Giáo trình động cơ đốt trong 1 - Chương 13 pdf

Công DụngKhi động cơ làm việc ở chế độ không tải, áp suất chỉ thị trung bình Pi bằng áp suất tổn hao cơ khí, để giảm tiêu hao nhiên liệu và những tác hại không tốt cho động cơ cần cho độ

Chương 13

TỰ ĐỘNG ĐIỀU CHỈNH SỐ VÒNG QUAY ĐỘNG CƠ

I CỞ SỞ LÝ THUYẾT

Trạng thái làm việc của động cơ được đặc trưng bởi các chỉ tiêu và các thông số: công suất có ích Ne, mômen có ích Me, vận tốc góc của trục khuỷuω, suất tiêu hao nhiên liệu có ích ge, được gọi là các chế độ làm việc

Chế độ làm việc trên động cơ được gọi là chế độ dừng khi các chỉ tiêu và các thông số trên không thay đổi theo thời gian Tuy nhiên, do tính chu kỳ của các quá trình hoạt động nên có những thông số phải dao động xung quanh một giá trị trung bình nào đó Lúc ấy giá trị trung bình được dùng để chỉ giá trị dừng của thông số dao động Chế độ dừng còn được gọi là chế độ cân bằng vì nó thoả mãn được điều kiện cân bằng sau:

Meo – Mco = 0 Trong đó: Meo – mômen của động cơ quy về trục khuỷu động cơ ở chế độ dừng

Mco – mômen cản của máy công tác quy về trục khuỷu động cơ ở chế độ dừng Trên hình 13.1 thể hiện cho trạng thái làm việc của động cơ ở chế độ làm việc ổn định và không ổn định Trên hình vẽ, các điểm B là các chế độ dừng vì: MeB = McB Tuy nhiên, vì lý do nào đó (bị nhiễu) làm choωB có thể tăng hoặc giảm.

Nếu sau khi nhiễu,ω cứ tăng liên tiếp hoặc giảm liên tiếp dẫn đến lúc động cơ phải dừng lại thì tại B là chế độ dừng không ổn định Ngược lại, nếu sau khi nhiễu tốc độ động cơ lại trở lạiωB thì

B là chế độ dừng ổn định

Điểm B trên hình 13.1a là chế độ dừng không ổn định vì khi có nhiễuωB tăng thì momen cản M’c lớn hơn mômen của động cơ M’e làm giảm tốc độ góc của trục khuỷu động cơ trở lại điểm B (ωB) Ngược lại, nếu ωB giảm thì mômen của động cơ M’’e lớn hơn mômen của máy công tác M’’c làm tăngω trở lại điểm B (ωB) Giống như viên bi đặt trên đĩa lõm.

Điểm B trên hình 13.1b là chế độ làm việc không ổn định vì chỉ cần một nhiễu nhỏ sẽ làm cho tốc độ góc của trục khuỷu động cơ thay đổi (ωB≠ ωB), và tốc độ của động cơ sẽ tăng mãi hoặc giảm mãi đến khi động cơ ngừng hẳn (giống như viên bi lăn trên đỉnh mặt cầu lồi)

ω

Me

Mc

Me Mc

Me

M c

ωB

Hình 13.1 Tính ổn định của chế độ làm việc trên động cơ.

a) Chế độ làm việc ổn định; b) Chế độ làm việc không ổn định.

1 – mômen của động cơ (Me); 2 – mômen cản của máy công tác (Mc).

B

B

I.1 Công Dụng

Khi động cơ làm việc ở chế độ không tải, áp suất chỉ thị trung bình Pi bằng áp suất tổn hao cơ khí, để giảm tiêu hao nhiên liệu và những tác hại không tốt cho động cơ cần cho động cơ làm việc ở chế độ tốc độ ổn định nhỏ nhất Vì vậy cơ cấu cung cấp nhiên liệu (thanh răng bơm cao áp hoặc bướm ga) phải ở vị trí cung cấp nhiên liệu ít nhất

Đối với động cơ xăng, khi làm việc ở chế độ không tải (đóng nhỏ bướm ga) thì hệ số nạpηv và hiệu suất cơ giớiηm sẽ giảm rất nhanh, nhờ vào đó Pi cũng giảm nhanh theo mức độ tăng của n (hình 13.2a) Do đó động cơ xăng chạy rất ổn định ở chế độ cân bằng Bất kỳ tác dụng nhiễu nào của Pm đều làm cho động cơ chạy ổn định lại chế độ cân bằng cũ

