tùy thuộc vào cấu tạo khớp ly hợp, người ta phân ra 2 loại khớp truyền động
+Khớp truyền động quán tính.
+Khớp truyền động một chiều.
a. Khớp truyền động quán tính.
Hình 2.5. Cấu tạo khớp truyền động quán tính.[1]
1.Đầu chủ động 2.Lò xo 3,5.Vít hãm 4.Ống bị động 6.Ốc hãm 7.Bánh
răng 8.Chốt hãm và lò xo 9.Trục roto 10.Đối trọng của bánh răng.
Ống bị động có ren xoắn (4) lắp trên trục (9) và liên kết cơ khí với đầu chủ
động (1) nhờ lò xo (2) và hai đai ốc hãm (3), (5). Vít hãm (3) bắt chặt ống chủ
17
Tính toán thiết kế hệ thống khởi động
động (1) vào trục của roto(9). Khi công tắc (khóa điện) khởi động đóng, roto của
máy khởi động quay, do quán tính của đối trọng (10) không cho bánh răng (7)
quay theo nên nó phải tiến theo rãnh xoắn để vào ăn khớp với vành răng bánh đà,
khi bánh răng(7) tiến sát đến ống chặn (6) thì dừng lại và bắt đầu truyền momen

kéo vành răng bánh đà quay.
Sau khi động cơ ôtô đã khởi động được, số vòng quay của trục khuỷu cùng với
bánh đà tăng vọt( khoảng 3000 v/p), lúc này vành răng bánh đà trở thành chủ động
kéo bánh răng (7) của khớp truyền động quay theo. Do tỷ số truyền i=1/10 nên
bánh răng (7) quay nhanh hơn ống bị động (4) cho nên nó sẽ chuyển động theo
đường ren trở về vị trí cũ dừng lại nhờ chốt hãm và lò xo (8). Lò xo(2) làm việc ở
chế độ xoắn để truyền momen rất lớn kéo vành răng bánh đà quay, ngoài ra nó còn
có nhiệm vụ làm giảm chấn động va đập khi các bánh răng bắt đầu vào ăn khớp
với nhau.
Ưu điểm của khớp truyền động quán tính là có kết cấu đơn giản, giá thành
không cao nhưng các bánh răng chịu một lực va đập lớn khi vào ăn khớp với nhau
nên loại này chỉ dùng cho những máy khởi động có công suất không quá 1.2Hp.
b. Khớp truyền động một chiều.
Hình 2.6. Khớp truyền động một chiều kiểu bi đũa.[1]
1.Ống lót 2,6.Vòng khóa 3.Vòng chặn 4.Lò xo 5.Khớp chặn 7.Lò xo
giảm chấn 8.Cabi 9.Vỏ 10.Bi đũa 11.Mayơ của bánh răng 12.Bánh
răng khởi động 13.Con đội 14.Lò xo của con đội
18
Tính toán thiết kế hệ thống khởi động
Khớp truyền động một chiều có thể di chuyển theo rãnh xoắn của trục máy
khởi động. Mayơ (8) được lắp trên ống lót (1) có rãnh xoắn bên trong mayơ (8) có
4 rãnh hình nêm, trong các rãnh có bi đũa (10), các thỏi bi đũa bị ép vào phần hẹp
của rãnh bằng con đội (13) và lò xo (14). Bánh răng khởi động (12) được lắp đồng
tâm với mayơ (11).
Khi đóng nguồn cấp cho máy khởi động, momen được truyền từ ống lót (1)
đến mayơ của bánh răng truyền động (11) bằng các bi đũa (10). Khi đó các thỏi bi
đũa bị ép chặt ở giữa mayơ (11) và cabi (8). Khi động cơ ôtô đã khởi động được,
mayơ của bánh răng khởi động trở thành bị động (vành răng bánh đà là chủ động).
Các thỏi bi đũa không bị ép chặt nữa (quay tự do) và khớp truyền động trượt ra,
cắt ly hợp.

