NGHIÊN CỨU, LẮP ĐẶT BỘ ĐIỀU TỐC CƠ KHÍ CHO ĐỘNG CƠ XĂNG ĐÃ QUA SỬ DỤNG, DÙNG NHIÊN LIỆU BIOGAS, PHÁT ĐIỆN

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU, LẮP ĐẶT BỘ ĐIỀU TỐC CƠ KHÍ CHO ĐỘNG
CƠ XĂNG ĐÃ QUA SỬ DỤNG, DÙNG NHIÊN LIỆU BIOGAS,
PHÁT ĐIỆN

Họ và tên sinh viên:PHẠM ĐỨC TRÍ
Ngành :CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ÔTÔ
Niên khóa 2006-2010

Tháng 8-2010
 
 


NGHIÊN CỨU, LẮP ĐẶT BỘ ĐIỀU TỐC CƠ KHÍ CHO ĐỘNG CƠ
XĂNG ĐÃ QUA SỬ DỤNG, DÙNG NHIÊN LIỆU BIOGAS, PHÁT ĐIỆN.

Tác giả

PHẠM ĐỨC TRÍ

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp bằng Kỹ sư ngành.
Công Nghệ Kỹ Thuật Ôtô.

Giáo viên hướng dẫn:
Thạc sĩ Trần Mạnh Quí

Tháng 8 năm 2010

 

i


LỜI CẢM TẠ
Sau bốn năm học tại trường Đại Học Nông Lâm TP.HCM tôi luôn nhận
được sự giảng dạy nhiệt tình của quý thầy cô. Thầy cô là người đã trang bị cho tôi
những kiến thức cơ bản liên quan đến nghành nghề mà tôi đã chọn. Tuy đã rất cố gắng
vận dụng những kiến thức mà tôi đã học vào thực tiễn nhưng khi đối diện với thực tế
tôi vẫn còn rất bỡ ngỡ. Chính vì lẽ đó mà nhà trường và khoa,bộ môn đã tạo điều kiện,
cơ hội cho tôi cọ sát với thực tế và vận dụng những kiến thức đã học ở trường vào thực
tiễn.
Lý thuyết kết hợp với thực tiễn sẽ là hành trang vững chắc cho tôi bước vào
nghề nghiệp của mình trong tương lai. Với những kiến thức đã học sẽ là bước tiến
phục vụ cho tôi trong công tác sau này là nhờ vào công ơn truyền đạt của quý thầy cô
trường Đại Học Nông Lâm TP.HCM. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn, sự tri ân đến quý
thầy cô khoa cơ khí công nghệ của trường trường Đại Học Nông Lâm TP.HCM và
đặc biệt là sự quan tâm giúp đỡ của thầy hướng dẫn đề tài là thầy thạc sĩ Trần Mạnh
Quí. Tôi vô cùng biết ơn cán bộ giảng viên thầy cô bộ môn Công Nghệ Ôtô đã tạo điều
kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực tập và làm đề tài tốt nghiệp để
tôi hoàn thành tốt đề án tốt nghiệp này.
Tuy đã có nhiều cố gắng để hoàn thành đề án nhưng với nhứng kiến thức còn
hạn chế nên sẽ không tránh khỏi những thiếu sót. Tôi rất mong nhận được ý kiến đóng
góp của quý thầy cô cùng các bạn bè để đề tài của tôi được hoàn thành tốt hơn.
Cuối cùng tôi xin chúc quý thầy cô trường Đại Học Nông Lâm TP.HCM cùng
cán bộ giảng viên khoa cơ khí, giảng viên bộ môn Công Nghệ Ôtô, thầy thạc sĩ Trần
Mạnh Quí luôn mạnh khỏe và đạt được những kết quả cao trong công tác.

Trân trọng!

TP.HCM, ngày 30 tháng 8 năm 2010
Sinh viên
Phạm Đức Trí
Kính bút

 

ii


TÓM TẮT

Đề tài thực hiện “ Nghiên cứu, lắp đặt bộ điều tốc cơ khí cho động cơ xăng đã qua sử
dụng, dùng nhiên liệu Biogas, phát điện”được tiến hành tại xưởng thí nghiệm thực tập
bộ môn Công Nghệ Ôtô trường Đại Học Nông Lâm,thời gian từ 4-2010 đến 8-2010.
Mục đích của đề tài là thiết kế và lắp đặt bộ điều tốc cho động cơ xăng chạy bằng
Biogas, phát điện phục vụ sản xuất và sinh hoạt tại các trại chăn nuôi, hộ gia đình.
Các kết quả thu được:
-Nghiên cứu, tập hợp tài liệu về bộ điều tốc.
-Thiết kế hoàn thiện hệ thống bộ điều tốc-động cơ xăng-máy phát điện.
-Cho hệ thống vận hành bằng nhiên liệu xăng và Biogas.
-Đánh giá và khảo nghiệm khả năng làm việc của hệ thống tại xưởng thực tập bộ môn
Công Nghệ Ôtô.

