Chương 3
ĐẶC TÍNH HẠN CHẾ VÀ CÁC TRƯỜNG HỢP CÓ THỂ QUÁ TẢI CỦA
ĐCĐT TÀU QUÂN SỰ
3.1. Phạm vi tải cho phép lâu dài của ĐCĐT tàu quân sự
3.1.1. Sự cần thiết phải giới hạn phạm vi cho phép lâu dài của ĐCĐT tàu quân sự
Phạm vi làm việc của ĐCĐT nói chung là miền giới hạn bởi: trục hoành (n),
các đường vuông góc với trục hoành đi qua các điểm tốc độ vòng quay nhỏ nhất
và tốc độ vòng quay cực đại, và đường đặc tính ngoài.
Các động cơ tàu quân sự (động cơ chính) dùng để quay chân vịt cố định bước và
chân vịt biến bước, tạo ra lực đẩy để tàu chuyển động thực hiện các nhiệm vụ đảm
bảo tính năng kỹ chiến thuật của tàu.
- Các ĐCĐT tàu quân sự quay chân vịt có bước cố định được sử dụng trong một
phạm vi tải và vòng quay rộng theo đặc tính chân vịt. Đặc tính chân vịt không cố định
mà phụ thuộc vào: trạng thái vỏ tàu, lượng chiếm nước và các điều kiện hoạt động, sẽ
thay đổi từ chân vịt “nhẹ” đến chân vịt “nặng”.
- Các động cơ quay chân vịt biến bước được khai thác theo các đặc tính tải
trong phạm vi rộng của các mô men xoắn.
- Một trong những đặc điểm khai thác ĐCĐT tàu quân sự là khả năng quá tải ít
hoặc nhiều, hậu quả của chúng có thể làm:
+ Tăng các ứng suất nhiệt và cơ khí;
+ Tăng sự mài mòn các chi tiết;
+ Làm gãy và thậm chí làm hư hỏng động cơ trước thời hạn.
- Trong phạm vi rộng của tải và số vòng quay ở một số chế độ không bảo đảm
được sự hình thành khí hỗn hợp và chất lượng của quá trình công tác, ví dụ ở các
vòng quay và tải nhỏ. Làm việc lâu dài ở các chế độ này có thể dẫn đến:
+ Việc tăng cường tạo muội than;
+ Phá huỷ quá trình bôi trơn;
+ Cuối cùng làm hư hỏng động cơ trước thời hạn.
Sự làm việc bền vững của động cơ tàu quân sự sẽ hoàn toàn được bảo đảm chỉ
trong trường hợp nếu các ứng suất nhiệt và cơ khí của các chi tiết không vượt quá các
giá trị giới hạn và chất lượng của quá trình công tác hoàn toàn tốt.

1
2
3
6
5
4
N
eđm
n
n
đm
N
ema
x
n
max
N
e
5. Đặc tính ngoài của động cơ: theo hành trình có ích cực đại của van trượt.
6. Đặc tính chân vịt.
Các đường 1, 2, 3, 4 tạo nên vùng cho phép làm việc lâu dài, hay phạm vi bên
trong nó cho phép động cơ làm việc lâu dài trong giới hạn tuổi thọ được nhà máy chế
tạo quy định. Vượt ra ngoài phạm vi này động cơ sẽ bị quá tải, sự tiến triển của quá
trình công tác sẽ không được đáp ứng.
Các đặc tính hạn chế được nhà máy chế tạo quy định phụ thuộc vào các đặc
điểm kết cấu của từng động cơ và các sơ đồ tăng áp. Tiêu chuẩn cơ bản để quy định
các đặc tính hạn chế là các chỉ tiêu tải trọng cơ khí, các chỉ tiêu của trạng thái nhiệt và
chất lượng tiến triển của quá trình công tác, có nghĩa là các điều kiện và chất lượng
phun nhiên liệu, hình thành khí hỗn hợp và cháy.
Nhà máy chế tạo quy định đặc tính hạn chế dựa chủ yếu vào kết quả thử tại giá

của động cơ, cường độ cơ khí của nó, trạng thái nhiệt của các chi tiết và cả chất lượng
của quá trình công tác. Những chỉ tiêu này được gọi là chỉ tiêu chặn.
Những chỉ tiêu chặn được dùng để hạn chế và kiểm tra tải của động cơ bao
gồm:
- Tiêu hao nhiên liệu cho chu trình, ;
- Mô men xoắn có ích, M
e
;
- Áp suất có ích trung bình, P
e
;
- Áp suất cháy cực đại (áp suất cực đại của chu trình), P
z
;
- Nhiệt độ của khí thải, T
th
;
- Hệ số dư lượng không khí, α;
- Số vòng quay của tuabin máy nén, n
K
;
- Nhiệt độ các chi tiết nhóm pittông, T
pt
.
3.2. Các phương pháp khác nhau để hạn chế tải của động cơ ở số vòng quay thấp
3.2.1. Hạn chế tải của động cơ theo lượng nhiên liệu cấp cho chu trình
Phương pháp đơn giản nhất để hạn chế
tải của động cơ là đặt mốc giới hạn trên cần
dẫn động thanh răng bơm cao áp lượng nhiên
,%

