Xem mẫu
- Chương 4
KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ ĐIÊDEN TÀU QUÂN SỰ
4.1. Các điều kiện cần để khởi động động cơ điêden
4.1.1. Các điều kiện khởi động tin cậy động cơ
Để khởi động tin cậy động cơ, cần có các điều kiện sau:
1. Động cơ, các hệ thống và cơ cấu phục vụ động cơ ở trạng thái tốt;
2. Nhiệt độ động cơ, nhiệt độ nước và dầu đủ cao;
3. Nhiên liệu, dầu bôi trơn và nước làm mát có đủ số lượng và chất lượng;
4. Thiết bị khởi động có đủ năng lượng cần thiết (áp suất không khí trong các
bình khí khởi động cần cao nhất, các ắc quy khởi động được nạp đầy);
5. Động cơ, các hệ thống và các thiết bị tiêu thụ công suất được chuẩn bị tốt
để khởi động.
Việc chuẩn bị tốt và cẩn thận động cơ cho khởi động là điều kiện cơ bản để
khởi động tin cậy động cơ, để toàn bộ hệ động lực tàu làm việc tin cậy và không
hư hỏng.
4.1.2. Những chú ý trước khi khởi động động cơ
- Chỉ có động cơ ở trạng thái tốt mới được khởi động;
- Các trục trặc được phát hiện khi chuẩn bị khởi động cần phải được khắc
phục trước khi khởi động. Tất cả các trục trặc được phát hiện và khắc phục cần
phải được ghi vào sổ nhật ký máy;
- Khởi động động cơ được thực hiện từ nguồn năng lượng ngoài bằng cách
quay trục khuỷu của nó đên số vòng quay đảm bảo các quá trình của chu trình công
tác diễn ra bình thường: nạp đầy không khí cho các xi lanh, nén, tự bốc cháy và
cháy;
- Sự tăng công suất chỉ thị trong thời gian khởi động cần đảm bảo đưa động
cơ vào chế độ hành trình không tải khi khởi động không tải hoặc vào chế độ tải
trọng đã cho;
- Giới hạn dưới của số vòng quay cần để đảm bảo khởi động tin cậy động cơ
ở nhiệt độ đã cho, gọi là số vòng quay khởi động cực tiểu.
- Số vòng quay khởi động cực tiểu của động cơ phụ thuộc vào các kích thước
xi lanh động cơ, dạng buồng cháy, nhiệt độ động cơ và dầu trước khởi động, nhiệt
độ môi trường, độ mòn các chi tiết động cơ và các thiết bị nhiên liệu, lượng nhiên
liệu cấp cho chu trình, góc phun sớm nhiên liệu và các pha phối khí.
4.2. Các phương pháp khởi động động cơ tàu quân sự
Các động cơ tàu quân sự thường được khởi động nhờ khí nén, khởi động điện
và động cơ điện chân vịt. Tất cả các động cơ chính tàu quân sự được trang bị hệ
thống khởi động bằng không khí nén. Khởi động bằng động cơ điện thường trang
bị cho các động cơ cao tốc công suất nhỏ (đến 300 mã lực). Khởi động động cơ
bằng động cơ điện chân vịt là phương pháp dự phòng, chỉ thực hiện cho tàu ngầm.
4.2.1. Đặc điểm khởi động động cơ bằng không khí nén
Không khí nén được dự trữ trong các bình khởi động chuyên dụng, áp suất cực
đại của không khí trong các bình Pb phụ thuộc vào kết cấu hệ thống khởi động,
bản thân động cơ, và trong khoảng 40 đến 260 kG /cm 2. Các động cơ chậm tốc và
trung tốc nhờ không có hộp giảm tốc nên có áp suất khí khởi động thấp hơn ở các
động cơ cao tốc vì có tiết lưu trong bộ chia khí.
Trước khi khởi động động cơ cần xả cặn bẩn khỏi các bình khí khởi động
bằng van xả cặn
Việc cấp không khí khởi động vào xi lanh động cơ được tiến hành hoặc vào
cuối hành trình nén khoảng 2 đến 80 trước điểm chết trên hoặc vào đầu hành trình
sinh công 0 đến 150 sau điểm chết trên.
Khi khởi động động cơ bằng không khí nén, tốc độ quay trục khuỷu nkđ (ở
n(v/ph)
nhiệt độ động cơ, nhiệt độ dầu và môi trường cụ thể) phụ thuộc vào áp suất
26 Pb(kG/cm2)
không khí trong bình khở1 động Pb , còn thời hạn quay τ kd và sự thay đổi
0 i 12 nkđ =
1
f(τ kđ24 Pb = const phụ thuộc vào dung tích0bình khí khởi động V b. Dung tích của
) khi
0 11
bình22 càng lớn thì thời 3
khí gian có thể quay độ0 cơ bằng khí nén càng lớn.
ng
0 10 2
Trên hình 4.1 và 4.2 5 ỉ ra Sự phụ thuộc của tốc 3 ộ trục khuỷu vào thời gian
ch đ
20 0
khởi động và áp suất khí khởi động đối với động cơ 12ЧН18/20 theo kết quả đo
0 90
được của ЦНИДИ.
18 4 2 80
0 70
16 6 60 4
0 τ (s) 50 τ (s)
14 4 8 12 16 20 24 28 32 40 4 8 12 16 20 24 28 32
Hình 4.1. Sự phụ thuộc của tốc Hình 4.2. Sự phụ thuộc của áp
độ trục khuỷu vào thời gian suất khí trong bình vào thời gian
khởi động động cơ 12ЧН18/20 quay động cơ 12ЧН18/20
- Các đường cong trên đồ thị hình 4.1 được giải thích như sau: đường 1 và
đường 2 1à khi Pb = 120 kG/cm2, Vb = 410 lít và khi Pb = 120 kG/cm2, Vb = 40 lít ở
điều kiện nhiệt độ t = +500C; đường 3 và đường 4 1à khi Pb = 120 kG/cm2, Vb =
410 lít và khi Pb = 120 kG/cm2, Vb = 40 lít ở điều kiện nhiệt độ t = +50C; đường 5
và đường 6 1à khi Pb = 80 kG/cm2, Vb = 234 lít và khi Pb = 80 kG/cm2, Vb = 40 lít ở
điều kiện nhiệt độ t = +50C.
Dung tích bình càng lớn, độ giảm áp suất khí trong bình sau một lần khởi
động càng nhỏ (hình 4.2), số lần có thể khởi động càng lớn. Tiêu hao khí sau một
lần khởi động tăng khi giảm nhiệt độ động cơ, dầu và không khí xung quanh, khi
tăng cản áp trên đường thải, tăng độ mòn xi lanh, xéc măng, các van và khi sai lệch
bộ chia khí. Tiêu hao khí nén lớn nhất sẽ là lần khởi động thứ nhất động cơ nguội,
bởi vì khi đó thời gian quay máy bị tăng đột ngột.
n(v/ph)
Các đường cong trên đồ thị1000 4.2 được giải thích như sau: đường 1 là khi
hình
900
Vb = 410 lít, đường 2 là khi Vb = 234 lít, đường 3 là khi Vb = 40 lít, đường 4 là khi
800
Vb = 410 lít ở điều kiện nhiệt độ t = +50C; đường 4 là thay đổi3áp suất khí khởi
700 2
động lần đầu khi Vb = 410 lít. 600 1
500
Các tốc ký khởi động động cơ ở các nhiệt độ khác nhau được giới thiệu trên
400
n3
0 300 quay độn cơ τ kđ bằng không khí
hình 4.3. Khi nhiệt độ +50 C, thời gian n ng
200 1
2
nén ở lần khởi động đầu tiên là 0,1006 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
giây, khi +300C thì Hình 4.3. Các tố c ký khở i độ ng
τ kđ = 2 giây,
động cơ 12?? 18/20 khi
còn khi +150C thì τ kđ = 20 giây. P = 120 kG/cm2, V = 40 lít
b b
1- Khi t = +500C; 2- Khi t = +300C;
3- Khi t = +150C
- Khởi động lần đầu động cơ nguội
cần phải sửe dụng các bình khí với
áp suất cực đại vào hệ thống khởi
động. Trong các lần khởi động tiếp
theo tuỳ mức độ tăng nhiệt độ
động cơ và dầu mà tiêu hao không
khí nén cho khởi động được giảm.
Áp suất cực tiểu của không khí nén Pmin còn có thể khởi động động cơ khi
máy nóng +50 đến +600C là Pmin = 12 - 15 kG/cm2 cho các động cơ chậm tốc và
trung tốc (37? , 40? , 9?), còn cho các động cơ cao tốc (M-50, M-503, 3?6) là 50 - 70
kG/cm2). Sau khi khởi động động cơ, áp suất khí trong các bình khởi động cần
được nạp thêm đến cực đại.
Tiêu hao khí khởi động được xác định theo công thức:
Qkđ = (4.1a)
Trong đó:
Vb - Dung tích bình khí, lít;
Pb1, Pb2 - Áp suất khí trong bình trước và sau khởi động (kG/cm2);
P0 - Áp suất khí quyển (kG/cm2);
m - Số lần khởi động.
4.2.2. Đặc điểm khởi động động cơ bằng động cơ điện khởi động
Khi khởi động động cơ bằng động cơ điện, tốc độ quay trục khuỷu n kđ , ở
nhiệt độ động cơ, dầu và không khí xung quanh đã cho, phụ thuộc vào điện áp trên
các cực ắc quy Ub và cường độ dòng điện trong cuộn dây phần ứng của của động
cơ điện khởi động Ia .
nkđ = (4.1b)
Trong đó:
- Ub = Eb0 - - Điện áp trên các cực của ắc quy, khi khởi động sự
thay đổi Ub phụ thuộc vào cường độ dòng điện phóng Ia, điện trở trong ắc quy Rb
và số đôi cực p;
Rđcđ - Điện trở của động cơ điện khởi động;
Rdn - Điện trở của dây nối;
nđcđ - Số vòng quay của trục động cơ điện khởi động;
i - Tỷ số truyền;
C - Hằng số của động cơ điện khởi động;
Φ - Từ thông.
Cường độ dòng điện trong phần ứng của động cơ điện khởi động Ia khi khởi
động phụ thuộc vào nhiệt độ động cơ và dầu bôi trơn. Biến thiên cường độ Ia và
số vòng quay n (v/ph) của trục khuỷu phụ thuộc vào thời gian τ khi khởi động
động cơ bằng động cơ điện, được chỉ ra trên hình 4.4; còn biến thiên điện áp trên
các cực ắc quy Ub phụ thuộc vào thời gian khởi động trên hình 4.5. Trên đồ thị hình
4.4 các đường số 1 là khi nhiệt độ t = 100C, còn các đường 2 là khi t = 400C. Tương
tự, trên đồ thị hình 4.5 các đường 1, 2, 3 lần lượt là các đường khi nhiệt độ giảm
từ cao đến thấp.
Các đồ thị chỉ ra rằng, nhiệt độ động cơ càng thấp, cường độ Ia càng lớn, vì
vậy lầnI khởi động thứ nhất động cơ nguội cần phải dùng các ắc quy đấu song
a
1400 ố ắc quy đấu song song càng lớn thì sụt thế càng nhỏ, thời gian quay động
song. S
1300
cơ và số lần khởi động càng lớn. Ub
1200
n (V)
1100 (v/ph) 24V 3
1000 I 2
900 900 25 1
1
800 2 800
700 700 20
600 2 600
500 n 1 500 15
400 400
300 300 10
200 200
100 τ (s)
0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 100
1,2 5 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0
Hình 4.4. Sự phụ thuộc của Ia và 1,2 1,4 1,6 τ (s)
Hình 4.5. Sự phụ thuộc của
nkđ vào thời gian khi khởi động điện áp vào thời gian khi khởi
động động cơ bằng động cơ
- Trước khi khởi động động cơ, sấy nóng động cơ đến +30 đến +400C, thời
gian quay trục khuỷu τ kđ bằng khí nén và bằng động cơ điện là 0, 6 đến 5 giây,
nghĩa là động cơ khởi động được từ những vòng quay đầu tiên. Khi nhiệt độ động
cơ +80C và dầu +200C, τ kđ vào khoảng 25 đến 30 giây.
Khi khởi động động cơ nguội bằng khí nén, thời gian quay không được quá 35
giây, còn khi khởi động bằng động cơ điện là 30 giây.
Nếu trong khoảng thời gian nói trên động cơ không nổ được thì phải ngừng
khởi động và nạp đầy khí cho các bình, cho ắc quy “nghỉ”, kiểm tra việc cung cấp
nhiên liệu, trạng thái tốt của động cơ và các hệ thống cho khởi động, và khởi động
lại.
4.3. Các đặc điểm, diễn biến quá trình công tác động cơ khi khởi động
4.3.1. Các đặc điểm của chế độ khởi động động cơ
Chế độ khởi động của động cơ là chế độ làm việc không ổn định. Các đặc
điểm của chế độ khởi động là:
- Thời gian khởi động ngắn (τ kđ = 1 ÷ 35s);
- Trục khuỷu động cơ quay nhờ thiết bị khởi động với số vòng quay nhỏ nkđ
(không lớn hơn 0,2nđm);
- Nhiệt độ vách xi lanh, nắp máy và pit tông thấp. Thậm chí khi sấy nóng sơ
bộ động cơ đến +400C, nhiệt độ vách buồng cháy vẫn nhỏ hơn khi làm việc 3 ÷ 6
lần;
- Nhiệt độ dầu và nước ở đầu vào và đầu ra của động cơ thấp hơn ở động cơ
làm việc;
- Khi khởi động động cơ không tải, vòng quay trục khuỷu bị thay đổi đột ngột
từ nkđ đến trị số 1,3 ÷ 1, 5 lần vượt quá vòng quay không tải.
