HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG Ô TÔ, MÁY KHỞI ĐỘNG, PHÂN LOẠI VÀ CÁCH HOẠT ĐỘNG

Hệ thống khởi động ô tô.

Khái quát về hệ thống khởi động trong Ô Tô:
Hệ thống khởi động ô tô là một bộ phận quan trọng, giúp truyền mô-men xoắn đến trục khuỷu động cơ, làm cho động cơ đạt đến tốc độ quay cần thiết để bắt đầu quá trình hoạt động của động cơ đốt trong. Thông thường, đối với động cơ xăng, trục khuỷu cần quay với tốc độ khoảng từ 50 vòng/phút, trong khi đối với động cơ diesel tốc độ này cần đạt khoảng từ 100 vòng/phút để đảm bảo động cơ khởi động hiệu quả.

Cấu tạo của hệ thống khởi động ô tô thường bao gồm các thành phần chính sau:

1. Ắc quy (Pin): Cung cấp năng lượng điện cho toàn bộ hệ thống khởi động.

2. Công tắc: Điều khiển việc cung cấp dòng điện đến các bộ phận cần thiết trong quá trình khởi động.

3. Rơ le khởi động: Cho phép một lượng điện nhỏ điều khiển một lượng lớn dòng điện, đảm bảo an toàn và hiệu quả trong quá trình khởi động.

4. Công tắc an toàn khởi động: Ngăn cản việc khởi động khi xe đang ở số hoặc khi bàn đạp ly hợp chưa được nhấn, đảm bảo an toàn cho người lái. Với xe số tự động công tắc này chính là khi lẫy/ cần gạt số phải nằm ở vị trí P hoặc N đồng thời chân phanh/ thắng phải đạp lúc đó mới cho phép hệ thống khởi động làm việc.

5. Động cơ khởi động (Motor khởi động): Tạo ra mô-men xoắn cần thiết để quay trục khuỷu động cơ.

Các cáp nối là các dây dẫn, các điểm tiếp xúc kết nối các thành phần trong hệ thống, đảm bảo dòng điện được truyền tải hiệu quả.

Nguyên lý hoạt động của hệ thống khởi động:
Bắt đầu khi người lái xoay chìa khóa hoặc nhấn nút khởi động (2), kích hoạt công tắc. Dòng điện từ ắc quy sẽ được truyền qua rơ le khởi động (3) đến động cơ khởi động (5) (Motor khởi động) , làm quay trục khuỷu động cơ. Khi động cơ đạt đến tốc độ quay đủ để tự duy trì hoạt động của động cơ, hệ thống khởi động sẽ ngắt kết nối và ngưng quay để tránh hư hỏng cho các bộ phận liên quan.

Motor khởi động, máy khởi động:
Máy khởi động ô tô, hay còn gọi là motor khởi động, là một thành phần quan trọng trong hệ thống khởi động của xe. Nhiệm vụ chính của nó là tạo ra mô-men xoắn đủ lớn để quay trục khuỷu động cơ đến tốc độ cần thiết, giúp động cơ bắt đầu quá trình hoạt động.

Cấu tạo của máy khởi động ô tô thường bao gồm các bộ phận chính sau:

Phần ứng (Rotor): Là phần quay của motor, khi có dòng điện chạy qua, nó tạo ra từ trường và quay, tạo ra mô-men xoắn cần thiết.

Stator: Phần đứng yên của motor, chứa các cuộn dây hoặc nam châm vĩnh cửu, tạo ra từ trường để tương tác với phần ứng.

Công tắc từ (Solenoid): Hoạt động như một công tắc chính, điều khiển dòng điện đến motor và điều khiển bánh răng dẫn động ăn khớp với vành răng trên bánh đà của động cơ.

Bánh răng dẫn động (Pinion Gear): Truyền mô-men xoắn từ motor khởi động đến vành răng trên bánh đà, giúp quay trục khuỷu động cơ.

Ly hợp một chiều (Overrunning Clutch): Cho phép bánh răng dẫn động truyền lực quay đến bánh đà nhưng ngăn không cho lực quay ngược từ động cơ tác động trở lại motor khởi động.

Nguyên lý hoạt động:
Khi người lái xe xoay chìa khóa đến vị trí khởi động, dòng điện từ ắc quy sẽ được gửi đến công tắc từ. Công tắc từ kích hoạt, đẩy bánh răng dẫn động ăn khớp với vành răng trên bánh đà. Đồng thời, dòng điện được cung cấp cho motor khởi động, làm quay phần ứng và tạo ra mô-men xoắn cần thiết để quay trục khuỷu động cơ. Khi động cơ bắt đầu hoạt động và tốc độ quay của nó vượt quá tốc độ của motor khởi động, ly hợp một chiều sẽ ngắt kết nối, ngăn không cho lực quay ngược tác động lên motor khởi động.

