Vì động cơ đốt trong không thể tự hoạt động nên luôn cần sự trợ giúp từ bên ngoài. Do đó, hệ thống khởi động ô tô ra đời và đảm nhiệm vai trò quan trọng giúp xe khởi động và vận hành.

Hệ thống khởi động ô tô hay còn gọi là thiết bị khởi động (starter), có vai trò quan trọng giúp động cơ đốt trong của xe có thể bắt đầu hoạt động. Hệ thống này hoạt động dựa trên nguyên lý chuyển đổi năng lượng hoá học lưu trữ trong pin thành điện năng và sau đó thành năng lượng cơ học trong động cơ.

Để khởi động động cơ đốt trong thì trục khuỷu phải được quay với một tốc độ nhất định (ở động cơ xăng là 50 – 100 vòng/ phút) trong một vài lần bắn cho đến khi động cơ chạy bằng công suất. Có thể nhận định rằng, hệ thống khởi động đóng vai trò vô cùng quan trọng trong việc giúp xe có thể “lăn bánh”.

Các bộ phận và chức năng hệ thống khởi động ô tô

Các bộ phận hệ thống khởi động ô tô bao gồm 6 phần: pin/ắc quy ô tô, công tắc đánh lửa, rơ le khởi động, công tắc an toàn khởi động, động cơ khởi động và cáp pin. Mỗi bộ phần này sẽ thực hiện một nhiệm vụ khác nhau và khi phối hợp hoạt động chúng tạo nên một hệ thống hoàn chỉnh.

Pin/ắc quy ô tô

Pin hay ắc quy ô tô là bộ phận dự trữ năng lượng đang khởi động hệ thống được đặt trong khoang máy. Ắc quy là một thiết bị điện và có khả năng lưu trữ điện ở dạng hoá học và chuyển nó thành dòng điện khi cần thiết. 

Mục đích của pin ô tô chính là cung cấp dòng điện cho tất cả các mạch và các phần khác như hệ thống đánh lửa đang quay hay cấp dòng điện bổ sung khi nhu cầu cao hơn mức máy phát điện có thể cung cấp.

Ắc quy ô tô có nhiều loại, tuy nhiên phổ biến và được trang bị nhiều nhất chính là ắc quy axit-chì. Loại ắc quy này chứa tấm chì (Pb) ngập trong chất lỏng hỗn hợp gồm axit sunfuric (H2SO4) và nước. Khi được sạc đầy, hỗn hợp này chứa 40% axit sunfuric và 60% nước.

Một số điều về pin/ắc quy ô tô bạn cần lưu ý:

– Về bản chất, ắc quy ô tô không lưu trữ điện trực tiếp mà dưới dạng hoá học. Ắc quy hoạt động nhờ vào phản ứng hoá học của tấm chì và dung dịch điện phân, phản ứng này sẽ giải phóng năng lượng điện và cung cấp cho xe ô tô dòng điện.

– Khí hydro phát ra trong khi sạc pin rất dễ bắt lửa, do đó bạn cần thật cẩn thận trong khi sạc pin.

Công tắc đánh lửa

Là một thành phần của hệ thống và được xem như “cửa ngõ” của tất cả các mạch, công tắc đánh lửa có chức năng phân phối dòng điện đến các nơi cần thiết trên hệ thống khởi động ô tô.

Trên hệ thống khởi động ô tô, công tắc đánh lửa được phân bổ tại 5 vị trí sau:

– Khoá: vị trí chìa khoá được đưa vào nhưng chưa xoay. Ở vị trí này, tất cả các mạch điện đều tắt và vô lăng bị khoá. Chìa khóa chỉ có thể rút ra khi nó ở vị trí khoá.

– Tắt: vị trí mặc định, ở vị trí Tắt, tất cả các mạch điện đều bị “tắt” (không có dòng điện được cấp). Khi đó, vô lăng có thể xoay nhưng không thể rút chìa khoá.

– Chạy: vị trí chìa khoá vẫn còn trên ổ khoá, khi động cơ đã khởi động. Lúc này, dòng điện cung cấp cho tất cả các bộ phận ngoại trừ mạch của hệ thống khởi động.

– Phụ kiện: dòng điện được cung cấp cho tất cả các phụ kiện (thành phần) ngoại trừ hệ thống khởi động và đánh lửa. Khi đó, dòng điện chỉ được phép chạy vào các phụ kiện như radio, bật lửa, cửa sổ…

– Khởi động: ở vị trí này, dòng điện sẽ được cung cấp cho hệ thống khởi động và đánh lửa, nó được cắt khỏi tất cả các phụ kiện. Đây chính là lý do vì sao cửa sổ và các phụ kiện khác ngừng hoạt động khi động cơ đang được khởi động. Việc phân bổ dòng điện chính xác giúp tiết kiệm pin và rút ngắn thời gian khởi động xe.

Rơ le khởi động

Rơ le khởi động là thiết bị cho phép một lượng điện nhỏ điều khiển một lượng lớn dòng điện.

Tuy là một bộ phận nhỏ nhưng Rơ le đóng vai trò vô cùng quan trọng trong hệ thống khởi động ô tô. Động cơ khởi động cần sử dụng một lượng lớn dòng điện, chính xác là 250+ amps. Đây là một dòng điện lớn, không thể kiểm soát trực tiếp được từ công tắc đánh lửa, do vậy, rơ le được sử dụng trong mạch để điều khiển quá trình khởi động dòng điện này.