phần của máy tăng áp, áp suất tăng áp. Ta xem các chỉ tiêu của cường độ nhiệt và cơ
khí sẽ thay đổi như thế nào theo đặc tính ngoài của các động cơ tăng áp và không
tăng áp. Trong tất cả các trường hợp xem như vòng quay của động cơ giảm bắt đầu từ
điểm của chế độ định mức hoặc cực đại.
1. Động cơ không tăng áp
Cường độ cơ khí của động cơ không tăng áp, làm việc theo đặc tính ngoài với sự
giảm vòng quay sẽ tăng lên một ít. Điều này được giải thích bằng việc tăng P
Z
do hậu
quả tăng giai đoạn cháy trễ τ
i
và trong một loạt trường hợp tăng suất nhiên liệu cấp
cho chu trình .Việc tăng một ít giai đoạn cháy trễ khi giảm số vòng quay theo
đặc tính ngoài được giải thích bằng sự giảm hiện tượng xoáy lốc, áp suất P
C
và nhiệt
độ của không khí nạp T
C
ở cuối quá trình nén. Đối với động cơ hai kỳ việc giai đoạn
cháy trễ, cường độ cơ khí được bổ sung thêm do việc giảm các lực quán tính của các
khối lượng chuyển động tịnh tiến nên đưa đến làm tăng nhanh hơn cường độ cơ khí.
Sự thay đổi suất nhiên liệu của chu trình
phụ thuộc vào số vòng quay khi cố định thanh
răng bơm nhiên liệu được xác định bằng kiểu
T
1,0
0,8
0,6
0,4
40 60 80 100 n(%)

Trạng thái nhiệt của các chi tiết và cường
độ nhiệt của động cơ không tăng áp khi làm
việc theo đặc tính ngoài khi giảm số vòng quay
được xác định bằng đặc trưng thay đổi suất tiêu
hao nhiên liệu cho chu trình, hệ số dư lượng
không khí và các yếu tố khác.
Về đặc trưng thay đổi hệ số dư lượng không khí dễ dàng suy luận theo công thức:
(3.1)
f
b
- Diện tích van trượt của bơm cao áp;
h
b
- Hành trình của van trượt;
γ
nl
- Khối lượng riêng của nhiên liệu;
η
b
- Hiệu suất của bơm nhiên liệu;
λ
2,0
1,0
500 600 700 n (v/ph)
Hình 3.5. Sự phụ thuộc của P
z
,
Pmax và λ của động cơ không
tăng áp theo đặc tính ngoài
P

vòng quay tốc độ tăng áp suất λ và do đó tác dụng động học của lực P
Z
tăng. Điều này
gây tác dụng không tốt đén sức bền của các ổ đỡ.
Khi phân tích sự thay đổi của cường độ cơ khí của động cơ có tăng áp theo đặc
tính ngoài cần phải chú ý đến giá trị áp suất tăng áp, kiểu và những đặc điểm kết cấu
của chúng thiết bị tăng áp. Đối với các động cơ có giá trị tăng áp suất không lớn và cả
trung bình, cường độ cơ khí có thể tăng khi giảm số vòng quay theo đặc tính ngoài.
Trên hình 3.6 giới thiệu sự thay đổi các chỉ số của động cơ hai kỳ (P
K
= 1,53 kG/cm
2
).
Khi làm việc theo đặc tính ngoài, giảm số vòng quay áp suất cháy cực đại P
z
thực tế giữ nguyên không đổi và thậm chí giảm xuống một ít. Giá trị
quyết định cường độ cơ khí của nhóm tay quay thanh truyền tăng lên do P
j
giảm.
Nếu động cơ được trang bị tua bin - máy nén điều chỉnh thì số vòng quay của tua
bin - máy nén làm việc theo đặc tính ngoài có thể giữ nguyên trong một giới hạn cho
trước bằng cách tăng áp suất khí trước tua bin. Áp suất tăng áp có thể giữ ở mức
tương đối cao nhưng mặt khác lại làm tăng cường độ cơ khí của động cơ làm việc
theo đặc tính ngoài.
Việc tăng cường độ cơ khí của động cơ như vậy khi giảm số vòng quay theo đặc
tính ngoài có thể thực hiện được bằng cách sử dụng thiết bị đặc biệt để giảm góc
phun sớm của nhiên liệu.
Việc thay đổi nhiệt độ của các chi tiết và cường độ nhiệt của động cơ có tăng áp
khi làm việc theo đặc tính ngoài được quyết định chủ yếu bằng sự thay đổi áp suất
tăng áp và tăng thời gian trao đổi nhiệt trong xy lanh động cơ khi giảm số vòng quay