2.4. Các cơ cấu điều khiển trung gian trong hệ thống khởi động.
2.4.1. Rơle khởi động trung gian.
Rơle khởi động là thiết bị dùng để đóng mạch điện cung cấp điện cho máy
khởi động. Thiết bị này có tác dụng làm giảm dòng qua công tắc máy.
Hình 2.7. Rơle khởi động.[2]
1.Cặp tiếp điểm 2.Cuộn hút.
19
2
1
Tính toán thiết kế hệ thống khởi động
2.4.2. Rơle gài khớp.
Rơle gài khớp dùng để đẩy bánh răng máy khởi động vào ăn khớp với vòng
răng bánh đà đóng tiếp điểm, đưa dòng điện đến moto điện, giữ tiếp điểm cho đến
hết thời gian khởi động.
2.4.3. Rơle bảo vệ khởi động.
Rơle bảo vệ khởi động là thiết bị dùng để bảo vệ máy khởi động trong những
trường hợp sau:
-Khi tài xế không nghe được tiếng động cơ nổ
-Khởi động bằng điều khiển từ xa
-Khởi động lại nhiều lần.
Thiết bị dùng bảo vệ khởi động còn gọi là Rơle khóa khởi động. Rơle khóa
khởi động hoạt động tùy thuộc vào tốc độ quay của động cơ. Ta có thể lấy tín hiệu
này từ máy phát điện( dây L của đèn báo nạp và điot phụ).
Khi khởi động, điện thế ở đầu L của máy phát tăng. Khi động cơ đạt tốc độ đủ
lớn( động cơ đã nổ), rơle khóa khởi động sẽ ngắt dòng điện đưa đến Rơle của máy
khởi động, cho dù tài xế vẫn còn bật công tắc khởi động. Ngoài ra, Rơle khóa khởi
động không cho phép khởi động khi động cơ đang hoạt động.
Hình 2.8. Rơle bảo vệ khởi động.[2]
1.Tới Rơle khởi động 2.Tới cực dương ắcqui 3.Tới đầu L của máy phát
4.Tới công tắc đề(ổ khóa điện).

20
1 2 3 4
Tính toán thiết kế hệ thống khởi động
Khi bật công tắc khởi động, dòng điện qua cuộn kích của máy phát về mass
làm đóng tiếp điểm K, dòng điện đến Rơle khởi động. Khi động cơ hoạt động,
máy phát bắt đầu làm việc( đầu L có điện áp bằng điện áp ắcqui nhưng máy chưa
tắt công tắc khởi động), dòng điện qua cuộn bảo vệ mất khiến cho khóa K mở,
ngắt dòng đến Rơle khởi động làm cho máy khởi động không hoạt động nữa.
Hình 2.9. Sơ đồ nguyên lý mạch bảo vệ khởi động.[2]
1.Ắcqui 2.Công tắc nguồn 3.Công tắc máy 4.Công tắc khởi động 5.Đèn báo
nạp 6.Máy phát 7.Rơle bảo vệ khởi động 8.Máy khởi động
Mạch bảo vệ khởi động điều khiển điện tử:
Hình 2.10. Mạch bảo vệ khởi động dùng OP-AMP.[2]
1.Tới cực âm Boobin 2.Tới khóa điện 3.Tới Rơle đề
21
6
1
2
3
4
7
5
8
1 2 3
Tính toán thiết kế hệ thống khởi động
Trong loại này, người ta sử dụng mạch biến đổi tần số sang điện thế bằng cách
lấy tín hiệu tần số từ dây trung hòa( N) của máy phát hoặc đầu âm của bobin đánh
lửa. Tín hiệu tốc độ động cơ thể hiện qua tần số đánh lửa được đưa đến ngõ vào
của mạch bảo vệ, làm thay đổi tần số đóng mở của T
1

