Tác dụng của bộ điều tốc trong động cơ
Tính cần thiết phải lắp bộ điều tốc cho động cơ diesel. Khi động có làm việc để kéo máy công tác, chế độ làm việc ồn định của động cơ là điểm cất nhau (hính 5-35) của dường hai đường đặc tính theo tốc độ vòng quay : đường 1 là mômen của động cơ ở vị trí cố định của có cấu điều khiển cung cấp nhiên liệu (thanh răng của bớm cao áp, bướm ga của động có xăng ..) và đường 2 là mô men cản của máy công tác. Chế độ làm việc càng ổn định khi tốc độ vòng quay tăng, mô men động cơ giảm nhanh và mômen cản của máy công tác lăng nhanh có nghĩa là hai đường đặc tính cất nhau với độ dốc càng lớn và ngược lại. Với mỗi một máy công tác nhất định (ví dụ như động cơ kéo bơm nước, chân vịt tàu thủy hay dẫn động ö tô…) đặc tính mômen cản không thay đổi, vì vậy tính ổn định chế độ làm việc của hệ thống phụ thuộc trước hết vào độ dốc của đặc tính động cơ.
Nếu chế độ làm việc của động cơ với máy công tác không ổn định, động cơ phải được trang bị có cấu tự động 2 điều chỉnh gọi là bộ điều tốc để giữ cho tốc độ vòng quay của hệ thống ổn định. Trong động cơ xăng, để 1 điều chỉnh tải trọng của động cơ, trên đường nạp bố trí bướm tiết lưu hay bướm ga.
Khi tốc độ vòng quay n động cơ tăng tổn thất khí động qua động cơ tăng, tổn thất khí động qua bướm tiết lựu tăng rất nhanh mômen của động cơ sau khi đại cực đại sẽ giảm nhanh và càng giảm nhanh khi càng đóng nhỏ bướm ga. Do đó chế độ làm việc của động cơ với máy công tác rất ốn định nên không phải trang bị bộ điều tốc. Nếu có chăng chỉ cần cơ cấu hạn chế tốc độ vòng quay mà thôi
Hình 5.35 Đặc tính của động cơ và máy công tác
a) Mô men động cơ b) Mô men cản của máy công tác
Còn đối với động có diesel, việc điều chỉnh tải trọng được thực hiện do thay đổi lượng nhiên liệu cung cấp cho mỗi chu trình, trong khỉ lượng không khí nạp hầu như không đổi. Do trên đường nạp không có bướm tiết lưu nên không có tổn thất cục bộ như ö động có xăng. Ngoài ra, thông thường lướng nhiên liệu cung cấp cho mỗi chu trình theo đặc lính bóm cao áp lãng theo tốc độ vòng quay.
Vì vậy, đặc tính của động có rất thoải (hình 5- 36b) và lành dạng các đặc tính ở các vị trí khác nhau của có cấu điều chỉnh cung cấp nhiên liệu thoải tưởng tự nhau (đường 1, 2, 3). Do đó, khi dùng động có diesel đối vối hầu hết các máy công tác đều phải lắp điều tốc để bảo đảm động có làm việc ốn định.
Hình 5.36. Tác dụng khi đặt bộ điều tốc trên động cơ Diesel
a) động cơ xăng b) động cơ diesel 1. tải lớn 2 tải trung bình 3. tải nhỏ
Bộ điều tốc là gì ?
Trong thực tế có nhiều kiểu điều tốc như điều tốc có khí điều tốc chân không, điều tốc điện tử… Sau đây, ta hãy xét nguyên tắc làm việc của mội loại điều tốc đơón giản gọi là điều tốc cơ khí kiểu Wall hình 5-37.
Trục 1 của bộ điều tốc được dẫn động từ trục của bơm cao áp. Trên trục 1 lắp các quả văng 2. Khi tốc độ vòng quay của động cơ đạt một giá trị nào đó, lực ly tâm của các quả văng sẽ thắng sức căng lò xo 3, đẩy khớp trượt về bên trái. Qua hệ thống thanh nối 5, thanh răng bơm cao áp được kéo về bên trái làm giảm lượng nhiên liệu cụng cấp, do đó tốc độ động cơ giảm.
Ngược lại, khi tốc độ động cớ giảm, lực căng của lò xo 3 thắng lực ly tâm của quả văng, kéo khép trưọt về bên phải và do đó kéo thanh răng về vị trí tăng lượng nhiên liệu cung cấp dẫn đến tốc độ động cơ tăng. Như vậy, động có sẽ được tự động điều chỉnh để giữ cho tốc độ động có ổn định tại chế độ làm việc theo yêu cầu. Trên hình thể hiện rõ đặc tính của động cơ có điều lốc. Tại điểm 1, quả văng bắt đầu văng ra, lưọng nhiên liệu cung cấp giảm dần, động cơ không phát ra mômen theo đường đút ( – -) nữa mà giảm nhanh (theo đường liền) và cắt đặc tính mômen cản ở điểm 2 với độ dốc rất lớn. Do đó, chế độ làm việc của động cơ với máy công tác rất ổn định.
Hình 5-37 Cơ cấu bộ điều tốc kiểu Watt.
1. Trục điều tốc 2 quả văng 3. lò xo 4 khớp trượt, 5 thanh nối 6. thanh răng
Tùy theo hệ thống động cơ – máy công tác, người ta còn phân loại điều tốc theo vùng làm việc. Điều tốc một chế độ nhằm giữ cho động cơ chỉ làm việc ở mỗi tốc độ vòng quay nhất định, vị dụ như động cơ kéo máy phát điện như Hình 5-38a.
Hình 5.38 Đặc tính động cơ với các loại điều tốc
a) điều tốc mọi chế độ b) điều tốc giới hạn, c) điều tốc hai chế độ, d) điều tốc đa chế độ
Điều tôcc giới hạn chỉ làm việc khi tốc độ vòng quay của động có vượt quá một giá trị giới hạn nào đó. Loại điều tốc này được trang bị cho động có diesel tàu thủy nhằm giới hạn tốc độ của động có khi chân vịt nhô khỏi mặt nước do sóng, hình 5.38b
Điền tốc hai chế độ bao gồm hai chức năng : điều tốc một chế độ ð tốc độ vòng quay thấp để giữ cho động cơ làm việc ổn định ở chế độ không tải và tải nhỏ, và điều tốc giới hạn ở tốc độ vòng quay lớn, hình 5-38c. Còn ở chế độ tốc độ trung bình, chế độ làm việc của động có do người vận hành điều khiển. Loại điều tốc hai chế độ thường được dùng cho động có ô tô
Điều tốc đa chế đó hình 5.38 d, là điều tốc hoạt động ở mọi chế độ tốc độ trong vùng làm việc của động cơ. Ngày nay có xu hướng trang bị điều tốc đa chế độ trên ô tô nhằm tăng tính ổn định của động cơ khi vận hành.