Trên động cơ Diesel, khi làm việc ở chế độ không tải, áp suất chỉ thị trung bình Pi tăng nhanh hơn so với áp suất tổn hao cơ khí Pm khi tăng tốc độ n (hình 13.2b) Vì đặc điểm biến thiên của Pi lúc này phụ thuộc vào đặc tính tốc độ của bơm cao áp tại vị trí thanh răng nhỏ nhất Hầu hết các loại bơm cao áp đều tăng lượng nhiên liệu trong chu trình gct khi tăng tốc độ động cơ Chính vì vậy với chế độ dừng, chỉ cần có nhiễu nhỏ về Pm sẽ làm cho tốc độ động cơ mất ổn định Để khắc phục hiện tượng trên, cần lắp bộ điều tốc để động cơ Diesel có thể làm việc ổn định ở chế độ không tải

Sau khi lắp bộ điều tốc, đặc tính không tải về Pi của động cơ từ đường liền chuyển sang đường nét đứt như (hình 13.2b) Lúc đó, nếu tốc độ động cơ tăng bộ điều tốc sẽ cắt bớt nhiên liệu, nếu tốc độ động cơ giảm thì bộ điều tốc sẽ cấp thêm nhiên liệu nhờ đó đường Pi sẽ giảm nhanh khi tăng tốc độ động cơ n, giúp động cơ làm việc ổn định

Trên động cơ Diesel có nhiều loại bộ điều tốc khác nhau, nhưng bất kỳ bộ điều tốc loại nào cũng phải thực hiện tốt các nhiệm vụ sau:

- Điều hoà tốc độ động cơ dù có tải trọng hay không có tải (giữ vững một tốc độ hay trong một phạm vi cho phép tuỳ theo loại), khi cố định vị trí cơ cấu cung cấp nhiên liệu đều phải giữ được tốc độ làm việc ổn định cho động cơ

- Đáp ứng được mọi vận tốc theo yêu cầu của động cơ Ví dụ: lúc chạy cầm chừng động cơ quay 500 vòng/phút, khi lên ga tối đa 2.000 vòng/phút dầu có tải hay không tải

- Phải giới hạn được mức tải để tránh gây hư hỏng máy

- Phải tự động cúp dầu để tắc máy khi: số vòng quay vượt quá mức ấn định

n, (vg/ph)

Pi

Pm

P i

Pm

n, (vg/ph)

Pi

P m

Hình 13.2 Chế độ làm việc không tải của động cơ xăng (a) và động cơ Diesel (b).

I.2 Phân Loại

Hiện nay có rất nhiều loại điều tốc Trên động cơ sử dụng loại điều tốc nào là tuỳ thuộc vào loại động cơ, vào đặc điểm của máy công tác và yêu cầu của toàn bộ thiết bị Khi phân loại các bộ điều tốc người ta căn cứ vào những đặc điểm sau:

I.2.1 Theo tính chất truyền tác dụng, bộ điều tốc có 2 loại

1) Bộ điều tốc tác dụng trực tiếp.

2) Bộ điều tốc tác dụng gián tiếp.

I.2.2 Theo vùng bao chế độ tốc độ, có 3 loại bộ điều tốc

1) Loại một chế độ.

2) Loại hai chế độ.

3) Loại 3 chế độ.

I.2.3 Theo nguyên tắc tác dụng của phần tử cảm biến, chia thành 4 loại

1) Loại cơ khí với phần tử cảm biến kiểu ly tâm.

2) Loại áp thấp.

3) Loại thuỷ lực.

4) Loại cơ – thuỷ lực.

II NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA BỘ ĐIỀU TỐC

Bộ điều tốc làm việc dựa trên cơ sở tác dụng của các phần tử cảm biến Các phần tử cảm biến có thể là cơ khí, thuỷ lực hoặc chân không

II.1 Bộ điều tốc cơ khí

Hầu hết các loại điều tốc cơ khí đều có 4 bộ phận chính, cùng phối hợp với nhau làm việc

1) Bộ phận động lực

Trục của bộ điều tốc

thường được lắp với trục của

bơm cao áp Cốt bơm truyền

mômen trực tiếp qua các quả

văng Hai quả văng dang ra do

tác dụng của lực ly tâm

2) Cần liên lạc

Là một hệ thống tay đòn

đẫn động, thanh kéo, trục tay

đòn, liên lạc với bộ phận động

lực và thanh răng điều khiển

lưu lượng nhiên liệu

3) Thanh răng điều

khiển

Thanh răng điều khiển để đưa lượng nhiên liệu vào nhiều hay ít đến kim phun và điều khiển

Trục của bộ điều tốc

Quả văng

Tay đòn dẫn động

Thanh răng bơm cao áp

2 1

3

Hình 13.3 Sơ đồ nguyên lý làm việc của bộ điều tốc cơ khí.