- Tất cả điều này dẫn đến những thay đổi lớn trong diễn biến các quá trình
trong chu trình công tác, trong sự làm việc của thiết bị nhiên liệu, các máy tăng áp,
các chế độ bôi trơn và làm mát động cơ.
4.3.2 Diễn biến quá trình công tác khi khởi động động cơ
1. Quá trình nạp
a. Đối với động cơ điêden bốn kỳ:
Do vòng quay trục khuỷu thấp nên sự nạp đầy không khí mới cho xi lanh của
các động cơ bốn kỳ tăng áp xảy ra cũng giống như ở các động cơ không tăng áp,
chỉ do hành trình hút của pít tông.
b. Đối với động cơ hai kỳ:
Quá trình quét và nạp đầy khi khởi động động cơ hai kỳ tiến hành với áp suất
Pk hơi lớn hơn áp suất khí quyển, nhưng nhỏ hơn khi động cơ làm việc ở số vòng
quay ổn định cực tiểu.
Khi nâng cao cản áp trên đường thải và độ giảm áp trên đường nạp, quá trình
nạp và thải sạch các xi lanh bị xấu đi và do đó khó khởi động.
2. Quá trình nén
Để đảm bảo khởi động tin cậy động cơ, cuối hành trình nén trong xi lanh cần
phải tạo được áp suất PC và nhiệt độ TC đủ để tạo hỗn hợp, tự cháy(K) cháy mạnh
Tc
và
hỗn hợp công tác. 2 700
Pc Tc 1
Áp suất PC = Pa.ε n1 và nhiệt độ TC = Ta. ε n1-1 phụ thuộc vào các thông số ban
600
đầu của quá trình nén pít tông và nhiệt độ cuối quá trình nạp T2, tỷ số nén ε và chỉ
Pc a
500
số nén đa biến trung bình n1.
30 1
Do số vòng quay trục khuỷu ở chế độ khởi động 2 400
20 n1
nhỏ nên làm xấu quá trình nén, cụ thể: n
1 1
- Lọt nhiều khí nạp từ xy lanh qua các van nạp 10 1,3
∆GB(% 5
đầu quá trình nén; Qua các khe hở giữa các xéc
∆ 1,3
măng, giữa pit tông và sơ mi xy lanh trong toàn bộ 0
hành trình nén. Góc đóng muộn của các van nạp 30 C
1,2 m
20 0 0,5 1 1,5 2(m/s)
càng lớn và số vòng quay trục khuỷu càng nhỏ thì 2,5
các tổn thất không khí nạp càng lớn, áp suất PC và 4.6. Sự phụ thuộc
Hình
của các thông số ở quá
nhiệt độ TC cuối quá trình nén càng thấp. trình nén vào Cm (đối
với động cơ M -50)
- - Các tổn thất nhiệt lớn từ khí nạp bị nén
truyền vào vách xy lanh. Các tổn thất này càng lớn
khi nhiệt độ vách xy lanh càng thấp, thời gian trao
đổi nhiệt càng lớn, nghĩa là tốc độ trung bình của pit
tông càng nhỏ: ( Cm = ), đồng thời,
tương quan bề mặt làm mát xy lanh Flm với thể tích
công tác của xi lanh Vh càng lớn.
Sự phụ thuộc của PC , TC và n1 vào tốc độ trung bình pit tông khi quay động cơ
M -50 được chỉ ra trên hình 4.6. Khi tăng tiếp tục tốc độ trung bình của pit tông, áp
suất PC và nhiệt độ TC cuối quá trình nén tăng chậm còn công suất của cơ cấu khởi
động tăng nhanh.
3. Quá trình tạo hỗn hợp và cháy
Khởi động động cơ nguội được tiến hành khi điều khiển cung cấp nhiên liệu
bằng tay. Khi đó, lượng nhiên liệu cấp cho chu trình gần bằng định mức (khoảng
50 ÷ 60%). Khởi động động cơ đã được sấy nóng sơ bộ có thể được tiến hành với
vị trí tự động khởi động ở bàn điều khiển và cung cấp nhiên liệu cho chu trình
khoảng 30 ÷ 40% định mức .
