Phân tích đặc điểm cấu tạo, tính năng kỹ thuật và sử dụng họ động cơ Diesel tàu thủy hiệu S70MC-C của hãng ManB&W

Lun vn tt nghip SVTH : Hong Vit
-Trang 1 -

LễỉI NOI ẹAU !
Ngy nay cựng vi s phỏt trin ca nn khoa hc k thut, nn cụng nghip úng
tu nc ta ang cú nhng bc phỏt trin mnh m. Chỳng ta ó úng v h thy thnh
cụng nhng con tu vi ti trng hng chc ngn tn v ang bt tay vo vic úng
nhng con tu ti trng lờn n hng trm nghỡn tn.
V cng chớnh vỡ lớ do ú m yờu cu nm vng v c im cu to cng nh tớnh
nng k thut, vic vn hnh, bo dng v sa cha cỏc ng c cú cụng sut ln c
trang b trờn tu l rt quan trng. Nhm mc ớch tip cn v lm quen vi cỏc loi
ng c mi hin nay qua ú cú th hiu rừ hn v c im cu to cng nh tớnh
nng k thut ca chỳng em mnh dn nhn ti: Phõn tớch c im cu to, tớnh
nng k thut v s dng h ng c Diesel tu thy hiu S70MC-C ca hóng
ManB&W .
Cho ỏn tt nghip vi ni dung thc hin l:
1. ng c Diesel 2 k v h ng c S70 MC-C.
2. Phõn tớch c im cu to ca h ng c S70MC-C.
3. Phõn tớch tớnh nng k thut v s dng h ng c S70 MC-C.
4. Nhn xột v tho lun.
Vi nhng ni dung trờn sau hn ba thỏng nghiờn cu tỡm hiu vi s n lc ca bn
thõn cựng vi s hng dn tn tỡnh ca thy ThS. Dng T Tiờn, em ó hon thnh
ti nghiờn cu ca mỡnh theo ỳng thi gian v ni dung qui nh.
Tuy nhiờn trong quỏ trỡnh tỡm hiu vn em cũn hn ch v mt kin thc, mt
khỏc nhng ti liu v loi ng c ny khụng nhiu (ch cú c ti liu chuyờn sõu
khi ó mua ng c ca hóng, nu mua riờng ti liu chuyờn sõu thỡ giỏ rt cao) v ti
liu a phn l ting Anh nờn chc chn trong quỏ trỡnh tỡm hiu khụng th trỏnh c
nhng sai sút. Vỡ vy em rt mong s nhn c s úng gúp ý kin ca thy cụ v cỏc
bn ti ny c hon thin hn.
V cui cựng em xin chõn thnh gi li cm n n quớ thy cụ, cỏc bn cựng cỏc k
s Nguyn Thỏi Dng, Trn Cụng Bng... (XNLH Ba Son), Nguyn Hu Hnh, Vừ

Hựng Kha (cụng ty Hyun Dai) v c bit l thy ThS. Dng T Tiờn ó tn tỡnh
hng dn, cung cp ti liu cng nh giỳp em hon thnh tt ti ny.
Nha Trang thỏng 11 nm 2006
SVTH



HONG VIT.
Luận văn tốt nghiệp SVTH : Đỗ Hoàng Việt
-Trang 2 -

Chương 1
ĐỘNG CƠ DIESEL 2 KỲ VÀ HỌ
ĐỘNG CƠ S70 MC-C
-------------------

1.1. VÀI NÉT LỊCH SỬ TÀU THỦY VÀ MÁY TÀU.
Từ cuối thế kỷ 18 trở về trước, các thuyền buôn đều vận chuyển nhờ sức gió trong
khi gió lại thất thường. Do đó nhất định phải có một nguồn năng lượng nào ổn định và
đủ mạnh để thay thế gió. Chính vì thế tàu thủy phát triển gắn liền với sự phát triển của
máy hơi nước và động cơ đốt trong.
Vào khoảng năm 1700, Newcomen đã chế ra chiếc máy ‘không khí’ nhưng loại
này còn quá yếu và nặng nề nên không thể áp dụng cho tàu thủy.
Chiếc máy hơi nước thực sự được James Watt chế ra vào khoảng năm 1770 và
nhiều người đã tìm cách áp dụng máy hơi nước vào việc chuyển vận của tàu thủy.
Hai người Mỹ đầu tiên được giao trọng trách chế tạo các tàu thủy đầu tiên là James
Rumsey và John Fich, nhưng chẳng may là họ đã thất bại vì chọn động cơ không thích
hợp.
Năm 1785 John đã đóng một kiểu tàu thủy có lắp động cơ nhưng ông lại thiết kế
động cơ này truyền động cho hai bộ máy chèo ở hai bên mạn tàu.

Hình1.1. Tàu dùng máy chèo.

Luận văn tốt nghiệp SVTH : Đỗ Hoàng Việt
-Trang 3 -



Hình 1.2. Tàu có động cơ chạy bằng hơi nước đầu tiên.