Phân loại máy khởi động theo nguyên lý hoạt động

Máy khởi động điện (Electric Starter Motor)

• Nguyên lý: Sử dụng dòng điện từ ắc quy để quay motor khởi động, giúp quay trục khuỷu động cơ.
• Thành phần chính: Motor điện, công tắc từ (solenoid), bánh răng bendix.
• Ưu điểm: Hoạt động nhanh, dễ sử dụng, phổ biến trên ô tô hiện đại.
• Nhược điểm: Phụ thuộc vào ắc quy, có thể bị yếu nếu điện áp thấp.

Các loại máy khởi động điện:

Máy khởi động loại truyền thống (Direct Drive Starter)

• Motor điện truyền động trực tiếp đến bánh răng khởi động.
• Cấu tạo đơn giản, nhưng cần dòng điện lớn để hoạt động.
• Dùng cho các xe đời cũ hoặc xe tải nặng.
   
•  Giới thiệu chung

Máy khởi động loại truyền thống (Direct Drive Starter) là loại máy khởi động lâu đời nhất, có thiết kế đơn giản và hoạt động bằng cách truyền động trực tiếp từ motor điện đến bánh răng khởi động.

✅ Ưu điểm:

• Cấu tạo đơn giản, dễ sửa chữa.
• Giá thành rẻ, phù hợp với xe tải nặng hoặc xe đời cũ.

❌ Nhược điểm:

• Cần dòng điện lớn để hoạt động.
• Hiệu suất không cao, dễ bị nóng khi sử dụng lâu.
• Kích thước lớn và nặng hơn so với các loại hiện đại.

3. Cấu tạo của Direct Drive Starter

Máy khởi động loại truyền thống có các bộ phận chính sau:

• Motor điện (Electric Motor): Tạo lực quay cho trục khởi động.
• Bánh răng Bendix (Pinion Gear): Ăn khớp với bánh đà động cơ để quay trục khuỷu.
• Công tắc từ (Solenoid): Điều khiển dòng điện vào motor và đẩy bánh răng Bendix vào bánh đà.
• Chổi than và cổ góp (Brush & Commutator): Truyền điện từ ắc quy vào cuộn dây motor.
• Vỏ và giá đỡ (Housing & Mounting Bracket): Giữ cố định các bộ phận và lắp đặt lên động cơ.

4. Nguyên lý hoạt động

 Khi bật chìa khóa đề, dòng điện từ ắc quy đi vào công tắc từ (solenoid).
 Solenoid sẽ thực hiện hai nhiệm vụ:

• Cấp điện vào motor khởi động.
• Đẩy bánh răng Bendix vào ăn khớp với bánh đà động cơ.
   Motor khởi động quay → Truyền động trực tiếp qua bánh răng Bendix → Làm quay trục khuỷu động cơ.
   Khi động cơ nổ máy, công tắc từ ngắt dòng điện, bánh răng Bendix tự động rút ra khỏi bánh đà để tránh hư hỏng.

5. Ứng dụng

 Xe đời cũ: Xe ô tô sử dụng hệ thống điện 12V – 24V.
 Xe tải nặng: Cần mô-men xoắn cao, nhưng không yêu cầu tốc độ quay lớn.
 Máy phát điện, động cơ công nghiệp: Những nơi không yêu cầu tính nhỏ gọn và hiệu suất cao.

Máy khởi động có bánh răng giảm tốc (Gear Reduction Starter)

• Sử dụng hộp số giảm tốc để tăng mô-men xoắn cho động cơ.
• Tiết kiệm điện năng hơn so với loại truyền thống.
• Phổ biến trên các dòng xe đời mới.

Máy khởi động hành tinh (Planetary Gear Starter)

• Sử dụng bánh răng hành tinh để tối ưu hiệu suất.
• Giúp motor nhỏ gọn hơn nhưng vẫn có lực khởi động mạnh.

Máy khởi động có bánh răng giảm tốc (Gear Reduction Starter)

1. Giới thiệu chung

Máy khởi động có bánh răng giảm tốc (Gear Reduction Starter) là phiên bản cải tiến của máy khởi động truyền thống. Loại này sử dụng một bộ bánh răng giảm tốc để tăng mô-men xoắn, giúp động cơ khởi động mạnh hơn mà không cần dòng điện quá lớn.

✅ Ưu điểm:

• Tăng mô-men xoắn: Giúp quay động cơ dễ dàng hơn.
• Giảm dòng điện tiêu thụ: Giúp bảo vệ ắc quy và hệ thống điện.
• Kích thước nhỏ gọn: Nhẹ hơn và dễ lắp đặt hơn so với loại truyền thống.

❌ Nhược điểm:

• Cấu tạo phức tạp hơn, khó sửa chữa.
• Giá thành cao hơn loại Direct Drive Starter.