Sinh viên thực hiện.

Giáo viên hướng dẫn.

Phạm Đức Trí

Thầy Th.s:Trần Mạnh Quí

 

iii


MỤC LỤC

Trang
Trang tựa ................................................................................................................i
Lời cảm tạ ..............................................................................................................ii
Tóm tắt ...................................................................................................................iii
Mục lục ..................................................................................................................iv
Danh sách các hình ................................................................................................vi
Danh sách các bảng ...............................................................................................viii
Chương 1.MỞ ĐẦU .............................................................................................1
Chương 2.TỔNG QUAN .....................................................................................4
2.1 Tìm hiểu về hệ thống tự động điều chỉnh tốc độ động cơ(Bộ điều tốc) ..........4
2.1.1 Khái niệm .....................................................................................................4
2.1.2 Nhiệm vụ chính của hệ thống điều chỉnh tốc độ động cơ (bộ điều tốc) .......4
2.1.3 Sơ đồ khối của hệ thống điều chỉnh tốc độ động cơ.....................................5
2.1.4 Phân loại bộ điều tốc ....................................................................................6
2.1.5 Tìm hiểu một số bộ điều tốc thường gặp trên cơ sở phần tử cảm ứng .........7
2.2 Các loại động cơ chạy bằng nhiên liệu sinh học .............................................20
Chương 3. PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN ..........................................26
Chương 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ..........................................................31
4.1 Tìm hiểu động cơ đã qua sử dụng ...................................................................30

 

iv


4.2 Tìm hiểu bộ điều tốc cơ khí sử dụng cho đề tài ..............................................39
4.3 Tìm hiểu chọn máy phát điện ..........................................................................41
4.4 Tính toán thiết kế khung gá đặt bộ điều tốc lên động cơ 3A...........................42
4.5 Gia công chế tạo khung theo tính toán thiết kế ...............................................45
4.5.1 Yêu cầu chế tạo khung .................................................................................45
4.5.2 Thiết kế chế tạo.............................................................................................46
4.5.3 Mô hình khung bộ điều tốc ...........................................................................47
4.6 Tính toán và chọn bộ truyền đai giữa bộ điều tốc và động cơ ........................48
4.6.1 Yêu cầu .........................................................................................................48
4.6.2 Tính toán bộ truyền động .............................................................................49
4.6.3 Tiến hành chế tạo puly trung gian ................................................................51
4.6.4 Lắp ráp ..........................................................................................................51
4.7 Tính toán và chọn bộ truyền đai từ động cơ đến máy phát điện .....................52
4.8 Thiết kế bộ truyền để điều khiển từ bộ điều tốc đến bướm ga ........................53
4.9 Kết quả khảo nghiệm .......................................................................................54
4.9.1Khảo nghiệm khi không có sự tác động của bộ điều tốc ...............................54
4.9.2 Khảo nghiệm khi có sự tác động của bộ điều tốc .........................................59
Chương 5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ..............................................................63
TÀI LIỆU KHAM KHẢO
PHỤ LỤC

 

v

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 2.1: Sơ đồ cấu tạo các hệ thống điều chỉnh tự động tốc độ động cơ ............5
Hình 2.2: Bộ điều tốc chân không nhiều chế độ....................................................7
Hình 2.3: Bộ điều tốc thủy lực ..............................................................................9
Hình 2.4: Sơ đồ điều khiển của bộ điều tốc điện tử ..............................................10
Hình 2.5: Sơ đồ thuật toán điều khiển bộ điều tốc điện tử ....................................11
Hình 2.6: Bộ điều tốc cơ khí nhiều chế độ ............................................................12
Hình 2.7: Các nguyên lý hoạt động của bộ điều tốc cơ khí...................................14
Hình 2.8: Sơ đồ nguyên lý điều tốc ly tâm ............................................................16
Hình 2.9: Sơ đồ nguyên lý bộ điều tốc ly tâm có đặc tính hữu sai........................17
Hình 2.10: Sơ đồ nguyên lý của bộ điều tốc ly tâm có đặc tính vô sai .................19
Hình 2.11: Sơ đồ nguyên lý hệ thống tạo hỗn hợp cho động cơ đốt trong kéo máy phát
điện chạy bằng Biogas ...........................................................................................23
Hình 2.12: Bộ phụ kiện chuyển đổi nhiên liêu LPG/Xăng ...................................24
Hình 3.1: Bộ điều tốc cơ khí nhiều chế độ trên động cơ xăng của liên xô ...........27
Hình 3.2: Đo số vòng quay bằng đồng hồ đo kĩ thuật số bắn tia laze. ..................29
Hình 4.1: Khung gá két nước ................................................................................33
Hình 4.2: Kiểm tra hệ thống đánh lửa ...................................................................34
Hình 4.3: Đo áp suất động cơ ................................................................................34
Hình 4.4: Đo thời gian giảm áp .............................................................................35
Hinh 4.5: Cân lửa cho động cơ Toyota 3A............................................................37
 

vi


Hình 4.6: Vị trí bơm nước trên Toyota 3A ............................................................38
Hình 4.7: Cấu tạo bộ điều tốc cơ khí .....................................................................39

Hình 4.8: Các lực tác dụng lên khung ...................................................................42
Hình 4.9: Sơ đồ lực thu gọn...................................................................................43
Hình 4.10: Biểu đồ momen và lực cắt ...................................................................44
Hình 4.11: Mô hình khung gá đặt bộ điều tốc .......................................................47
Hình 4.12: Khung gá đặt bộ điều tốc sau khi hoàn chỉnh .....................................48
Hình 4.13: Bộ truyền đai hoàn chỉnh giữa bộ điều tốc và động cơ ......................51
Hình 4.14:Bộ truyền đai hoàn chỉnh giữa động cơ và máy phát điện,puly trước và sau
khi tính toán lại ......................................................................................................53
Hình 4.15: Bộ truyền điều khiển từ bộ điều tốc đến cánh bướm ga ......................54
Hình 4.16: Khảo nghiệm với các phụ tải ...............................................................56

 

vii


DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 4.1: Các thông số kỹ thuật của động cơ xăng đã qua sử dụng .....................31
Bảng 4.2: Các thông số tương ứng giữa phụ tải ,điện thế ,số vòng quay động cơ và
máy phát khi chưa có sự điều khiển của bộ điều tốc .............................................58
Bảng 4.3: Các thông số tương ứng giữa phụ tải ,điện thế ,số vòng quay động cơ và
máy phát khi có sự điều khiển của bộ điều tốc......................................................61

 

viii


Chương 1

MỞ ĐẦU

1.1.

Dẫn nhập .

Khi lắp đặt động cơ xăng đã qua sử dụng dùng nhiên liệu Biogas để chạy máy phát
điện chúng ta phải giải quyết các vấn đề sau:
-Động cơ và máy phát điện hoạt động ổn định ở các mức phụ tải khác nhau.
-Điện áp và công suất sinh ra đạt định mức.
Do động cơ chạy Biogas phát điện thường được sử dụng ở các trại chăn nuôi, tận dụng
nguồn chất thải của gia súc nguồn nguyên liệu cho hầm ủ sinh khí gas(Biogas). Điện
phát ra phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt và chạy máy móc phục vụ chăn nuôi, bơm
nước……. Do đó phụ tải của máy phát thay đổi liên tục. Nguyên lý cơ bản của máy
phát điện là chuyển đổi năng lượng từ cơ sang điện. Động cơ sẽ làm quay mô-tơ phát
điện và dòng điện được cấp ra các thiết bị sử dụng (phụ tải). Để cho điện áp cấp đầu ra
được giữ ổn định ở mức 220V thì ta phải điều chỉnh tốc độ quay của động cơ bằng
cách điều chỉnh độ mở bướm ga động cơ nhiều hay ít.
Có thể hình dung là điện áp đầu ra của máy phát điện phụ thuộc vào tốc độ vòng quay
của động cơ và mức sụt áp do phụ tải, còn tốc độ vòng quay của động cơ và mức sụt
áp này phụ thuộc vào 2 yếu tố : Độ mở của bướm ga (lượng nhiên liệu vào buồng đốt)
và phụ tải (công suất sử dụng ở đầu ra, tương tự như xe ô tô chở nặng hay chở nhẹ).
Trong trường hợp công suất của máy phát điện phát ra rất lớn và phụ tải nhỏ thì điện
áp đầu ra khá ổn định. Nhưng thực tế các máy phát điện gia dụng thường có công suất
nhỏ, do đó điện áp đầu ra phụ thuộc rất nhiều vào phụ tải .