Công tắc an toàn khởi động

Công tắc an toàn khởi động là một bộ phận của công tắc dải số, có tác dụng ngăn cản hoạt động của hệ thống khởi động khi ô tô đang ở số (ở hộp số tự động), hoặc bàn đạp ly hợp không được nhấn (ở hộp số tay). Vai trò của công tác này chính là đảm bảo ô tô không khởi động khi đang ở chế độ số tránh việc ô tô vô tình giật về phía trước hoặc phía sau, gây mất an toàn cho người lái khi khởi động.

Đối với mỗi loại hộp số, công tắc an toàn sẽ được trang bị một loại riêng biệt:

– Hộp số sàn (hộp số tay) sử dụng công tắc an toàn bàn đạp ly hợp.

– Hộp số tự động sử dụng công tắc vị trí trung tính đỗ xe.

Động cơ khởi động

Được gắn ở mặt sau của vỏ động cơ hoặc trên vỏ hộp số nơi động cơ và hộp số tiếp xúc với nhau, động cơ khởi động là một bộ phận thiết yếu của hệ thống khởi động ô tô. Nó là một thiết bị có chức năng biến đổi năng lượng điện thành cơ năng trong động cơ vi mạch. Khi hoạt động, động cơ khởi động tạo ra momen xoắn giúp quay bánh đà của động cơ và làm cho xe quay trở lại.

Bộ khởi động hoàn chỉnh bao gồm một bộ điện từ và một cụm động cơ:

– Bộ điện từ là một công tắc điện từ gắn và ngắt pin với cụm động cơ khởi động. Nó có chức năng như một rơ le lớn hơn, sử dụng dòng điện nhỏ để kích thích dòng điện lớn.

– Cụm động cơ khởi động gồm nhiều bộ phận bao gồm: phần ứng, cổ góp, chổi than, bánh răng trụ, ly hợp quá tốc. Các bộ phận này kết hợp để tạo thành một cụm động cơ hoàn chỉnh.

Cáp pin

Cáp pin hay còn được gọi là cáp ắc quy, nó là loại dây có đường kính lớn với nhiều sợi, mang dòng điện cao (250+ amps) cần thiết để vận hành động cơ khởi động. Một số cáp pin có một dây nhỏ hơn được hàn vào thiết bị đầu cuối và được sử dụng để vận hành một thiết bị nhỏ hơn.

Lưu ý, cáp khởi động thường bị ăn mòn, gỉ theo thời gian gây ảnh hưởng trực tiếp đến việc khởi động động cơ. Vậy nên, bạn hãy thường xuyên kiểm tra và thay dây cáp pin ngay khi nó bị ăn mòn. 

Nguyên lý hoạt động của hệ thống khởi động ô tô

Do tất cả các động cơ đốt trong (IC) không thể tự khởi động, nó cần sự trợ giúp từ bên ngoài để thiết lập động cơ chuyển động trước khi có thể tự cung cấp năng lượng. Vậy nên, hệ thống khởi động ô tô đóng vai trò tác động nhằm bắt đầu chu trình làm việc của động cơ IC.

Khi hoạt động, để tránh sự sụt giảm điện áp và tuyến cáp có đường kính lớn, mạch của hệ thống khởi động được chia thành hai mạch phụ bao gồm: mạch điều khiển khởi động và mạch động cơ khởi động điện hạng nặng. Mỗi loại mạch được cấu tạo và hoạt động dựa trên nguyên lý khác nhau.

Mạch điều khiển khởi động 

Được phân bổ đi trên một lộ trình dài từ bảng thiết bị đến đầu cuối công tắc đánh lửa điện từ khởi động. Nó có tác dụng bật và tắt bộ điện từ khởi động và hoạt động như một rơ le. 

Khi hoạt động, mạch điều khiển khởi động sẽ bắt đầu đánh lửa và đi đến cầu trì của bộ khởi động sau đó đến công tắc an toàn của bộ khởi động mạch. Sau đó, tiếp tục hoạt động từ công tắc an toàn đến rơ le khởi động trong hộp cầu chì và cuối cùng là đến bộ điện từ của bộ khởi động. 

Mạch động cơ khởi động điện hạng nặng

Mạch hoạt động dựa trên nguyên lý lấy dòng điện hạng nặng trực tiếp từ pin/ ắc quy thông qua một dây cáp nặng khi được bộ điện từ điều khiển. Mạch động cơ khởi động được phân bổ đi trực tiếp từ pin qua cáp có đường kính lớn đến bộ điện từ của bộ khởi động sau đó đến cụm động cơ của bộ khởi động. 

Mạch động cơ khởi động điện hạng nặng đóng vai trò rút ngắn quá trình chuyển dòng điện. Nhờ đó, động cơ sẽ được khởi động nhanh chóng hơn.

Hệ thống khởi động ô tô là một trong những bộ phận quan trọng không thể thiếu của xe. Nắm rõ cấu tạo, chức năng và nguyên lý hoạt động cơ bản của hệ thống khởi động xe tinh vi này sẽ giúp bạn điều khiển, vận hành xe một cách dễ dàng hơn.

Quý khách hàng tìm hiểu thông tin, đăng ký lái thử và đặt mua các dòng xe ô tô của VinFast như VF e34, President, Lux SA2.0, Lux A2.0, Fadil hoặc gọi điện đến hotline 1900 232389 để được hướng dẫn chi tiết.