2. Cấu tạo của Gear Reduction Starter

Máy khởi động có bánh răng giảm tốc gồm các bộ phận chính:

1. Motor điện (Electric Motor): Tạo lực quay ban đầu.
2. Bánh răng giảm tốc (Gear Reduction System): Giảm tốc độ quay nhưng tăng mô-men xoắn.
3. Bánh răng Bendix (Pinion Gear): Ăn khớp với bánh đà động cơ để quay trục khuỷu.
4. Công tắc từ (Solenoid): Điều khiển quá trình ăn khớp và truyền điện vào motor.
5. Chổi than và cổ góp (Brush & Commutator): Truyền điện từ ắc quy vào cuộn dây motor.
6. Vỏ và giá đỡ (Housing & Mounting Bracket): Giữ cố định các bộ phận và lắp đặt vào động cơ.

3. Nguyên lý hoạt động

1️⃣ Khi bật công tắc đề, dòng điện từ ắc quy đi vào công tắc từ (solenoid).
2️⃣ Solenoid sẽ thực hiện hai nhiệm vụ:

• Cấp điện vào motor khởi động.
• Đẩy bánh răng Bendix vào ăn khớp với bánh đà động cơ.
  3️⃣ Motor khởi động quay → Truyền lực qua bánh răng giảm tốc → Làm quay bánh răng Bendix với mô-men xoắn lớn hơn.
  4️⃣ Khi động cơ nổ, solenoid ngắt dòng điện, bánh răng Bendix tự động rút ra khỏi bánh đà.

4. Ứng dụng

Ô tô con: Xe hiện đại dùng động cơ xăng hoặc diesel.
Xe tải, xe khách: Cần mô-men xoắn lớn để khởi động động cơ diesel.
Máy phát điện, xe công trình: Yêu cầu khởi động mạnh mẽ và tiết kiệm điện năng.

Máy khởi động hành tinh (Planetary Gear Starter)
 

1. Giới thiệu chung

Máy khởi động hành tinh (Planetary Gear Starter) là loại máy khởi động hiện đại, sử dụng hệ thống bánh răng hành tinh để giảm tốc độ quay của motor, đồng thời tăng mô-men xoắn giúp động cơ khởi động dễ dàng hơn.

✅ Ưu điểm:

• Tăng mô-men xoắn cao hơn so với Direct Drive và Gear Reduction Starter.
• Nhỏ gọn, nhẹ hơn nhưng vẫn mạnh mẽ.
• Hiệu suất cao, ít tiêu hao điện năng.
• Giảm lực tác động lên bánh răng Bendix, tăng tuổi thọ máy khởi động.

❌ Nhược điểm:

• Cấu tạo phức tạp hơn, khó sửa chữa hơn so với Direct Drive Starter.
• Chi phí cao hơn do sử dụng hệ thống bánh răng hành tinh.

2. Cấu tạo của Planetary Gear Starter

Máy khởi động hành tinh gồm các bộ phận chính:

1. Motor điện (Electric Motor): Cung cấp lực quay ban đầu.
2. Hệ thống bánh răng hành tinh (Planetary Gear System): Giảm tốc độ quay nhưng tăng mô-men xoắn.
3. Bánh răng Bendix (Pinion Gear): Truyền lực từ hệ bánh răng hành tinh đến bánh đà động cơ.
4. Công tắc từ (Solenoid): Điều khiển quá trình ăn khớp và truyền điện vào motor.
5. Chổi than và cổ góp (Brush & Commutator): Cấp nguồn điện từ ắc quy vào motor.
6. Vỏ và giá đỡ (Housing & Mounting Bracket): Giữ cố định các bộ phận và giúp lắp đặt vào động cơ.

3. Nguyên lý hoạt động

1️⃣ Khi bật công tắc đề, dòng điện từ ắc quy đi vào công tắc từ (solenoid).
2️⃣ Solenoid sẽ thực hiện hai nhiệm vụ:

• Cấp điện vào motor khởi động.
• Đẩy bánh răng Bendix vào ăn khớp với bánh đà động cơ.
  3️⃣ Motor điện quay, truyền lực qua hệ bánh răng hành tinh, giúp giảm tốc độ nhưng tăng mô-men xoắn trước khi truyền lực đến bánh răng Bendix.
  4️⃣ Khi động cơ nổ, solenoid ngắt dòng điện, bánh răng Bendix tự động rút ra khỏi bánh đà.

4. Ứng dụng

Ô tô hiện đại: Xe du lịch, xe thể thao.
Xe tải lớn: Động cơ diesel công suất lớn.
Xe công trình: Máy xúc, xe lu, máy phát điện.

Dưới đây là hình ảnh mô tả cấu tạo và hoạt động của Planetary Gear Starter: