Bộ điều tốc là gì? Cấu tạo và nguyên lý bộ điều tốc động cơ

Tác dụng bộ điều tốc:
Trên động cơ diesel nếu muốn ổn định vận tốc của trục khuỷu ở một tốc độ nào đó khi chúng ta giữ cố định cần ga thì phải tăng thêm nhiên liệu khi mức tải của động cơ tăng lên đột xuất. Trong trường hợp mức tải giảm đột xuất động cơ trở nên nhẹ, tốc độ trục khuỷu tăng lên thì phải giảm bớt nhiên liệu phun vào xy lanh động cơ. Vì vậy trên các bơm cao áp phải trang bị bộ điều tốc để ổn định vận tốc của động cơ theo chế độ tải trọng.

I. NHIỆM VỤ, YÊU CẦU VÀ PHÂN LOẠI BỘ ĐIỀU TỐC

1. Nhiệm vụ 

- Bộ điều tốc có nhiệm vụ duy trì vận tốc ổn định cho trục khuỷu động cơ trong khi cần ga cố định và mức tải thay đổi tăng, giảm đột xuất hay liên tục. Ổn định được mọi tốc độ theo yêu cầu làm việc ở các chế độ khác nhau. Giới hạn được vận tốc tối đa của trục khuỷu tránh hư hỏng cho động cơ.

2. Yêu cầu

- Bộ điều tốc phải hoạt động linh hoạt không làm cản trở việc cắt nhiên liệu, tắt máy.

- Lực tác động phải đủ lớn thắng sức cản cơ khí của hệ thống truyền động để ổn định vận tốc trục khuỷu kịp thời khi có sự thay đổi tải.

3. Phân loại

Bộ điều tốc sử dụng trên động cơ diesel thông thường có ba loại sau:

- Bộ điều tốc cơ khí, tác dụng nhờ lực ly tâm.

- Bộ điều tốc chân không, hoạt động nhờ sức hút của pít tông động cơ.

- Bộ điều tốc thủy lực, hoạt động nhờ áp suất nhiên liệu chuyển vận trong bơm cao áp.

II. CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA BỘ ĐIỀU TỐC 

1. Cấu tạo và hoạt động của bộ điều tốc cơ năng đa chế (nhiều chế độ)

Bộ điều tốc cơ khí nhiều chế độ đảm bảo cho động cơ làm việc ổn định ở bất kỳ một chế độ tốc độ nào (từ nmin đến nmax)

a) Sơ đồ cấu tạo bộ điều tốc cơ khí nhiều chế độ

 Sơ đồ cấu tạo gồm có quả văng, lò xo điều tốc, tay đòn (cần), nối với thanh răng của bơm cao áp. Muốn tăng hoặc giảm tốc độ hoạt động của động cơ chỉ cần thay đổi  lực căng của lò xo điều tốc, ép lò xo điều tốc càng căng tốc độ động cơ càng cao. Người ta thường dùng truyền động bánh răng đảm bảo tốc độ trục bộ điều tốc cao hơn trục cam bơm cao áp nhờ đó có thể dùng quả văng nhỏ với kích thước và trọng lượng bé mà vẫn có lực lớn để kéo thanh răng.

b) Nguyên lý hoạt động

 Đạp bàn đạp ga sẽ làm tăng lực căng của lò xo bộ điều tốc, động cơ làm việc ổn định ở tốc độ lớn hơn. Lúc ấy nếu tốc độ động cơ tăng lên do giảm tải bên ngoài sẽ làm tăng lực ly tâm của hai quả văng lớn hơn so với lực ép lò xo khiến khớp trượt bị đẩy sang phải qua tay đòn kéo thanh răng về phía giảm nhiên liệu. Nếu tốc độ của động cơ giảm, lực ly tâm của hai quả văng giảm xuống nhỏ hơn lực ép của lò xo bộ điều tốc, lò xo đẩy khớp trượt về phía bên trái thông qua tay đòn kéo thanh răng về phía tăng nhiên liệu thực hiện nhiệm vụ điều chỉnh tốc độ của động cơ. Để giảm tốc độ xe, nhả bàn đạp ga, lực căng của lò xo bộ điều tốc giảm khớp trượt bị đẩy sang phải kéo thanh răng về phía giảm nhiên liệu tốc độ động cơ giảm. Bộ điều tốc tiếp tục hoạt động để điều chỉnh tốc độ của động cơ tại vị trí cố định bàn đạp ga.

