Chương 4 KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ ĐIỆN TÀU QUÂN SỰ

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 P
b
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 8
0
trước điểm chết trên hoặc vào đầu hành trình sinh
công 0 đến 15
0
sau điểm chết trên.
Khi khởi động động cơ bằng không khí nén, tốc độ quay trục khuỷu n
kđ
(ở nhiệt
độ động cơ, nhiệt độ dầu và môi trường cụ thể) phụ thuộc vào áp suất không khí trong

bình khởi động P
b
, còn thời hạn quay τ
kd
và sự thay đổi n
kđ
= f(τ
kđ
) khi P
b
= const
phụ thuộc vào dung tích bình khí khởi động V
b
. Dung tích của bình khí càng lớn thì
thời gian có thể quay động cơ bằng khí nén càng lớn.
Trên hình 4.1 và 4.2 chỉ ra Sự phụ thuộc của tốc độ trục khuỷu vào thời gian
khởi động và áp suất khí khởi động đối với động cơ 12ЧН18/20 theo kết quả đo được
của ЦНИДИ.
n(v/ph)
τ (s)
1
3
5
2
4
6
26
0
24
0

22
0
20
0
18
0
16
0
14
0
12
0
10
0
80
60
40
20
0
4 8 12 16 20 24 28 32
36 40
Hình 4.1. Sự phụ thuộc của tốc
độ trục khuỷu vào thời gian khởi
động động cơ 12ЧН18/20
P
b
(kG/cm
2
)
τ (s)

1
2
3
4
12
0
11
0
10
0
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
4 8 12 16 20 24 28 32
36 40
Hình 4.2. Sự phụ thuộc của áp
suất khí trong bình vào thời gian
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 P
b
= 120 kG/cm
2

, V
b
= 410 lít và khi P
b
= 120 kG/cm
2
, V
b
= 40 lít ở điều kiện
nhiệt độ t = +50
0
C; đường 3 và đường 4 1à khi P
b
= 120 kG/cm
2
, V
b
= 410 lít và khi P
b
= 120 kG/cm
2
, V
b
= 40 lít ở điều kiện nhiệt độ t = +5
0
C; đường 5 và đường 6 1à khi
P
b
= 80 kG/cm
2

, V
b
= 234 lít và khi P
b
= 80 kG/cm
2
, V
b
= 40 lít ở điều kiện nhiệt độ t
= +5
0
C.
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.
Các đường cong trên đồ thị hình 4.2 được giải thích như sau: đường 1 là khi V
b
=
410 lít, đường 2 là khi V
b
= 234 lít, đường 3 là khi V
b
= 40 lít, đường 4 là khi V
b
=
410 lít ở điều kiện nhiệt độ t = +5
0

C; đường 4 là thay đổi áp suất khí khởi động lần
đầu khi V
b
= 410 lít.
Các tốc ký khởi động động cơ ở các nhiệt độ khác nhau được giới thiệu trên hình
4.3. Khi nhiệt độ +50
0
C, thời gian quay động cơ τ
kđ
bằng không khí
nén ở lần khởi động đầu tiên là 0, 6
giây, khi +30
0
C thì τ
kđ
= 2 giây,
còn khi +15
0
C thì τ
kđ
= 20 giây. Khởi
động lần đầu động cơ nguội cần phải
sửe dụng các bình khí với áp suất
cực đại vào hệ thống khởi động.
26
0
24
0
22
0

20
0
18
0
16
0
14
0
12
0
10
0
80
60
40
20
0
n(v/ph)
1000
900
800
700
600
500
400
300
200
100
0
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22

τ (s)
n
1
n
2
n
3
1
2 3
Hình 4.3. Các tốc ký khởi động
động cơ 12? ? 18/20 khi
P
b
= 120 kG/cm
2
, V
b
= 40 lít
1- Khi t = +50
0
C; 2- Khi t = +30
0
C;
3- Khi t = +15
0
C
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 P
min
còn có thể khởi động động cơ khi máy
nóng +50 đến +60
0
C là P
min
= 12 - 15 kG/cm
2
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/cm
2
).
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:
Q
kđ
= (4.1a)
Trong đó:
V
b
- Dung tích bình khí, lít;
P
b1
, P
b2
- Áp suất khí trong bình trước và sau khởi động (kG/cm
2
);

P
0
- Áp suất khí quyển (kG/cm
2
);
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 U
b
và cường độ dòng điện trong cuộn dây phần ứng của của động cơ điện khởi
động I
a
.
n
kđ
= (4.1b)
Trong đó:
U
b
= E
b0
- - Điện áp trên các cực của ắc quy, khi khởi động sự
thay đổi U
b
phụ thuộc vào cường độ dòng điện phóng I
a

, điện trở trong ắc quy R
b
và
số đôi cực p;
R
đcđ
- Điện trở của động cơ điện khởi động;
R
dn
- Điện trở của dây nối;
n
đcđ
- 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 I
a
khi khởi
động phụ thuộc vào nhiệt độ động cơ và dầu bôi trơn. Biến thiên cường độ I
a
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 U
b
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 = 10
0
C, còn các đường 2 là khi t = 40

0
C. 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 I
a
càng lớn, vì vậy
lần khởi động thứ nhất động cơ nguội cần phải dùng các ắc quy đấu song song. Số ắc
quy đấu song song càng lớn thì sụt thế càng nhỏ, thời gian quay động cơ và số lần
khởi động càng lớn.
τ (s)
0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2
1,4, 1,6 1,8
I
a
1400
1300
1200
1100
1000
900
800
700
600
500
400
300
200
100
0

Hình 4.4. Sự phụ thuộc của I
a
và
n
kđ
vào thời gian khi khởi động
động cơ bằng động cơ điện
1
2
1
2
900
800
700
600
500
400
300
200
100
n
(v/ph)
n
I
a
U
b

(V)
25

20
15
10
5
0
1
2
3
24V
0,2 0,4 0,6 0,8 1,0
1,2 1,4 1,6 τ(s)
Hình 4.5. Sự phụ thuộc của điện
áp vào thời gian khi khởi động
động cơ bằng động cơ điện
Trước khi khởi động động cơ, sấy nóng động cơ đến +30 đến +40
0
C, 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 +8
0
C và
dầu +20
0
C, 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 n
kđ
(không lớn hơn 0,2n
đm
);
- Nhiệt độ vách xi lanh, nắp máy và pit tông thấp. Thậm chí khi sấy nóng sơ bộ
động cơ đến +40
0
C, 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
n
kđ
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: