HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG ĐIỆN
1.4. Vấn đề khởi động trong các động cơ đốt trong
Hình 1.1:Đặc tính của các loại dầu nhờn động cơ.
Xét điều kiện khởi động của các động cơ đốt trong có thể thấy rằng, muốn làm cho trục khuỷu động cơ quay, trước hết máy khởi động phải thắng được mômen ma sát của
Để khởi động của các động cơ đốt trong cần phải truyền cho trục khuỷu của nó số vòng quay nhất định đủ để nổ máy, còn sau đó động cơ sẽ làm việc độc lập. Những kiểu khởi động khác nhau như tay quay, quán tính, động cơ lai, khí nén, ngòi nổ v..v…chỉ được dùng trên các máy kéo và một số loại xe đặc chủng
động cơ (của trục khuỷu, piston, của những chi tiết khác….) và mômen ma sát của các cơ cấu phụ. Tổng các mômen này có ma sát lớn khi động cơ diesel để lâu không khởi động, đặc biệt ở các nhiệt độ thấp. Khi bắt đầu khởi động còn phải khắc phục mômen quán tính của các chi tiết quay, mà chủ yếu là bánh đà. Ngoài ra còn phải kể đến mômen cản do quá trình nén trong các xylanh của động cơ. Vậy mômen xoắn của các máy khởi động phải có giá trị khá lớn, giá trị này tuỳ thuộc vào loại động cơ (động cơ diesel hay động cơ xăng) thể tích nén và số xylanh v.v…Như vậy công suất của hệ thống khởi độn g phụ thuộc vào hai yếu tố: Mômen cản và tính năng khởi động của động cơ.
Kết quả thực nghiệm cho thấy mômen cản phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ (toc) và độ nhớt của dầu nhờn ( ,cst) nhiệt độ giảm thỉ độ nhớt tăng dần để tăng mômen của động cơ.
Khi số vòng qu ay của trục khuỷu động cơ tăng, mômen cản cũng tăng dần (xem hình 1.1 và hình 1.2).
Điều này có thể giải thích bằng việc tăng gradien vận tốc của lớp dầu mỏng, tăng áp suất nén và tăng tải trên ổ bi. Mômen cản của động cơ được xác định bằng thực nghiệm cũng như bằng các công thức thực nghiệm.
Yếu tố thứ hai là tính năng khởi động của động cơ. Chỉ tiêu để đánh giá tính năng khởi động của động cơ diesel là số vòng quay khởi động tối thiểu và nhiệt độ tới hạn đảm bảo điều kiện khởi động. Số vòng quay khởi động tối thiểu nkdminlà số vòng quay mà trục khuỷu động cơ phải đạt được khi khởi động để đủ đảm bảo điều kiện tối thiểu để nổ máy được. Điều kiện tối thiểu để nổ máy đối với động cơ diesel là áp suất, nhiệt độ cuối hành trình nén phải đủ để đốt cháy nhiên liệu và đủ tốc độ bơm để có được áp suất phun nhiên liệu cần thiết. Số vòng quay khởi động tối thiểu được xác định bằng thực nghiệm.
Đối với động cơ diesel, tuỳ thuộc vào các dạng buồng cháy, có thể dao động trong khoảng lớn: nkđmin=80-250 vg/ph.
Hình 1.2: Mômen cản của động cơ phụ thuộc vào độ nhớt của dầu AC-8ứng với số vòng quay khác nhau của trục khuỷu.
Hình 1.3 cho thấy sự phụ thuộc của thời gian khởi động vào số vòng quay của trục khuỷu động cơ ở những nhiệt độ khác nhau.
Phân tích đồ thị trên hình 1.4 có thể thấy nhiệt độ càng giảm thì số vòng quay khởi động tối thiểu càng tăng. Việc này có thể giải thích bằng việc tăng mômen cản do độ nhớt của dầu tăng và do giảm nhiệt độ áp suất khí nén.
Trong quá trình thiết kế chế tạo những động cơ mới, người ta cố gắng giảm số vòng quay khởi động tối thiểu của nó, với mục đích là có thể giảm công suất, trọng lượng và giá thành của hệ thống khởi động. Do đó chúng ta hãy xét những yếu tố ảnh hưởng đến số vòng quay khởi động tối thiểu nkđmin:
- Đối với động cơ diesel thì lượng nhiên liệu trong một chu trình g càng tăng thi nkđmin và thời gian khởi động càng giảm. Tăng g từ 50 đến 150 mg/chu kỳ, thời gian khởi động giảm đi 5 lần.
- Tăng tỷ số nén đến một giá trị nào đó thời gian khởi động sẽ làm giảm đi, còn sau đó tăng tỷ số nén nữa sẽ làm cho thời gian khởi động tăng lên. (xem hình 1.5).
Hình 1.4: Số vòng quay tối thiểu của động cơ M3MA-408 phụ thuộc vào nhiệt độ.
Hình 1.3: Thời gian khởi động phụ thuộc vào số vòng quay của
trục khuỷu, ứng với những nhiệt độ khác nhau.
- Góc phun nhiên liệu và góc đánh lửa sớm có ảnh hưởng rất lớn đến số vòng quay khởi động tối thiểu nkđminvà thời gian khởi động (xem Hình 1.6 và Hình 1.7).
Nhiệt độ tới hạn đảm bảo điều kiện khởi động các động cơ lạnh có thể xác định bằng cách trường hợp đường đặc tính khởi động của động cơ và đặc tính của máy khởi động điện. Điểm cắt nhau của hai đường đặc tính là điểm xác định nhiệt độ khởi động tới hạn (xem hình 1.8).
trước ĐCT sau ĐCT
Hình 1.7:Ảnh hưởng của góc đánh lửa sớm tới thời gian khởi động.
Hình 1.5: Thời gian khởi động phụ thuộc vào tỷ số nén của động cơ.
Hình 1.6: Ảnh hưởng của góc phun sớm nhiên liệu trong động cơ diesel đến thời gian khởi động.