2.2. Chuyển đổi động cơ diesel thành động cơ biogas đánh lửa cưỡng bức
2.2.6. Dẫn động bướm ga
Điều khiển tự động chế độ tốc độ động cơ cần thiết đối với một số ứng dụng như động cơ kéo máy phát điện. Trong trường hợp này, bướm ga cần phải được điều chỉnh giữa vị trí mở hồn tồn với vị trí đĩng hồn tồn và được thực hiện với một lực điều khiển bé.
Tốc độ trục khuỷu thay đổi theo mức độ tải trọng của động cơ. Trong lúc cố định vị trí của cần ga, nếu mức tải tăng lên, tốc độ trục khuỷu sẽ giảm và ngược lại. Trong trường hợp này, nếu mức tải giảm nhiều, tốc độ trục khuỷu sẽ tăng cao vượt mức qui định cĩ thể gây nhiều hậu quả tai hại cho động cơ.
Nhiệm vụ của cơ cấu điều tốc là:
Ổn định tốc độ trục khuỷu động cơ lúc cần ga ở một vị trí nhất định khi tải trọng thay đổi.
Thỏa mãn được mọi vận tốc theo yêu cầu của các chế độ làm việc khác nhau. Yêu cầu: cĩ độ nhạy cao để can thiệp kịp thời; các chi tiết cĩ độ cứng vững và làm việc ổn định, chính xác để tránh làm cho động cơ bị nhồi, hụ ga.
Cĩ thể sử dụng lại bộ điều tốc nguyên thủy của động cơ để điều khiển bướm ga của bộ tạo hỗn hợp (đối với động cơ 1 xi lanh) hoặc lắp thêm bộ điều tốc ngồi độc lập gắn phía ngồi động cơ (đối với động cơ nhiều xi lanh).
Đối với động cơ 1 xi lanh, cĩ thể tận dụng cơ cấu điều tốc cĩ sẵn của động cơ diesel thành cơ cấu điều tốc điều khiển bướm ga. Khi đĩ, trục bướm ga được nối với càng điều tốc thơng qua các địn dẫn động theo nguyên lý: tốc độ động cơ càng tăng thì trục bướm ga càng được đĩng nhỏ và ngược lại.
xo hồi vị bướm ga và các thanh nối trục bướm ga với càng điều khiển, cần ga. A và B là các tâm quay cố định (Hình 2.15).
Nguyên lý làm việc: Với vị trí cần ga đặt trước, khi tốc độ ổn định, lực li tâm của 2 quả văng cân bằng với lực căng của lị xo giữ cố định vị trí bướm ga thơng qua các thanh nối.
Khi tốc độ quay của động cơ vì một lý do nào đĩ tăng lên. Khi lực li tâm thắng được lực căng của lị xo, quả văng sẽ văng ra xa tâm quay hơn, thơng qua chốt tỳ, càng điều khiển AN, thanh nối điều khiển đĩng bớt bướm ga. Kết quả làm giảm lượng hỗn hợp biogas – khơng khí đi vào buồng cháy, làm cho tốc độ động cơ trở lại bình thường.
Ngược lại, nếu vì một lý do gì đĩ làm tốc độ động cơ giảm đi, làm lực li tâm giảm; khi lực li tâm nhỏ hơn lực căng lị xo, thơng qua càng điều khiển AN và thanh nối, lị xo kéo bướm ga mở ra lớn hơn, hỗn hợp biogas-khơng khí nạp vào xi lanh nhiều hơn, tốc độ của động cơ tăng trở lại bình thường.
Đối với động cơ diesel 1 xi lanh sử dụng cơ cấu điều tốc li tâm kiểu bi và nắp trượt thì việc tận dụng để làm điều tốc khi chuyển đổi thành động cơ cưỡng bức dùng biogas cũng hồn tồn tương tự như trên.
B A C D Khơng khí Biogas Bướm ga Càng điều khiển thanh răng Nối với thanh răng BCA Quả văng Chốt tỳ Lị xo Cần ga E Thanh nối M N b a
Hình 2.15. Sơ đồ nguyên lý của bộ điều tốc kiểu li tâm dùng quả văng a- Chiều tăng ga; b- Chiều giảm ga a- Chiều tăng ga; b- Chiều giảm ga
Đối với động cơ nhiều xi lanh, trục bướm ga cĩ thể được điều khiển bởi bộ điều tốc điện tử nhận xung điều khiển từ cảm biến tốc độ hoặc cảm biến tần số của động cơ hoặc máy phát điện (Hình 2.16).
Hình 2.17. Bộ điều tốc biogas độc lập được dẫn động bởi buli ở đầu trục khuỷu
Hình 2.18. Điều tốc biogas – Gatec 20
Để tăng thêm tính an tồn nhằm bảo vệ động cơ khơng bị vượt tốc trong trường hợp tải ngồi bị ngắt đột ngột, thường sử dụng thêm một thiết bị phịng ngừa lồng tốc. Khi tốc độ động cơ đạt đến giá trị thiết lập, chương trình điều khiển sẽ ngắt mass của hệ thống đánh lửa, động cơ ngưng hoạt động ngay lập tức, giúp bảo vệ các chi tiết của động cơ khơng bị phá hủy. Ngồi ra, chương trình điều khiển cũng sẽ ngắt mass của hệ
thống đánh lửa khi nhiệt độ nước làm mát tăng quá ngưỡng cho phép hoặc áp suất dầu bơi trơn trong hệ thống thấp hơn một mức qui định.
Bộ điều tốc điện tử cĩ thể được thay thế bằng bộ điều tốc cơ khí dẫn động bằng dây đai từ bu li lắp ở đầu trục khuỷu (Hình 2.17). Bộ điều tốc cơ khí thường làm việc đáng tin cậy và lắp đặt tương đối dễ dàng. Cĩ thể sử dụng các bộ điều tốc cơ khí sẵn cĩ trên cho các tổ hợp máy phát điện chạy nhiên liệu khí (xăng) cĩ bán sẵn trên thị trường hoặc dùng bộ phụ kiện GATEC 20 (Hình 2.18). Đối với một số bộ điều tốc cơ khí nguyên thủy được bơi trơn bằng dầu vung tĩe từ động cơ, phải gia cơng thêm mặt bích làm nắp đậy kín điều tốc, đồng thời tạo thêm lỗ rĩt dầu và lỗ thơng hơi, gắn thêm buli vào đầu trục.