. Hiệu điện thế trung bình
trên tụ C
2
phụ thuộc vào tần số này. Vì vậy, khi động cơ hoạt động, Transitor T
3
sẽ
ở trạng thái đóng và mạch khởi động sẽ không hoạt động.
22
Tính toán thiết kế hệ thống khởi động
Chương 3. TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG
KHỞI ĐỘNG
i=3 :số xylanh động cơ.
D=86[mm]: đường kính xylanh.
S=88[mm]:Hành trình pittong.
η
min
=66[v/p]: Tốc độ quay nhỏ nhất khi khởi động.
3.1. Tính toán công suất của máy khởi động.
Công suất chỉ thị của động cơ:
i h
i
P .V .i.n
N =
30τ
[w] [3.1]
Trong đó:
P
i
: Áp suất chỉ thị trung bình [N/m
2

].
V
h
: Thể tích công tác.

i: Số xylanh động cơ.
n: Tốc độ quay nhỏ nhất của động cơ khi khởi động [v/p].
τ: Số kỳ.
Ta có:
2 -3 2
-3 -4 3
h
πD π.(86.10 )
V = = .88.10 =5,11.10 m
4 4
 
 
[3.2]
P
i
=P
i
’.
d
ϕ
. Với
d
ϕ
là hệ số điền đầy đồ thị công,
d

ϕ
=0,92÷0,97, với động cơ đề
cho là động cơ xăng nên ta chọn
d
ϕ
=0,97.
1
2 1
n
'
i a
n -1 n -1
2 1
ε λ 1 1 1
P =P (1- )- (1- )
ε-1 n -1 ε n -1 ε
 
 
 
[3.3]
Với: P
i
’
[N/m
2
]: áp suất chỉ thị trung bình theo lý thuyết.
P
a
=10
5

[N/m
2
]: Áp suất khí nạp.
n
1
=1,34÷1,39: Chỉ số nén đa biến trung bình.
n
2
=1,23÷1,27: Chỉ số giãn nở đa biến trung bình.
λ=3÷4 : Hệ số tăng áp khi cháy với động cơ xăng.
23
Tính toán thiết kế hệ thống khởi động
Chọn n
1
=1,34; n
2
=1,27; λ=3. Thay các thông số vừa chọn vào công thức [3.3] ta
được:
1,34
' 5 6 2
i
1,27-1 1,34-1
9,6 3 1 1 1
P =10 (1- )- (1- ) =0,84.10 [N/m ]
9,6-1 1,27-1 9,6 1,34-1 9,6
=0,84[MPa]
 
 
 
=>P

i
=P
i
’
.φ
d
=0,84.10
6
.0,97=0,82.10
6
[N/m
2
]=0,82[MPa].
Thay các giá trị đã tính vào công thức [3.1] ta được:
6 -4
i h
i
P .V .i.n 0,82.10 .5,11.10 .3.66
N = = =691,4[w]
30τ 30.4
Ta có:
N
m
=N
i
–N
e
[w]. [3.4]
Trong đó :
N

m
: Công suất tổn hao cơ giới[w].
N
i
: Công suất chỉ thị của động cơ.
N
e
: Công suất có ích của động cơ.
e h
e i m
P .V .i.n
N = =N .η
30τ
[w] [3.5]
η
m
=0,8÷0,93. Hiệu suất cơ giới động cơ xăng đề cho chọn η
m
= 0,8.
=>N
e
=691,4.0,8=553,12[w].
=>N
m
=N
i
-N
e
=691,4-553,12=138,3[w]. [3.6]
Từ [3.6], ta tính được công suất động cơ điện khởi động.

m
dc
dc m
N 138,3
N = = =247
η η 0,7.0,8
[w]
Trong đó :
N
dc
: Công suất động cơ điện khởi động[w].
η
dc
: Hiệu suất động cơ điện.
η
m
: Hiệu suất cơ giới.
Động cơ xăng 4 kỳ, áp suất chỉ thị trung bình trong khoảng 0,8÷1,2[MPa]. Từ
áp suất chỉ thị trung bình ta tính được dải công suất động cơ điện khởi động.
24