 

1

Do đó để khắc phục tình trạng này cũng như để dễ dàng khi vận hành. Động cơ phải
có bộ điều tốc để tự động thay đổi lượng nhiên liệu cung cấp. Đề tài trước đây có lắp
khảo nghiệm sử dụng bộ điều tốc điện tử, tuy nhiên qua thực tế sử dụng, bộ điều tốc
loại này thường không đáp ứng tốt việc điều khiển bướm ga và hay hỏng hóc do thời
tiết, tuổi thọ sử dụng không cao. Do đó được sự đồng ý của Khoa Cơ Khí Công Nghệ
Trường Đại Học Nông Lâm T.P Hồ Chí Minh, sự hướng dẫn và giúp đỡ của thầy Th.S
Trần Mạnh Quí chúng tôi đã thực hiện đề tài:”NGHIÊN CỨU, LẮP ĐẶT BỘ ĐIỀU
TỐC CƠ KHÍ CHO ĐỘNG CƠ XĂNG ĐÃ QUA SỬ DỤNG, DÙNG NHIÊN LIỆU
BIOGAS, PHÁT ĐIỆN”.
-Địa điểm và cá nhân phối hợp thực hiện:
+Xưởng thực hành bộ môn Công Nghệ Ô tô.
+kỹ sư Phan Minh Hiếu
+Thạc sỹ Bùi Công Hạnh
+Sinh viên: Đỗ Quốc Hải,Trần Triết Hội
-Thời gian thực hiện từ 4-2010 đến 8-2010 .
1.2 Mục tiêu đề tài
-Lựa chọn bộ điều tốc cơ khí có tính năng đáp ứng được yêu cầu của đề tài.
-Thiết kế chế tạo khung và lắp đặt bộ điều tốc cơ khí cho động cơ xăng đã qua sử dụng
dùng nhiên liệu Biogas để sản xuất năng lượng điện phục vụ sản xuất và sinh hoạt tại
gia đình, trại chăn nuôi ……..
-Khảo nghiệm động cơ –bộ điều tốc khi sử dụng nhiên liệu xăng hoặc Biogas
-Thu thập các thông số kỹ thuật tác động của bộ điều tốc ở những số vòng quay và tải
khác nhau.
-Đánh giá hệ thống và ứng dụng.

 

2

1.3 Nội dung
-Nghiên cứu, tham khảo tài liệu về bộ điều tốc cơ khí, động cơ dùng nhiên liệu sinh
học. Tập hợp tài liệu một cách cụ thể và logic.
- Chọn bộ điều tốc cơ khí có đặc tính kỹ thuật phù hợp.
-Thiết kế khung gá lắp đặt bộ điều tốc lên động cơ thành một tổng thể thống nhất.
-Tính toán tỉ số truyền và chọn dây đai truyền giữa bộ điều tốc –động cơ –máy phát
điện.
-Thiết kế bộ điều khiển từ bộ điều tốc sang cánh bướm ga động cơ.
-Cho vận hành hệ thống, khảo nghiệm bằng nhiên liệu xăng và Biogas ở các mức tải
khác nhau tại xưởng thực hành Công Nghệ Ôtô.
1.4 Kết quả
-Đã chế tạo khung gá cho toàn bộ hệ thống (Động cơ-bộ điều tốc-máy phát điện).
Hoàn thiện việc truyền động giữa bộ điều tốc-động cơ-máy phát điện. Hệ thống làm
việc đạt độ hiệu quả cao, khảo nghiệm đạt được những số liệu thông số kỹ thuật liên
quan như số vòng quay động cơ, mức tải, sự tác động của bộ điều tốc…..

 

3


Chương 2
TỔNG QUAN

2.1 Tìm hiểu về hệ thống tự động điều chỉnh tốc độ động cơ(Bộ điều tốc).
2.1.1 Khái niệm
Bộ điều tốc có vai trò rất quan trọng đối với động cơ Diesel, hệ thống các máy phát
điện và trong điều khiển đồng tốc cho nhiều động cơ. Tự động điều chỉnh tốc độ quay
động cơ theo thông số được đặt trước. Dựa theo nguyên tắc hoạt động của phần tử cảm

biến ta có điều tốc: Cơ khí, thuỷ lực, chân không, điện tử.
-Nguyên lý cảm biến cơ khí là cân bằng lực ly tâm của quả văng khi động cơ quay với
lực đàn hồi của lò xo điều tốc.
-Nguyên lý cảm biến chân không là cân bằng lực do dòng khí đi qua van hút chân
không tác động lên màng ép lò xo điều tốc
-Nguyên lý cảm biến thuỷ lực là cân bằng lực do áp suất dầu sinh ra khi hoạt động với
lực đàn hồi của lò xo điều tốc
-Nguyên lý cảm biến điện là cân bằng lực từ do máy phát điện một chiều cấp cho cuộn
cảm khi động cơ hoạt động với lực đàn hồi của lò xo điều tốc. Cảm biến điện tử thì
hiện đại hơn. Các tín hiệu điện của các phần tử cảm biến tạo ra chuyển tới bộ điện tử
trung tâm ECU để phân tích theo chương trình có sẵn, kết quả tính được tạo thành các
xung điều khiển chuyển tới bộ phận chấp hành điều khiển động cơ bước tác động vào
cần ga.
2.1.2 Nhiệm vụ chính của hệ thống điều chỉnh tốc độ động cơ (Bộ điều tốc).
-Điều khiển quá trình tăng tốc của động cơ sơ cấp khi khởi động máy.
-Ổn định tốc độ của động cơ sơ cấp (cũng là tần số của máy phát điện).

 

4


- Điều khiển công suất của máy phát điện nếu máy được hòa đồng bộ vào lưới điện.
- Giới hạn và bảo vệ động cơ sơ cấp khi các thông số nhiệt, cơ…của động cơ vượt quá
giới hạn cho phép.
Ngoài ra, tùy theo máy, mà có thể có thêm một số tính năng phụ khác.
2.1.3 Sơ đồ khối của hệ thống điều chỉnh tốc độ động cơ.

Hình 2.1: Sơ đồ cấu tạo các hệ thống điều chỉnh tự động tốc độ động cơ.
a)Dùng bộ điều tốc trực tiếp.

b)Dùng bộ điều tốc gián tiếp.
c)Dùng bộ điều tốc gián tiếp có bộ hằng tốc.

 

5


Hệ thống điều chỉnh tốc độ động cơ gồm 2 phần tử chính là: Động cơ và bộ điều
tốc.Trong bộ điều tốc gián tiếp lại có nhiều phần tử nhỏ là: Bộ cảm ứng, bộ khuyếch
đại và bộ hằng tốc. Trong hệ thống điều chỉnh tốc độ động cơ thì tốc độ góc (hoặc số
vòng quay ) của trục khuỷu động cơ là thông số điều chỉnh, còn bản thân động cơ là
đối tượng điều chỉnh của hệ thống.
Trên hình 2.1 giới thiệu sơ đồ nguyên lý hệ thống điều chỉnh tự động tốc độ động cơ.
Khung chữ nhật thể hiện phần tử của hệ thống, các mạch nối mạng các khung thể hiện
mối liên hệ giữa các phần tử và tạo thành một chuỗi mạch khép kín.
2.1.4 Phân loại bộ điều tốc.
Hiện nay có rất nhiều loại bộ điều tốc. Trên động cơ sử dụng loại điều tốc nào là tùy
thuộc vào loại động cơ, vào đặc điểm của máy công tác và yêu cầu của toàn bộ thiết bị.
Phân loại bộ điều tốc dựa vào các đặc điểm sau:
- Theo phần tử cảm ứng, người ta chia các bộ điều tốc của động cơ thành bốn loại:
Điều tốc cơ khí, điều tốc chân không, điều tốc thủy lực, điều tốc điện.
- Theo chế độ điều chỉnh, người ta chia thành: Bộ điều tốc một chế độ (điều tốc giới
hạn hoặc điều tốc chính xác), bộ điều tốc hai chế độ và bộ điều tốc nhiều chế độ.
- Theo sự liên kết: Điều tốc trực tiếp và điều tốc gián tiếp. Trong bộ điều tốc trực tiếp
thì phần tử cảm ứng được nối trực tiếp với cơ cấu điều khiển động cơ. Trong bộ điều
tốc gián tiếp thì phần tử cảm ứng điều khiển bộ khuếch đại được nối với cơ cấu điều
khiển động cơ.
- Theo tính chất liên kết của mối liên hệ ngược, người ta chia bộ điều tốc gián tiếp
thành ba loại: Điều tốc liên hệ ngược nối mềm (hay điều tốc hằng tốc), điều tốc liên hệ

ngược nối cứng và điều tốc liên hệ ngược hỗn hợp.
- Theo số phần tử cảm ứng, người ta chia thành: Điều tốc một xung, điều tốc hai xung.
- Theo phương pháp làm tăng độ chính xác của bộ điều tốc ở số vòng quay thấp, người
ta chia các bộ điều tốc thành ba loại: Điều tốc dùng nhiều lò xo tác dụng dần. Điều tốc
thay đổi độ nghiêng của lò xo và điều tốc thay đổi tỉ số truyền của cánh tay đòn.

 

6


2.1.5 Tìm hiểu một số bộ điều tốc thường gặp trên cơ sở phần tử cảm ứng.
2.1.5.1 Bộ điều tốc chân không.
-Sơ đồ cầu tạo của bộ điều tốc chân không:

Hình 2.2 : Bộ điều tốc chân không nhiều chế độ.
1. Bình lọc không khí.

9. Ngăn bên phải của bộ điều tốc.

2. Tay điều khiển tốc độ.

10. Lò xo điều tốc. .

3. Họng.

11. Lò xo.

4. Bướm gió.

12. Chốt tựa.

5. Đường ống hút của động cơ.

13. Vít điều chỉnh.

6. Nút kéo.

14. Ngăn bên trái của bộ điều tốc.

7. Thanh răng bơm cao áp.

15. Màng mỏng.

8. Lỗ thông với khí trời.

16. ống nối.

 

7


-Bộ điều tốc chân không thường sử dụng trên động cơ Diezen vận tải. Bộ điều tốc
chân không hoạt động theo quy luật biến thiên của độ chân không trong đường ống hút
theo số vòng quay của động cơ.
-Hoạt động: Trên hình 2.2 giới thiệu sơ đồ bộ điều tốc chân không nhiều chế độ. Trong
ống hút 5 của động cơ có đặt họng 3. Trong họng có bướm gió 4,vị trí của bướm gió
do tay đòn 2 điều khiển.Khi động cơ chạy, không khí qua bình lọc 1 và họng 3 đi vào
đường ống hút 5.

Màng 15 chia thân bộ điều tốc làm hai ngăn : Ngăn trái 14 và ngăn phải 9. Ngăn trái
14 ăn thông với họng 3 nhờ đường ống 16, còn ngăn phải thông qua lỗ 8 để ăn thông
với khí trời. Màng 15 vừa làm mặt tựa của lò xo 11 vừa được nối với thanh răng 7 của
bơm cao áp. Khi bướm gió nằm ở một 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 do đó làm thay đổi độ
chân không ở họng. Càng tăng số vòng quay của động cơ thì độ chân không trong
ngăn 14 càng lớn làm cho màng 15 càng ép lò xo 10 kéo thanh răng bơm cao áp sang
trái về phía giảm nhiên liệu. Nếu giảm số vòng quay của động cơ thì độ chân không sẽ
giảm theo và lò xo 10 sẽ đẩy màng 15 và thanh răng bơm cao áp sang phải về phía
tăng nhiên liệu. Mỗi vị trí của bướm gió do tay đòn 2 điều khiển sẽ tương ứng với một
chế độ tốc độ của động cơ. Càng mở rộng bướm gió thì chế độ tốc độ của động cơ
càng lớn. Lò xo 11 có tác dụng làm tăng độ ổn định của bộ điều tốc khi động cơ chạy
chậm ở chế độ không tải hoặc ít tải. Vít 13 dùng để điều chỉnh lực căng của lò xo 11.
Trong quá trình thanh răng bơm cao áp chuyển về phía giảm nhiên liệu, khi tới vị trí
nào đó, thanh răng sẽ tỳ lên chốt tựa 12 qua đó ép lò xo 11. Nếu chuyển về phía tăng
nhiên liệu thanh răng cũng sẽ tỳ lên chốt hạn chế lượng nhiên liệu lớn nhất. Nút kéo 6
dùng để cắt nhiên liệu khi tắt máy. Nút kéo nút 6 thanh răng sẽ ép các lò xo 10 và 11
chuyển về vị trí cắt nhiên liệu.
-Ưu điểm: Ưu điểm của bộ điều tốc chân không là cấu tạo đơn giản kích thước nhỏ,
lực dùng để điều khiển chế độ tốc độ động cơ tương đối nhỏ không có chi tiết mài mòn
v.v..Người ta thường lắp bộ điều tốc chân không trên các động cơ vận tải cao tốc hoạt
động trong một phạm vi tốc độ tương đối rộng, vì trong suốt phạm vi tốc độ ấy bộ điều

 

8


tốc chân không có thể dễ dàng đảm bảo độ không đồng đều như nhau, trong khi đó đối
với bộ điều tốc cơ giới nhiều chế độ thì rất khó thực hiện.

-Nhược điểm: Nhược điểm của bộ điều tốc chân không là phải lắp họng và lắp bướm
gió trên đường ống hút do đó đã làm giảm bớt 20%-30% tiết diện lưu thông của đường
ống, làm giảm hệ số nạp do đó làm giảm công suất của động cơ.
2.1.5.2 Bộ điều tốc thủy lực.
-Sơ đồ cấu tạo bộ điều tốc thủy lực:

Hình 2.3: Bộ điều tốc thủy lực.
A. Cần ga.