,(kG/cm
2
)
1,1
T
th
,
0
C
380
360
340
α
2,0
1,8
1,6
400 500 600 700 800 n
(v/ph)
Hình 3.6. Sự thay đổi các chỉ tiêu của động cơ điêden
hai kỳ tăng áp làm việc theo đặc tính ngoài
N
e
M
e
P
z
T
th
α
Σ

τ
max
= , kG/cm
2
(3.2)
W
P
- Mô men cản độc cực của trục khuỷu.
Đặc tính hạn chế M
e
= const trong hệ trục toạ độ N
e
- n là một đường thẳng đi
qua gốc toạ độ và điểm xác định chế độ làm việc định mức (hình 3.7).
Đặc tính này chủ yếu để hạn chế công
suất của động cơ ở các chế độ làm việc bộ
phận so với đặc tính ngoài và chỉ dùng cho
các động cơ có giá trị áp suất tăng áp nhỏ (đến
1,3 ÷ 1,5 kG/cm
2
). Trong các động cơ cường
hoá, khi số vòng quay giảm áp suất tăng áp và
suất tiêu hao không khí nạp của chu trình
cung giảm. Để giữ nguyên hệ số nạp cần giảm
M
C
và chỉ trong một số đoạn cho phép hạn
chế theo M
e
= const.

N
e
(%)
n(%)
0 20 40 60 80
100
100
80
60
40
20
Hình 3.7. Hình dáng các đặc tính
hạn chế của động cơ điêden
Chế độ làm việc của
động cơ ở hành trình
tiến (vg/ph)
Nhiệt độ khí thải lấy trung bình
cho 4 Block (
0
C)
áp lực dầu
trong lực kế
(kG/cm
2
)
Áp lực dầu
trong lực kế
(kG/cm
2
)

khí thải là chỉ tiêu gián tiếp của trạng thái nhiệt của các chi tiết động cơ, và áp suất
cháy cực đại là chỉ tiêu gián tiếp của ứng suất cơ khí. Các chỉ tiêu này dễ dàng đo
được trong các điều kiện dưới tàu, do vậy đã được dùng rộng rãi làm các chỉ tiêu hạn
chế. Nếu P
Z
không vượt quá giá trị cho phép giới hạn thì các ứng suất cơ khí trong
các chi tiết không đạt được giá trị cho phép giới hạn của mình. Tương tự, nếu nhiệt
độ khí thải không đạt được giá trị cho phép giới hạn thì trong đa số các trường hợp,
nhiệt độ nhóm pit tông cũng không vượt quá các mức cho phép giới hạn.
Khi hạn chế tải động cơ theo T
r
và P
Z
cần thấy được rằng các chỉ tiêu này cũng
phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác như: góc phun sớm nhiên liệu, các điều kiện ngoài...
Do vậy, khi hạn chế theo các chỉ tiêu trên phải coi rằng động cơ đã được điều chỉnh,
góc phun sớm nhiên liệu đã đặt đúng, thiết bị nhiên liệu chính xác, các chi tiết động
cơ không bị mòn nhiều, động cơ được khai thác trong các điều kiện khí hậu tiêu
chuẩn và có các giá trị quy định của độ giảm áp trước cửa nạp và cản áp trên đường
thải.
Các thông số hạn chế đã nêu thường được cho dưới dạng các giá trị giới hạn
cho mọi chế độ làm việc - các bảng (xem bảng 3.1), hoặc dưới dạng các đường cong
biểu thị các giá trị giới hạn ứng với các vòng quay khác nhau. Ta tham khảo các tài
liệu khai thác các động cơ sử dụng trên tàu Hải quân.
3.3. Đặc điểm sử dụng các đặc tính hạn chế và các thông số giới hạn trong khai thác
ĐCĐT tàu quân sự
Đặc tính hạn chế kể cả đặc tính ngoài hoàn toàn là đường quy ước. Trong đa số
các trường hợp không có biện pháp kết cấu nào hạn chế sự chuyển tiếp vào đặc tính
hạn chế, do vậy trong thời gian khai thác động cơ tàu quân sự không thể tránh khỏi
quá tải trong thời gian ngắn. Sự quá tải có thể xảy ra sau khi tàu tăng tốc, trong thời