Khi khởi động, vòng quay của trục khuỷu thấp, sự lọt nhiên liệu qua các khe
hở của cặp pit tông - xy lanh bơm cao áp tăng lên, áp suất phun bị giảm và tăng độ
không đồng đều cung cấp nhiên liệu cho các xy lanh động cơ tới 70% và lớn hơn.
Điều đó dẫn đến làm xấu chất lượng phun nhiên liệu và tạo hỗn hợp, thời gian giữ
chậm sự tự cháy tăng lên, đặc biệt khi khởi động động cơ ở trạng thái nguội, sự tự
bốc cháy và sự cháy nhiên liệu bị xấu đi. Sự cháy không hoàn toàn của nhiên liệu
tăng lên gây ra tạo cáu than và keo cốc mạnh trên các chi tiết và làm bẩn dầu, xuất
hiện hiện tượng bỏ lửa, trục khuỷu quay không đều, còn áp suất cháy cực đại
trong các xi lanh riêng biệt tăng lên tới 1, 5 lần vượt quá PZ ở chế độ định mức.
Tất cả những điều trên dẫn đến phá hỏng chế độ bôi trơn và làm mát, làm
quá tải lớn các chi tiết riêng biệt và tăng mài mòn các xi lanh, pít tông, xéc măng và
các ổ, đặc biệt khi khởi động động cơ nguội. Sự mài mòn xi lanh sau một lần khởi
động động cơ nguội gần bằng độ mòn sau 7 đến 10 giờ làm việc của động cơ ở
chế độ định mức.
- 4.4. Các yếu tố xác định các tính chất khởi động của động cơ
Bình thường thì các động cơ tàu thuỷ cần được khởi động tin cậy từ trạng
thái nguội, nghĩa là khi nhiệt độ nước, dầu và nhiên liệu trong động cơ bằng nhiệt
độ môi trường xung quanh, nhưng không thấp hơn +80C .
Các tính chất khởi động của động cơ tàu quân sự đặc trưng cho sự chuẩn bị
nó vào hoạt động và được đánh giá bằng:
- Thời gian chuẩn bị động cơ và các hệ thống vào khởi động;
- Độ tin cậy khởi động ở các nhiệt độ và các điều kiện kỹ thuật đã nêu trong
thuyết minh động cơ;
- Thời gian của chế độ khởi động;
- Tiêu hao năng lượng cho một lần khởi động động cơ.
4.4.1. ảnh hưởng của nhiệt độ động cơ, nước, dầu và không khí nạp
Thời gian để chuẩn bị động cơ vào khởi động phụ thuộc vào kết cấu động cơ
và các hệ thống của nó, vào nhiệt độ bản thân động cơ, nước vàτ dầu trước lúc
(s)
Mkủ i
khởi động, vào nhiệt độ môi trường xung quanh. 0,02
(kGm) τi
Khi nhiệt độ dầu và nhiệt độ động cơ ở +200C và lớn hơn, thì 5 ời gian chuẩn
th
500 0,02
bị động cơ vào khởi động được hạn chế bằng th400gian sục dầu cho nó, thời gian
ời 0
khởi động trực tiếp không quá 15 - 20 giây. 300 3 0,01
200 5 Pkủ
Mkủ
Khi giảm nhiệt độ thì thời gian mất cho việc sấy nóng động c0,01 ước và dầu
ơ, n 2
100 2 1 (kG/cm
0 0 )
trước khởi động, sục dầu cho động cơ cũng như lượng tiêu hao khí cho khởi động
Pkủ 0,00
tăng lên, thời gian khởi động trực tiếp đạt 30 - 35 giây.
10 5
3 sấ0 nóng dầu.
Chuẩn bị cho động cơ khởi động được xác định b0 ng thời gian y
ằ
- Khi chuẩn bị thông thường, dầu được sấy nóng đến +40 0C. Thời gian tiêu
1 2
tốn cho sấy nóng dầu đến +400C phụ thuộc vào nhiệt độ ban đầu của dầu, dung
50 8
40 7
tích thùng dầu tuần hoàn, bề mặt và công suất bộ sấy dầu, tốc độ hoàn dầu, kết
30 6
cấu động cơ... Thời gian sấy nóng dầu từ +5 C ÷ 40 C vào khoảng 20 đến 60
0
20
0
10 20 30 40 50 t (0C)
phút. Hình 4.7
Sự phụ thuộc của độ
- Khi chuẩn bị khẩn cấp, việc khởi động động cơ nguội chỉ được phép khi
nhớt dầu, mô men cản
sấy nóng dầu đến +20 C, bởi vì nhiệt độ dầu giảm thì ờộ nhớt của nó tăng.
0
và thđ i gian cháy trễ
vào nhiệt độ động cơ.
Tăng độ nhớt dầu làm dầu khó chuyển động
vào các khe hở giữa các bề mặt làm việc và gây ra 1- Khi n = 50 v/ph; 2- Khi
n = 200 v/ph; 3- Khi n =
- sự tăng đột ngột áp suất trong các ống đẩy và ống
hút, điều này có thể dẫn đến hỏng các ống dẫn,
các bầu lọc và két làm mát.
Khi giảm nhiệt độ động cơ, điều kiện khởi
động của nó bị xấu đi. Áp suất và nhiệt độ cuối
quá trình nén bị giảm, thời gian giữ chậm sự tự
cháy tăng lên, điều kiện tự cháy và sự cháy nhiên
liệu bị xấu đi, sức cản quay trục khuỷu tăng lên,
thời gian khởi động và tiêu hao khí khởi động tăng
lên.
Việc sấy nóng động cơ, nước và dầu trước
khởi động làm tốt hơn các tính chất khởi động của
nó. Sự phụ thuộc của thời gian khởi động động cơ
vào nhiệt độ như trên hình 4.3. Sự phụ thuộc của
độ nhớt dầu υ, mô men cản quay trục MC và thời
gian giữ
chậm sự tự cháy của nhiên liệu τ i vào nhiệt độ được chỉ ra trên hình 4.7.
Theo các kết quả thí nghiệm, khi giảm nhiệt độ không khí trên đường nạp vào
động cơ 100C với cùng vận tốc quay trục, sẽ gây giảm nhiệt độ bắt đầu nén
khoảng 7,5 ÷ 8,50C, còn nhiệt độ cuối kỳ nén giảm khoảng 90C, điều đó làm xấu
chất lượng khởi động.
n
4.4.2. ảnh hưởng của các kích thước xi lanh, hình dạngkbuồng cháy và tỷ số nén
ủmin
(v/ph)
Để đảm bảo khởi động tin cậy các động cơ tàu thuỷ khi nhiệt độ cao hơn
600
+200C, tốc độ trung bình pit tông cần đạt Cm ≈ 0,5 - 0,8 m/s, còn khi nhiệt độ từ
500
+20 - 80 C thì Cm ≈ 0,8 - 1,8 m/s. Khi biết tốc độ trung bình pittông, dễ dàng xác
0
định số vòng quay cực tiểu quay trục các động cơ với 400 kích thước khác nhau của
các
xi lanh: 300 3
2
nkđmin = (v/ph) 200
1 S
S - Hành trình pittông (m); 100 (dm)
1 2 3 4 5
Cm- Tốc độ trung bình của pittông (m/s).
Hình 4.8. Sự phụ
của nkđmin vào S
- Sự phụ thuộc của nkđmin vào hành trình S của pít tông
được giới thiệu trên hình 4.8. Đường kính xy lanh càng
lớn, cần thiết phải quay trục khuỷu khi khởi động động
cơ với số vòng quay càng nhỏ. Điều này được giải thích là
khi tăng đường kính xy lanh thì giảm được bề mặt toả
nhiệt tương đối f :
f =
và do vậy giảm được cả sự dẫn nhiệt từ khí nén cho nước làm mát. Áp suất P C và
nhiệt độ TC cuối quá trình nén được nâng lên (hình 4.6).
Các động cơ với buồng cháy phân cách có trị số f lớn nhất (hình 4.9), ở đây
các giá trị tại các điểm 1, 2, 3, và 4 lần lượt là của các động cơ?H 30/38,?H 18/20,?
H 15/18, và?H 10,5/13. Để khởi động chúng, cần quay trục khuỷu với số vòng quay
lớn mặc dù chúng có tỷ số nén lớn ε = 17 ÷ 18.
Khi cùng đường kính xi lanh, việc tăng tỷ số nén sẽ làm tốt hơn các tính chất
khởi động của động cơ, bởi vì áp suất PC và nhiệt độ TC được tăng lên.