B. Trục then hoa.

C. Trục răng.

D. Dĩa.

E. Lò xo điều tốc.

F. Lò xo cầm chừng.

P. Mạch đến rô to.

O. Trục van định lượng .

T. Cần tắc máy.

 

9

-Hầu hết các bộ điều tốc thủy lực đều sử dụng áp suất phía sau bơm chuyển nhiên liệu
để điều chỉnh số vòng quay của động cơ.
-Hoạt động: Khi số vòng quay của động cơ cao thanh răng bơm cao áp mở rộng, áp
suất nhiên liệu cao, áp suất nhiên liệu qua van định lượng ép lò xo điều tốc đồng thời
tác động lên trục răng đẩy cần ga về phía giảm ga, từ đó giảm tốc độ động cơ. Khi tốc
độ động cơ giảm thì áp suất nhiên liệu giảm, trục răng lại kéo cần ga về phía tăng ga,
từ đó tăng tốc độ động cơ.
-Ưu điểm: Cấu tạo đơn giản, kích thước nhỏ, các chi tiết vận động đều được bôi trơn
tốt nên ít mòn.
-Nhược điểm: Hệ số lưu lượng tại van định lượng phụ thuộc vào độ nhớt của nhiên
liệu, mà độ nhớt lại thay đổi theo nhiệt độ, vì vậy nếu trạng thái nhiệt của động cơ thay
đổi sẽ thay đổi chế độ tốc độ và do đó làm số vòng quay điều chỉnh lớn nhất của động
cơ không ổn định. Nếu thùng nhiên liệu hoặc bị tắc đường ống từ thùng chứa tới bơm
chuyển nhiên liệu thì số vòng của động cơ sẽ tăng vọt lên và động cơ có thể tiếp tục sử
dụng nhiên liệu dự trữ trong bình lọc để chạy thêm một thời gian nữa.
2.1.5.3 Bộ điều tốc điện tử.
-Sơ đồ điều khiển:

Hình 2.4: Sơ đồ điều khiển của bộ điều tốc điện tử.

 

10


Bộ điều tốc điện tử dùng bộ vi mạch xử lý các thông số vị trị bàn đạp ga, vị trí thanh
răng, tốc độ động cơ sau đó tác động đến động cơ bước điều khiển cánh bướm ga.
-Thuật toán điều khiển bộ điều tốc điện tử theo sơ đồ sau:

Hình 2.5: Sơ đồ thuật toán điều khiển bộ điều tốc điện tử.

-Ưu điểm: Bộ điều tốc điện có độ chính xác cao, độ không đồng đều không lớn.
-Nhược điểm: Phức tạp, đòi hỏi độ chính xác trong tính toán, độ bền thấp khi tiếp xúc
với môi trường hoạt động liên tục, không đáp ứng tốt việc điều khiển bướm ga (độ
nhạy không cao).

 

11


2.1.5.4 Bộ điều tốc cơ khí.
♦ Bộ điều tốc cơ khí nhiều chế độ.
-Thường được lắp trên các thiết bị vận tải, trên bộ điều tốc này lắp các lò xo có biến
dạng ban đầu khác nhau.
- Cấu tạo và vai trò:

Hình 2.6: Bộ điều tốc cơ khí nhiều chế độ
1. Đĩa cam.

2. Trục dẫn động.

3. Bánh răng.

4. Trục bộ điều chỉnh.

5. Cần điều chỉnh.

6. Lò xo điều khiển.

7. Lò xo giảm chấn.

8. Cần dẫn hướng.

9. Cần căng.

10. Cần điều khiển.

11. Bạc(Ống trượt).

12. Quả tạ(Quả văng).

13. pittông bơm.

15. Điểm tựa A.

14. Van định lượng ( Vòng tràn).

16. Điểm tựa D.
+Bánh răng trục cơ cấu điều chỉnh và giá đỡ quả văng quay 1,6 lần trong một vòng
quay của bánh răng trục dẫn động.

 

12


+Có bốn quả văng trên giá đỡ. Các quả văng này nhận biết tốc độ góc của trục bộ điều
chỉnh nhờ lực ly tâm và bạc bộ điều chỉnh (ống trượt) sẽ truyền lực ly tâm này đến cần
điều khiển.
+Độ căng của lò xo điều khiển thay đổi theo tải (đồng nghĩa với mức độ đạp chân ga).