1 – vị trí tắt máy; 2 – chế độ cầm chừng; 3 – chế độ đầy tải.

phun vào xylanh tùy theo vị trí.

4) Các lò xo tốc độ

Các lò xo được đặt ở vị trí chống lại lực ly tâm của hai quả tạ và đẩy thanh răng về chiều tăng nhiên liệu khi động cơ chưa làm việc Đồng thời có các vít điều chỉnh, khâu trượt Tất cả các cơ phận trên đều được bố trí trong bộ điều tốc

Nguyên lý làm việc

Phát hành động cơ ta kéo ga theo chiều tăng lượng nhiên liệu cung cấp Qua trung gian lò xo tốc độ, tay đòn, cần liên hệ kéo thanh răng dịch chuyển làm xoay vành răng theo chiều tăng nhiên liệu, động cơ phát hành dễ dàng Khi động cơ đã vận hành, cốt bơm quay và lực ly tâm của hai quả tạ bung ra đẩy khâu trượt tỳ lên tay đòn, điều khiển thanh răng về chiều giảm nhiên liệu cung cấp, tốc độ giảm xuống Khi lực ly tâm cân bằng với lò xo, ống trượt sẽ không di chuyển nữa

Khi động cơ đang làm việc ở chế độ ổn định Ví dụ tải tăng khi xe đang lên dốc, vì tải tăng nên tốc độ động cơ giảm, nên lực ly tâm của hai quả tạ giảm theo, hai quả tạ xếp lại, lò xo điều tốc thắng lực ly tâm nên đẩy khâu trượt đi ra, qua trung gian tay đòn và cần điều khiển kéo thanh răng về chiều tăng dầu, hai quả tạ lại bung ra cân bằng với lực lò xo điều tốc

Nếu ta giảm tải như xe xuống dốc, tốc độ động cơ có khuynh hướng tăng lên, lực ly tâm hai quả tạ tăng theo, hai quả tạ giang ra thắng sức căng lò xo điều tốc, qua cần liên lạc kéo thanh răng về chiều giảm dầu để tốc độ giảm lại về vị trí ban đầu, đến khi ổn định hai quả tạ ở vị trí thẳng đứng, cân bằng với sức căng lò xo điều tốc Ví dụ vì lý do nào tốc độ động cơ vượt quá tốc độ giới hạn, lúc này lực ly tâm quả tạ lớn, hai quả tạ bung ra hết hành trình để đẩy khâu trượt ra xa nhất, qua tay đòn và cần liên hệ đẩy thanh răng về chiều cúp dầu, động cơ ngừng làm việc

Giới thiệu bộ điều tốc cơ khí nhiều chế độ

Bộ điều tốc nhiều chế độ điều khiển tất cả các chế độ động cơ từ lúc khởi động và cho tới giá trị tốc độ cực đại Ngoài ra cũng có loại bộ điều tốc điều khiển tốc đốc độ động cơ ở tốc độ cầm chừng và cực đại, điều này cần thiết đối với những trường hợp cá biệt khi những hệ thống phụ trợ như: kéo tời, bơm nước chữa cháy, cần trục, được truyền động bởi xe hoặc những động cơ tĩnh lại Nhưng những bộ điều tốc này cũng được sử dụng ở những xe khách và những xe nông nghiệp như máy kéo hoặc máy gặt

Quả văng

Ống trượt

Cần khởi động

Chốt đứng

Lò xo khởi động Van định lượng

Lỗ cúp dầu piston

Hình 13.4 Bộ điều tốc cơ khí nhiều chế độ.

Khi ñoông cô khođng hoát ñoông, caùc quạ vaíng vaø oâng tröôït ñeău ôû vò trí ban ñaău cụa chuùng Caăn khôûi ñoông ñöôïc di chuyeơn tôùi vò trí khôûi ñoông bôûi loø xo khôûi ñoông vaø xoay quanh choât, ñoăng thôøi van ñònh löôïng ôû piston phađn phoâi ñöôïc giöõ ôû vò trí khôûi ñoông, luùc naøy löôïng nhieđn lieôu cung caâp laø toâi ña (haønh trình coù ích cụa piston laø lôùn nhaât) Ngay sau khi khôûi ñoông caùc quạ vaíng bung ra laøm oâng tröôït

di chuyeơn sang phại, caăn khôûi ñoông eùp loø xo khôûi ñoông lái tì leđn caăn laĩc Caăn khôûi ñoông moôt laăn nöõa xoay quanh choât laøm giạm löôïng nhieđn lieôu phađn phoâi moôt caùch töï ñoông tôùi möùc ñoô caăm chöøng Khi ñoông cô hoát ñoông baøn ñáp ga ñöôïc nhạ ra, caăn ñieău khieơn toâc ñoô ñoông cô trôû veă vò trí caăm chöøng vaø töïa vaøo con oâc ñieơu chưnh toâc ñoô caăm chöøng Toâc ñoô caăm chöøng ñöôïc chón sao cho ñoông cô cháy khođng tại khođng bò taĩt maùy Nhôø loø xo caăm chöøng maø toâc ñoô caăm chöøng ñöôïc giöõ oơn ñònh, khi toâc ñoô caăm chöøng taíng leđn, loø xo caăm chöøng bò eùp lái van ñònh löôïng di chuyeơn sang traùi laøm giạm daău vaø ngöôïc lái Khi toâc ñoô caăm chöøng giạm, van ñònh löôïng di chuyeơn sang phại laøm taíng nhieđn lieôu cung caâp Khi toâc ñoô ñoông cô lôùn hôn toâc ñoô caăm chöøng loø xo caăm chöøng bò neùn lái moôt khoạng vaø luùc naøy loø xo caăm chöøng seõ heât taùc dúng

Trong tröôøng hôïp tại taíng ñeân möùc van ñònh löôïng ôû vò trí ñaăy tại nhöng toâc ñoô ñoông cô vaên tieâp túc giạm (töùc tại tieâp túc taíng) ví dú nhö xe ñang leđn doâc, löïc ly tađm cụa caùc quạ vaíng seõ giạm Nhöng vì van ñònh löôïng ñaõ ôû vò trí toâi ña neđn vieôc cung caâp nhieđn lieôu khođng theơ taíng ñöôïc nöõa Trong tröôøng hôïp naøy ñoông cô bò quaù tại vaø ngöôøi taøi xeâ phại giạm ga hoaịc phại trạ soâ

Khi xuoâng doâc ñoông cô bò keùo bôûi thađn xe vaø toâc ñoô ñoông cô coù xu höôùng gia taíng, caùc quạ vaíng bung ra ñaơy oâng tröôït eùp caăn khôûi ñoông vaø caăn laĩc laøm cho van ñònh löôïng trôû veă vò trí giạm daău Neẫu hieôn töôïng naøy vaên tieâp túc löôïng nhieđn lieôu cung caâp ngaøy caøng giạm daăn ñeơ thích hôïp vôùi ñieău kieôn tại môùi Thaôm chí löôïng nhieđn lieôu coù theơ giạm xuoâng ñeân khođng

II.2 Boô ñieău toâc thụy löïc

Daău nhôøn töø bôm 4, do trúc khuyûu daên ñoông bôm táo aùp suaât trong xylanh 3, vaø qua van tieât löu 5 trôû veă beơ chöùa 6 Khi taíng toâc ñoô cụa ñoông cô, aùp suaât daău trong xylanh 3 seõ taíng eùp loø xo ñieău toâc 1 ñaơy piston vaø caùn 7 veă phía giạm nhieđn lieôu

Ngöôïc lái khi toâc ñoô ñoông cô giạm, aùp suaât daău trong xylanh 3 giạm, khođng ñụ söùc ñeơ thaĩng löïc caíng loø xo vaø laøm cho piston 2 dòch chuyeơn veă phía traùi, theo chieău höôùng laøm taíng löôïng nhieđn lieôu cung caâp

3

4

1 2

5

6

7

III.3 Bộ điều tốc chân không

Bộ điều tốc áp thấp thường được áp dụng trên động cơ Diesel vận tải, nó hoạt động theo quy luật biến thiên của áp thấp trong đường ống hút theo số vòng quay của động cơ, là loại điều tốc nhiều chế độ Ưu điểm của bộ điều tốc này là cấu tạo đơn giản, kích thước nhỏ, lực dùng để điều khiển tốc độ động cơ tương đối nhỏ Không có các chi tiết mài mòn Người ta lắp bộ điều tốc áp thấp trên các động cơ vận tải cao tốc hoạt động trong phạm vi tương đối rộng

Vì trong suốt phạm vi tốc độ ấy bộ điều tốc chân không có thể bảo đảm dễ dàng, độ đồng đều như nhau, trong khi đó đối với bộ điều tốc cơ khí nhiều chế độ thì rất khó thực hiện thêm vào đó là nặng nề, kềnh càng

Vì những lý do trên, người ta thay thế bộ điều tốc cơ khí (Lực ly tâm của quả văng) bằng bộ điều tốc áp thấp (sức hút do áp thấp)

1) Cấu tạo

Bộ điều tốc áp thấp thường dùng trên xe Toyota và một ít xe ISUZU gồm hai phần riêng biệt

- Ống khuếch tán có cánh bướm

- Hệ thống màng

Ống khuếch tán nằm giữa bình lọc gió và ống góp hút tại tiết diện nhỏ nhất của ống lắp một cánh bướm ga được điều khiển bằng bàn đạp ga

Phòng bộ điều tốc được phân làm hai ngăn bằng một màng da Phòng chân không thông với họng khuếch tán nhờ một đường ống Màng bộ điều tốc nối với thanh răng bơm cao áp và mặt đối diện tựa vào mặt lò xo điều tốc Phía bên ngăn áp thấp còn có một lò xo nhỏ và chốt tỳ có tác dụng làm tăng tốc độ ổn định của bộ điều tốc khi động cơ chạy cầm chừng Một vít dùng để điều chỉnh lực nén của lò xo nhỏ Một nút kéo nối liền với một thanh ở phòng không khí liên lạc với thanh răng để tắt máy

1 2

3

4

5

6

9

10

Hình 13.6 Cấu tạo của bộ điều tốc áp thấp (điều tốc chân không).

2) Nguyên lý làm việc

Nguyên lý làm việc cơ bản của bộ điều tốc dựa trên tốc độ không khí trong ống khuếch tán thay đổi, làm áp thấp phát sinh ngay tại họng (tại ngăn áp thấp) thay đổi, dẫn đến sự di chuyển của màng da và thanh răng làm tăng giảm nhiên liệu

Khi cánh bướm gió ở vị trí nhất định, nếu thay đổi số vòng quay của động cơ thì tốc độ không khí đi qua họng sẽ thay đổi theo và làm thay đổi áp suất ở họng Càng tăng số vòng quay động cơ thì áp thấp trong ngăn áp thấp càng tăng Khi áp thấp tăng, áp suất bên ngăn khí trời lớn hơn, nên gây ra áp lực đẩy màng, ép lò xo điều tốc, kéo thanh răng sang phải về phía giảm nhiên liệu Nếu giảm tốc độ động cơ xuống thì áp thấp sẽ giảm theo, lò xo điều tốc sẽ đẩy màng và thanh răng sang trái về phía tăng nhiên liệu

Với tốc độ động cơ không thay đổi, nếu thay đổi vị trí cánh bướm gió sẽ dẫn đến thay đổi tốc độ không khí tại họng và làm áp thấp thay đổi Cánh bướm gió đóng càng nhỏ thì áp thấp càng lớn kéo màng bộ điều tốc và thanh răng về trái giảm nhiên liệu Mỗi vị trí cánh bướm gió do bàn đạp ga điều khiển sẽ tương ứng với một tốc độ động cơ, càng mở rộng cánh bướm gió thì tốc độ động cơ càng lớn

Chế độ khởi động

Lúc động cơ ngừng, cả hai ngăn đều thông với khí trời, lò xo điều tốc sẽ đẩy màng và thanh răng sang phía tăng nhiên liệu, làm giàu nhiên liệu lúc khởi động, giúp động cơ khởi động dễ dàng Ngay khi động làm việc áp suất phát sinh tại ngăn áp thấp kéo màng và thanh răng về phía giảm nhiên liệu tương ứng với vị trí cánh bướm gió

Chế độ cầm chừng

Ở chế độ này cánh bướm gió đóng gần kín họng khuếch tán, chỉ chừa một đường ống lùa gió nhỏ không cho không khí đi qua và tạo áp thấp lớn tại phía sau bướm ga Lực hút chân không trong buồng chân không sẽ tăng lên hút màng da về phía trái, ép lò xo, kéo thanh răng về phía ít nhiên liệu tương ứng với tốc độ cầm chừng của động cơ, vào lúc này màng da bộ điều tốc vừa vặn tiếp xúc với chốt tỳ để giảm bớt sự rung động của màng, tăng độ ổn định của bộ điều tốc

Chế độ tốc độ cực đại

Cánh bướm gió mở lớn, áp thấp sinh ra tại ống dẫn mềm trong ống khuếch tán sẽ yếu, lực hút chân không trong buồng chân không yếu, lò xo điều tốc đẩy màng và thanh răng sang phải, về phía tăng nhiên liệu đến vị trí đạt tốc độ tối đa ấn định của bộ điều tốc

Chế độ quá tải

Với vị trí cần ga tối đa, động cơ làm việc ở chế độ đầy tải, tiếp tục tăng tải thì tốc độ động cơ giảm Do đó, áp thấp sinh ra sẽ yếu hơn (so với lúc đầy tải), lò xo điều tốc đẩy màng về phía tăng nhiên liệu để đáp ứng cho mức tăng quá tải

Tốc độ vượt quá giới hạn

Khi tốc độ động cơ vượt quá mức giới hạn yêu cầu, độ chân không sinh ra đủ lớn để kéo thanh răng về đến vị trí cúp dầu

Ngừng động cơ

Khi tắt máy, nạng đẩy màng thanh răng về chiều tắt máy, ép lò xo tốc độ lại ngưng cung cấp nhiên liệu

III Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng làm việc của bộ điều tốc

III.1 Độ không đồng đều của bộ đều tốcδ

Mỗi đặc tính tĩnh học của phần tử cảm biến, tốc độωv thay đổi từωvmin (Zmin) – chế độ toàn tải đếnωvmax (Zmax) – chế độ không tải Độ không đồng đều chung (còn gọi là sai số tĩnh)δ của mỗi đặc tính tĩnh học được tính theo biểu thức:

min v max v

min v max v

vtb

min v max

ω + ω

ω

− ω

= ω

ω

− ω

=

Trong đó: ωvtb =

2

min v max

v +ω ω

Trên mỗi điểm của đặc tính tính học (theoωvo, Zo nào đó), độ không đồng đều tức thời δz (còn gọi là độ dốc không thứ nguyên) được tính theo

dZ

d Z Z dZ

d

v

vo o

o

vo v

z

ω ω

= ω

ω

=

Từ biểu thức điều kiện cân bằng: E – Aωv = 0 Tìm được: ωvo =

o

o A

E thay vào (13.2) ta được: δz = (Z0 d E/A) /( Eo/Ao.dz)

Cuối cùng tìm được:

δz =

0

o x E 2

Z F

(13.3) Nếuωvmax =ωvmin thìδ = 0 và Fc = 0

Độ không đồng đềuδ của bộ điều tốc cơ khí trực tiếp nhiều chế độ phụ thuộc tốc độ động cơ Muốn thấy rõ điều trên hãy xét đồ thị mà tung độ là E’ và Cω2 còn hoành độ là r (hình 13.7)

Vì rmin là giới hạn trong và rmax là giới hạn ngoài của quả văng nên Rh = rmax – rmin là chuyển dịch toàn phần của quả văng Tăng dần biến dạng ban đầu của lò xo điều tốc sẽ tới một giá trị làm cho E’ trùng với Cω2v (lúc ấyωv =ωvo), do đó mọi vị trí của Z đều có cùng mộtωvo – đó là chế độ vô định của phần tử cảm biến

Hai tam giác vuông gạch chéo trên hình 13.7 bằng nhau nên:

Trong đó ∆E’12 = E’2 – E’1 và∆ E’34 = E’4 – E’3

Nếu rtb là vị trí trung bình (bán kính quay trung bình) của quả văng ta sẽ được:

E’1 = mvω2v1 ( rtb –

2

Rh );

E’2 = mvω2 v2 ( rtb +

2

Rh );

E’3 = mvω2v3 ( rtb +

2

Rh );