Các tính chất khởi động của động cơ bị xấu đi0=F/V0
f
60
theo mức độ tăng độ mòn của các xéc măng, pit tông, ống
50 4 3
lót xy lanh, các van nạp thải và thiết bị nhiên liệu. 40 2
30 1
Độ mòn của các chi tiết nhóm xy lanh -pit tông dẫn D
20
đến tăng rò lọt khí nạp ở hành trình nén, giảm tỷ số nén,
10 (cm)
áp suất PC và nhiệt độ TC cuối quá trình nén. 0 10 20 30 40 50
Hình 4.9. Sự phụ
Độ mòn của thiết bị nhiên liệu gây giảm chất lượng ộc vào đường
thu
phun sương nhiên liệu. kính xy lanh của tỷ
số giữa bề mặt trong
Tất cả những điều thống kê ở trên dẫn đến tăng thời gian khởthể ng, cần phải
xy lanh và i độ tích
quay trục khuỷu với số vòng quay lớn và dẫn đến tăng tiêu hao khí nén cho khởi
động.
4.4.3. ảnh hưởng của số lượng và chất lương nhiên liệu được phun vào xy lanh
Như đã được chỉ ra ở trên là khởi động động cơ nguội được thực hiện khi
tăng lượng nhiên liệu chu trình gần đến định mức. Khi tăng lượng nhiên liệu cho
- chu trình thì áp suất phun được nâng cao, sự tạo hỗn hợp và bốc lửa được hoàn
thiện và khi cháy sản ra lượng nhiệt lớn làm quay trục khuỷu nhanh hơn và chuyển
nhanh động cơ vào làm việc.
Khởi động động cơ nguội khi tăng lượng nhiên liệu chu trình được thực hiện
dùng tay điều khiển các bơm nhiên liệu và yêu cầu sự thuần thục nhất định. Nếu
không có kinh nghiệm thì khởi động động cơ nguội không tải có thể dẫn đến sự
vượt tốc vòng quay nguy hiểm.
Các động cơ điêden tàu quân sự được sử dụng với nhiên liệu động cơ có hàm
lượng lưu huỳnh không lớn hơn 0,2%. Số xê -tan, thành phần chưng cất và độ nhớt
của nhiên liệu đều có ảnh hưởng đến các tính chất khởi động của động cơ. Khi
giảm số xê -tan, tăng trọng lượng các thành phần chưng cất và tăng độ nhớt nhiên
liệu sẽ làm xấu đi các tính chất khởi động của động cơ.
Giảm số xê -tan làm tăng thời gian giữ chậm sự tự cháy. Tăng trọng lượng
thành phần chưng cất làm xấu tính bốc hơi nhiên liệu, tăng độ nhớt làm xấu chất
lượng phun sương.
4.4.4. ảnh hưởng của góc phun sớm nhiên liệu.
Mỗi kiểu động cơ có một giá trị góc phun sớm nhiên liệu tối ưu, với nó, sự
khởi động động cơ được thực hiện ở số vòng quay trục khuỷu nhỏ nhất và thời
gian khởi động τ kđ ngắn nhất. Sự phụ thuộc vào góc phun sớm nhiên liệu của thời
τ kủ (s)
gian khởi động τ kđ chỉ ra trên hình 4.10. 60
Khi góc phun sớm nhiên liệu lớn, áp suất và nhiệt 50
độ
40
không khí trong xy lanh động cơ thấp thì việc hình thành
30
hỗn hợp xấu đi và sự tự bốc cháy hỗn hợp càng khó khăn.20
10 ϕ s(0)
Thời gian giữ chậm tự cháy tăng tới mức phần lớn nhiên 10 20 30 40
0
liệu bám trên vách buồng cháy không kịp bốc hơi. Phần 4.10 Sự ảnh
Hình
hưởng của thời gian
nhiên liệu này khi được bốc hơi, bốc cháy và cháy sau
khởi động vào góc
điểm chết trên (ĐCT), do vậy không tạo đủ năng lượng sớm
phun
tăng tốc trục khuỷu. Khi góc phun sớm nhỏ gần ĐCT, 115 kG/cm ;
Pb 2
nhiên Vb=410 lít; t =
liệu được phun vào với suất và nhiệt độ cao, nhưng quá trình cháy bị chuyển vào
đường giãn nở và sự tăng tốc động cơ xảy ra chậm. Nếu góc phun sớm nhiên liệu
- quá lớn hoặc quá nhỏ thì sự bốc cháy nhiên liệu trong xy lanh động cơ có thể không
xảy ra.
4.5. Các phương pháp làm dễ dàng khởi động động cơ ở trạng thái nguội
Các phương pháp cơ bản làm dễ dàng khởi động động cơ nguội được sử
dụng trên tàu quân sự là:
1. Sấy nóng động cơ bằng nước làm mát từ động cơ phụ đang làm việc hoặc
từ nồi hơi phụ.