+Lò xo giảm chấn và lò xo không tải tránh cho bộ điều chỉnh hoạt động giật cục bằng
cách tỳ nhẹ vào cần căng và cần điều khiển khi chúng dịch chuyển sang phải (nghĩa là
theo hướng giảm lượng phun).
+Cụm cần bộ điều chỉnh sẽ điều chỉnh vị trí của van định lượng theo tốc độ động cơ và
theo tải. Nó bao gồm cần dẫn hướng và cần điều khiển và cần căng, những cần này
được nối tại điểm tựa ( điểm tự do). Cần hướng dẫn còn có thêm một điểm tựa ( điểm
cố định vào vỏ bộ điều chỉnh).
♦ Các nguyên lý hoạt động của bộ điều tốc cơ khí.

Hình 2.7 A (Chế độ khởi động).
1. Quả văng chưa bung ra.

 

2. Vành tràn chưa dịch chuyển.

13


 

Hình 2.7 B (Chế độ không tải).
3. Quả văng bung ra do lực ly tâm

4. Điểm tựa chưa tác động.

đẩy bạc dịch chuyển sang phải.

 

Hình 2.7 C (Chế độ đầy tải).
5. Vành tràn dịch chuyển sang phải.

6. Điểm tựa tác động vào vành tràn.

Hình 2.7: Các nguyên lý hoạt động của bộ điều tốc cơ khí.

 

14


-Khởi động: (Hình 2.7.A)
Khi đạp chân ga, cần điều chỉnh sẽ dịch chuyển về vị trí đầy tải. Vì vậy cần căng bị
kéo bởi lò xo điều khiển đến tận khi nó tiếp xúc với vấu chặn. Do động cơ vẫn chưa
hoạt động, các quả văng không dịch chuyển và cần điều khiển bị đẩy tỳ lên bạc bởi sức
căng lò xo khởi động vì thế các quả văng vẫn ở vị trí đóng hoàn toàn .Cùng lúc đó, cần
điều khiển quay ngược chiều kim đồng hồ quanh điểm tựa A và đẩy vòng tràn đến vị
trí khởi động. Phun cực đại. Nhờ đó lượng nhiên liệu cung cấp cần thiết cho động cơ
để khởi động.
-Không tải : (Hình 2.7.B)
Sau khi động cơ đã khởi động, chân ga nhả và cần điều chỉnh quay về vị trí không tải.
Ở vị trí này lò xo điều khiển tự do hoàn toàn nên nó không kéo cần căng. Vì vậy, ngay
cả ở tốc độ thấp, các quả văng bắt đầu mở ra. Nó làm cho bạc dịch sang phải, đẩy cần
điều khiển và cần căng sang phải chống lại sức căng các lò xo khởi động, không tải và
giảm chấn.Vì vậy cần điều khiển quay theo chiều kim đồng hồ quanh điểm tựa A, đẩy
van định lượng đến vị trí không tải.
-Đầy tải : (Hình 2.7.C)
Khi đạp chân ga, cần điều chỉnh dịch đến vị trí đầy tải và sức căng của lò xo điều
khiển trở nên lớn hơn ( vì vậy lò xo giảm chấn sẽ bị ép lại hoàn toàn). Do đó cần căng

sẽ tiếp xúc với vấu chặn và đứng im. Hơn nữa, khi cần điều khiển bị đẩy bởi bạc, nó
tiếp xúc với cần căng nên van định lượng được giữ ở vị trí đầy tải.
Khi vít đặt đầy tải ( để điều chỉnh lượng phun khi đầy tải ) quay theo chiều kim đồng
hồ quanh điểm tựa D nên cần điều khiển ( gắn với điểm A) sẽ cũng quay ngược chiều
kim đồng hồ quanh điểm A, đẩy van định lượng theo hướng tăng lượng phun.
-Tốc độ cực đại:
Khi tốc độ động cơ tăng với tải đầy, lực ly tâm của các quả văng dần dần trở nên lớn
hơn lực căng của lò xo điều khiển. Vì vậy cần căng và cần điều khiển cùng quay theo
chiều kim đồng hồ quanh điểm tựa A, do đó đẩy van định lượng sang trái, giảm lượng
phun để ngăn động cơ chạy quá nhanh.
♦Nguyên lí điều tốc ly tâm.
Một ứng dụng kinh điển của lực ty tâm trong cơ khí là bộ điều tốc ly tâm.

 

15


3

1

4

2

5

Hình2.8: Sơ đồ nguyên lý điều tốc ly tâm.
1. Quả văng.

2. Puly truyền động từ động cơ.

3. Ống trượt.

4. Cần điều khiển.

5. Cánh bướm ga.

Khi tốc độ quay của động cơ tăng, các quả văng (miêu tả trong hình vẽ) chịu lực ly
tâm lớn hơn, văng xa ra hơn và khép lại đường ống nhiên liệu của động cơ (hoặc, một

 

16