E’4 = mvω2v4 ( rtb +

2

Rh );

Trong đóωv3 =ωv4=ωv0

Thay các giá trị tìm được vào (13.4) sau khi chỉnh lý sẽ được:

ω2voRh = rtb (ω2v2 -ω2v1 ) + ( )

2

Mối quan hệ giữa độ không đồng đềuδ vớiωv1vàωv2 như sau :

ωv2 =ωvtb ( 1+

2

δ )

ωv1 =ωvtb ( 1 –

2

δ)

Thay các giá trị ωv1 vàωv2 vào (13.5), ta sẽ được:

R

r 8

2 vtb

2 vo

h

ω

ω

− + δ

















− ω

ω

−

r 2

R ( 1 R

r 4

2 vtb

2 vo 2

tb n

h

Hình 13.7 giới thiệu họ đường congδ = f (

vo

vtb

ω

ω ) với giá trị (

tb

h r

R ) khác nhau, cho thấy với mỗi giá trị (Rh

) , càng giảm vtb

ω

δ càng tăng

Hình 13.7 Đặc tính lực duy trì và lực phục hồi của bộ điều tốc cơ khí

nhiều chế độ quy dẫn về trọng tâm quả văng.

a) Thay đổi biến dạng ban đầu của lò xo; b) không thay đổi biến dạng ban dầu của

lò xo điều tốc Đường đậm – đặc tính E’ = f(r).

Hình 13.7b giới thiệu đặc tính bộ điều

tốc nhiều chế độ không thay đổi biến dạng

ban đầu của lò xo Đường 1 – 4 là hàm E’ =

f(r), bao quát mọi chế độ tốc độ của động

cơ Mỗi khoảng ∆Rh trên đường 1 – 4 thể

hiện một chế độ tốc độ để thanh răng bơm

cao áp chuyển từ toàn tải (điểm 2) đến

không tải (điểm 3) Mỗi chế độ tốc độ tương

ứng với một vị trí của cơ cấu điều khiển

Tốc độ vô địnhωvo phụ thuộc cấu tạo

của bộ điều tốc: khối lượng mv và độ cứng

quy dẫn bqd của lò xo điều tốc đưa về tâm

quả văng

Đặc tính 3 – 4 trên hình 12.7a (bộ

điều tốc cơ khí nhiều chế độ thay đổi biến

dạng ban đầu của lò xo điều tốc) cho phép

tính E’4

E’4= mvω2 vo(rtb +

2

Rh ) = bqd (rqd +

2

Rh )

Từ đó tìm được: ωvo =

v

qd m

b

(13.7)

Đối với bộ điều tốc cơ khí nhiều chế độ không thay đổi biến dạng ban đầu của lò xo,δ được tính theo biểu thức sau:

δ =

















−

− ω

ω

∆ +

R ( 1 R

' r 4

2 vtb

2 vo 2

tb h

h

Trong đó: r’tb – bán kính quay trung bình của quả văng, tương ứng với mỗi∆Rh

Từ đó thấy rõ:δ càng tăng khi giảm (

vo

vtb

ω

Độ không đồng của bộ điều tốc chân không được xác định theo (13.1) nếu thay ωvmax bằng

ωmin vàωvmin bằngωmax; các giá trịωmax vàωmin được xác định.

δ = 2

) p p

(

) p p

(

1 2

1 2

∆ +

∆

∆

−

∆

(13.8b)

Biểu thức (13.8b) không chứaω Với mọi vị trí của (µf)I, giới hạn Zmin và Zmax của khớp trượt đều tương ứng với cùng một giá trị∆p2 và∆p1 nên độ không đồng đềuδ của bộ điều tốc chân không nhiều chế độ là hằng số trên suốt giải tốc độ của động cơ, đó là điều quan trọng đối với động cơ Diesel dùng trên thiết bị vận tải

Trên thực tế, do hệ số nạpηv có ảnh hưởng nhất định tớiδ Ngoài ra chế độ tốc độ vàδ cũng gây ảnh hưởng nhất định ηv, vì vậy khi thay đổi chế độ tốc độ, δ cũng có thay đổi nhưng với một lượng không đáng kể

v

ω

va

ω

vb

ω

A

σ,%

200

100 50 0

Hình 13.8 Biến thiên của độ không đềuδ của bộ điều tốc cơ khí theo tốc độωv của quả văng.