2. Sấy nóng dầu trong hệ thống tuần hoàn bằng bộ sấy điện hay sấy hơi và
bơm sục dầu nóng qua động cơ cho tới khi nhiệt độ dầu ra khỏi động cơ là 30 ÷
400C và nhiệt độ ra khỏi bình làm mát khoảng +30 0C. Toàn bộ dầu được sấy nóng
không nên chuyển vào động cơ qua bầu làm mát vì có thể đưa đến việc tạo chêm
dầu nguội trong bầu làm mát và dẫn đến quá nóng sau khi khởi động động cơ.
Cũng có những phương pháp khác để làm dễ đàng việc khởi động động cơ
như: sấy nóng không khí trên đường nạp, sấy nhiên liệu trong vòi phun,… nhưng
không được sử dụng rộng rãi do hiệu quả thấp và phức tạp, độ tin cậy khai thác
kém.
4.6. Các đặc điểm chuẩn bị khẩn cấp động cơ vào khởi động
Nguyẽn tắc khi nhiệt độ thấp hơn 15 ÷ 200C thì xảy ra hiện tượng tăng đột
ngột độ nhớt của dầu, vì vậy để rút ngắn thời gian sấy nóng động cơ cần phải sấy
nóng thêm cho dầu trước khi khởi động động cơ.
Sấy nóng dầu đến nhiệt độ 15 ÷ 200C không cho được hiệu quả cần thiết,
bởi vì khi đi từ két tuấn hoàn vào động cơ, dầu được tiếp xúc với các bề mặt
nguội và nhiệt độ dầu bị giảm nhiều. Để nhiệt độ dầu khi ra khỏi động cơ nằm
trong giới hạn 18 ÷ 200C, cần phải sấy nóng trước cho dầu trong thùng chứa đến
nhiệt độ 40 ÷ 450C. Đối với các động cơ chậm tốc thường có khối lượng kim loại
lớn và lượng dầu tuần hoàn cũng lớn thì thời gian sấy nóng yêu cầu phải dài hơn
so với các động cơ cao tốc nhẹ.
Việc khởi động khẩn cấp động cơ được thực hiện theo lệnh của chỉ huy tàu
và dưới sự điều khiển trực tiếp của trưởng ngành cơ điện.
Chuẩn bị khẩn cấp bao gồm thực hiện tất cả các nguyên công của sự chuẩn
bị thông thường nhưng trong khoảng thời gian ngắn hơn. Khác với sự chuẩn bị
- thông thường, khi chuẩn bị khởi động động cơ khẩn cấp, động cơ nguội chỉ được
sấy nóng đến +200C. Khởi động động cơ được tiến hành trực tiếp dùng tay điều
khiển cung cấp nhiên liệu.
4.7. Các đặc điểm chuẩn bị động cơ vào khởi động sau thời gian dài không làm việc
Việc chuẩn bị khởi dộng động cơ sau thời gian dài không làm việc và sau khi
sửa chữa bao gồm:
1. Thực hiện các nguyên công như chuẩn bị thông thường;
2. Kiểm tra và thử bằng áp lực tất cả các hệ thống (nhiên liệu, dầu bôi trơn,
nước làm mát, khởi động, cơ cấu phân phối khí);
3. Thông các van khởi động bằng khí nén;
4. Kiểm tra vị trí ngừng cấp nhiên liệu;
5. Quan sát và kiểm tra cẩn thận sự vận chuyển dầu đến tất cả các bề mặt
làm việc;
6. Các nguyên công khác, phụ thuộc vào kết cấu của động cơ và các hệ thống
phục vụ, được nhà máy chế tạo nêu trong hướng dẫn khai thác.
Việc khởi động động cơ mặc dù chiếm thời gian ngắn song có ý nghĩa cực kỳ
quan trọng cho sẵn sàng chiến đấu của tàu chiến. Vì vậy việc nghiên cứu hoàn
thiện các tính chất khởi động của động cơ là hết sức cần thiết, tậ p trung vào:
- Giảm tiêu hao khí khởi động bằng cách chỉ đưa khí khởi động vào một số xy
lanh của động cơ nhiều xy lanh;
- Chế tạo các thiết bị sấy nóng động cơ và dầu;
- Xác định nhiệt độ sấy nóng tối ưu cho động cơ, nước và dầu trước khi khởi
động;
- Chế tạo các thiết bị tự động khởi động và bảo vệ, tránh vượt tốc…
nguon tai.lieu . vn