Bộ điều tốc cơ khí được sử dụng nhiều vì đơn giản, bảo dưỡng dễ dàng, Bộ điều tốc thường được lắp trên bơm cao áp. 

2. Bộ điều tốc chân không

   Bộ điều tốc chân không hoạt động nhờ sự thay đổi chân không hay nhờ sức hút trong ống khuyếch tán của ống góp hút. Bộ điều tốc được lắp trên bơm cao áp tập trung (bơm PE). 

   a) Cấu tạo của bộ điều tốc chân không gồm có màng gắn vào đầu thanh răng màng chia buồng điều tốc thành hai buồng A và B. Buồng A thông với áp suất khí trời, buồng B thông với ống khuyếc tán hút không khí nhờ ống nối mềm lò xo điều tốc luôn luôn đẩy màng và thanh răng bơm cao áp về phía cung cấp nhiên liệu tối đa (phía trái). Nút kéo tắt máy tác động trực tiếp lên thanh răng kéo thanh răng về phía phải để cắt nhiên liệu.

   Độ chân không hay sức hút trong buồng chân không thay đổi tùy theo vị trí cánh bướm gió trong ống khuyếch tán và vận tốc trục khuỷu động cơ. Nếu tác động vào cần ga mở rộng cánh bướm gió, sức hút ở buồng chân không sẽ yếu. Ngược lại nếu đóng nhỏ cánh bướm gió sức hút trong buồng chân không lại tăng lên. Dựa trên nguyên lý này, bộ điều tốc chân không hoạt động điều chỉnh tốc độ động cơ ở mọi tốc độ khác nhau.

   b) Nguyên tắc hoạt động của bộ điều tốc chân không 

  Khi mở lớn cánh bướm gió 

   Trong khi động cơ đang hoạt động với tốc độ thấp, ta ấn bàn đạp đạp ga cánh bướm gió sẽ mở lớn, sức hút trong buồng chân không giảm lò xo thắng sức hút đẩy màng và thanh răng qua phía trái làm tăng lượng nhiên liệu cung cấp của bơm để tăng tốc độ và tăng công suất cho động cơ. Khi sức hút nơi buồng chân không cân bằng với sức căng lò xo màng và thanh răng sẽ ổn định ở vị trí tăng thêm lượng nhiên liệu cần thiết cho vòi phun.

   Khi động cơ đang hoạt động muốn giảm tốc độ ta nhả bàn đạp ga, bướm gió sẽ đóng bớt đường ống hút sức hút trong buồng chân không sẽ tăng lớn hơn sức căng của lò xo  kéo màng và thanh răng về phía bên phải giảm bớt lượng nhiên liệu cung cấp của bơm cao áp, tốc độ động cơ giảm xuống.

Trong trường hợp cánh bướm gió cố định, mức tải giảm đột xuất vì một lý do nào đó động cơ trở nên nhẹ và tốc độ của trục khuỷu sẽ tăng vọt lên. Lúc này sức hút ở trong buồng chân không tăng mạnh nên kéo màng và thanh răng về phía giảm nhiên liệu. Khi đạt được sự cân bằng giữa sức hút và sức căng lò xo màng sẽ giữ ổn định ở mức giảm ga mới tốc độ động cơ không tăng lên nữa.

Trường hợp cánh bướm gió cố định, mức tải động cơ tăng lên vận tốc trục khuỷu sẽ giảm xuống, sức hút trong buồng chân không giảm lò xo đẩy màng và thanh răng về phía bên trái, tăng thêm lượng nhiên liệu cung cấp của bơm và tăng vận tốc của trục khuỷu lên ổn định tốc độ như cũ, đảm bảo công suất cần thiết cho mức tải mới.

  Muốn tắt máy ta kéo nút tắt máy làm thanh răng dịch chuyển về phía về phía tận cùng bên phải, ép lò xo lại bơm ngừng cung cấp nhiên liệu.

   Bộ điều tốc chân không thường được sử dụng trên động cơ diesel công suất nhỏ và trung bình.

III. NỘI DUNG BẢO DƯỠNG BỘ ĐIỀU TỐC

    - Làm sạch bên ngoài bộ điều tốc.

    - Tháo rời và làm sạch các chi tiết của bộ điều tốc. 

    - Kiểm tra các chi tiết của bộ điều tốc.

    - Lắp và điều chỉnh bộ điều tốc.