Hệ thống Khởi động: Nguyên lý Cấu tạo và Hoạt động

Cơ bản hệ thống khởi động

Hệ thống khởi động ô tô đóng vai trò khởi động an toàn động cơ đốt trong trên xe bằng cách vận hành một máy khởi động, sử dụng dòng điện trực tiếp từ ắc quy.

• Sử dụng một động cơ điện mạnh mẽ để dẫn động động cơ ở tốc độ khoảng 200 RPM (đủ nhanh để cho phép hệ thống đánh lửa và hệ thống nhiên liệu hoạt động).
• Truyền động tới động cơ qua một bánh răng trụ được gắn với vành bánh răng trên bánh đà.
• Ngắt kết nối ngay khi động cơ khởi động.

Các thành phần này tạo nên một hệ thống khởi động điển hình:

• Động cơ khởi động
• Công tắc từ (có tiếp điểm kết nối)
• Ly hợp một chiều (tránh quá tải)
• Công tắc đánh lửa (Khóa điện)
• Công tắc vị trí đỗ P/ trung lập N (AT) hoặc công tắc khởi động ly hợp (MT)
• Công tắc hủy khởi động ly hợp (trên một số kiểu xe)
• Rơle khởi động

Máy khởi động giảm tốc

Máy khởi động giảm tốc bao gồm các thành phần như hình trên. Loại máy khởi động này có động cơ nhỏ gọn, tốc độ cao và một bộ bánh răng giảm tốc (hộp giảm tốc). Trong khi động cơ nhỏ hơn và trọng lượng nhẹ hơn các máy khởi động thông thường, nó hoạt động ở tốc độ cao hơn. Các bánh răng giảm tốc truyền mômen xoắn này đến bánh răng khởi động với tốc độ bằng 1/4 đến 1/3 tốc độ động cơ. Bánh răng khởi động vẫn quay nhanh hơn bánh răng trên máy khởi động thông thường và với mômen xoắn lớn hơn nhiều (công suất quay).

Hộp giảm tốc được lắp trên cùng trục với bánh răng khởi động. Không giống như máy khởi động thông thường, pít tông công tắc từ tác động trực tiếp lên bánh răng khởi động (không thông qua cần dẫn động) để đẩy bánh răng ăn khớp với vành răng bánh đà.

Máy khởi động loại bánh răng hành tinh

Máy khởi động loại bánh răng hành tinh thì bản chất của nó cũng chính là loại bánh răng giảm tốc. Điều khác biệt là hệ hành tinh (giảm tốc) này sẽ đồng trục với động cơ khởi động và bánh răng khởi động. Công tắc từ truyền động trượt bánh răng khởi động thông qua một cần gạt dẫn động.

Máy khởi động loại thông thường

Máy khởi động loại thông thường này có bánh răng khởi động được dẫn động trực tiếp từ động cơ khởi động và có cùng tốc độ với động cơ. Loại máy khởi động này thường sẽ có kích thước lớn và nặng nề hơn. Đây là loại máy khởi động kiểu cũ thường sử dụng trên các loại xe cũ.

Ly hợp một chiều: Ly hợp chống quá tải ngược

Dù là loại máy khởi động giảm tốc hay thông thường đều được trang bị ly hợp một chiều. Bộ ly hợp một chiều này tránh làm hỏng bộ khởi động khi động cơ khởi động.

Ly hợp một chiều sẽ hoạt động theo 3 chế độ:

1. Trong quá trình khởi động động cơ, bánh răng khởi động truyền động vành răng bánh đà của động cơ.
2. Khi động cơ nổ, vành răng bánh đà gần như ngay lập tức bắt đầu quay nhanh hơn bánh răng khởi động. Sự quá tốc độ này sẽ làm hỏng động cơ khởi động nếu nó không được ngắt ngay ra khỏi bánh răng.
3. Bộ ly hợp một chiều sử dụng các con lăn và lò xo nêm của nó để tách trục bánh răng khởi động ra khỏi vỏ ly hợp (vỏ ly hợp quay cùng với phần ứng động cơ). Điều này xảy ra bất cứ khi nào trục bánh răng khởi động cố gắng quay nhanh hơn vỏ ly hợp.

Nguyên lý mạch xe số tự động

Nguyên lý mạch xe số sàn

Nguyên lý hoạt động tổng quát

Dù xe số tự động hay số sàn, dù sử dụng loại máy khởi động nào thì nguyên lý cơ bản vẫn giống nhau.

Vặn chìa khóa đến vị trí Start (hoặc nhấn nút Start), kết hợp các tao tác cần thiết khác (cần số ở P hoặc N, đạp ly hợp,…) để nối mạch kín. Lúc này, dòng điện sẽ được kết nối qua chìa khóa đến rơ le khởi động, tạo một mạch kín làm cho rơ le khởi động đóng, dòng điện tiếp tục qua rơ le khởi động đến công tắc từ (mạch kín).

Khi công tắc từ được kết nối dòng điện, cuộn từ tạo từ trường hút pittong của công tắc đồng thời đóng tiếp điểm, kết nối dòng điện từ cực B+ (cực dương ắc quy) đến motor khởi động. Bánh răng khởi động được đẩy bởi pittong (trực tiếp hoặc qua cơ cấu cần đẩy) ăn khớp với vành răng bánh đà, đồng thời motor khởi động quay, dẫn động làm quay bánh đà động cơ, khi đạt đến một tốc độ quay nhất định, kết hợp phun nhiên liệu (và đánh lửa với động cơ xăng) làm cho động cơ nổ máy.

Khi động cơ đã khởi động, tốc độ bánh đà bắt đầu lớn hơn tốc độ bánh răng khởi động, và vành răng bánh đà bắt đầu dẫn động ngược bánh răng khởi động. Do tốc độ bánh răng khởi động tăng lên, ly hợp một chiều ngắt kết nối bánh răng với vỏ ly hợp, đảm bảo động cơ khởi động được an toàn.

Lúc này, người lái nhả chìa khóa về vị trí on, ngắt kết nối rơ le khởi động, công tắc từ bị ngắt, pittong hồi vị về bởi lò xo, mở tiếp điểm, ngắt dòng điện vào motor khởi động, đồng thời kéo bánh răng khởi động về, ngắt kết nối với vành răng bánh đà. Động cơ đã khởi động xong.

EnterKnow