Hình 1.3. Tàu thủy hơi nước năm 1790.

Năm 1802, Stevens đã đóng một chiếc thuyền dài 8 mét có gắn một máy hơi nước
liên hợp với một chân vịt có 4 cánh và chiếc tàu này đã chạy được từ NewYork đến
Philadenphia.
Năm 1844, tàu Great Britain được trang bị động cơ 200 mã lực chạy bằng hơi nước
đã đạt được tốc độ 12 hải lý một giờ.
Động cơ đốt trong đầu tiên ra đời năm 1869 do ông Lenoir (một người hầu bàn và
một nhà kỹ thuật nghiệp dư ở Pari) chế tạo, chạy bằng than có hiệu suất 
e
=2-3%.
Năm 1897, Diesel chế tạo thành công động cơ Diesel đầu tiên với hiệu suất khá
cao


e
= 26% chạy bằng nhiên liệu nặng (dầu Diesel). Ngay từ khi ra đời với đặc điểm
hiệu suất lớn, dùng nhiên liệu rẻ tiền, ít có nguy cơ gây hỏa hoạn, động cơ Diesel đã trở
thành nguồn động lực chính của tàu thủy, đầu máy xe lửa, các đầu máy kéo, các nguồn
động lực tĩnh tại và di động.
Cũng kể từ đó đến nay động cơ Diesel ngày càng được các công ty trên thế giới
nghiên cứu chế tạo, phát triển và càng được sử dụng rộng rãi trong các nghành công
Luận văn tốt nghiệp SVTH : Đỗ Hoàng Việt
-Trang 4 -

nghiệp. Trong lĩnh vực tàu thủy, những tên tuổi của các hãng Yanmar, Cummins,
Mitsubishi, Sulzer, ManB&W .v.v.. đã trở nên rất quen thuộc với chúng ta.

1.2. SƠ LƯỢC VỀ HÃNG MANB&W DIESEL.
Man B&W Diesel có hơn 100 năm kinh nghiệm về lĩnh vực tàu thủy và máy thủy.
Là nhà chế tạo động cơ Diesel thành công trong lịch sử.
Về lĩnh vực kinh doanh Man B&W sản xuất các loại động cơ Diesel 2 kỳ, 4 kỳ
thấp tốc, trung tốc và cao tốc, các loại máy tuabin tăng áp, chân vịt biến bước…
Với mục tiêu xâm nhập và mở rộng thị trường Man B&W Diesel đã không ngừng
phát triển thị trường ở các nơi trên thế giới, và đã đặt văn phòng và nhà máy sản xuất ở
các nước Đức, Mỹ, Đan Mạch, Úc, Hồng Kông, Singarpore... và ở Việt Nam thì Man
B&W có văn phòng đại diện là:
Dumarest HK LTD.
Địa chỉ văn phòng: 93 Lý Tự Trọng, Q1, Tp Hồ Chí Minh.
SĐT: 8829 – 2918
Fax : 8829 – 3163
Email:
Dưới đây giới thiệu một số hình ảnh về hãng ManB&W.

Cơ sở ManB&W tại Copenhagen-Đan Mạch.
Luận văn tốt nghiệp SVTH : Đỗ Hoàng Việt
-Trang 5 -



Nhà máy ManB&W tại Augsburg-Đức.



ManB&W-12K98-MC một trong những động cơ Diesel lớn nhất thế giới với công suất
trên 100.000 HP đã được công ty ManB&W chuyển giao cho
công ty HyunDai- Hàn Quốc.
Luận văn tốt nghiệp SVTH : Đỗ Hoàng Việt
-Trang 6 -

1.3. VÀI NÉT VỀ ĐỘNG CƠ DIESEL TÀU THỦY 2 KỲ.
Điểm khác nhau cơ bản giữa động cơ hai kỳ và động cơ bốn kỳ là ở chỗ: động cơ
hai kỳ không có riêng hành trình thải và nạp nên phải thực hiện thải và nạp cùng một
lúc, trong thời gian rất ngắn, ngay trước và sau điểm chết dưới của piston. Do đó thời
gian cho chu trình công tác được thực hiện trong một vòng quay trục khuỷu. Thời gian
trao đổi môi chất rất ngắn chỉ bằng khoảng 1/3 thời gian thải và nạp của động cơ bốn kỳ.
Môi chất đã được nén trước được đưa vào tạo áp lực đẩy sản vật cháy từ xilanh ra
đường thải gây tác dụng quét khí thải ra khỏi xilanh. Việc nén trước không khí được
thực hiện trong một bơm quét khí riêng.
Trong các động cơ hai kỳ cỡ lớn người ta dùng một khoang chứa khí nén riêng biệt
và dùng máy nén khí nén tăng lượng cung cấp khí nạp vào xilanh động cơ làm tăng mật
độ không khí, qua đó tăng lượng không khí nạp vào xilanh mỗi chu trình, vì vậy sẽ làm

tăng công suất động cơ.
Việc quét khí cho động cơ 2 kỳ hiện nay được ứng dụng theo nhiều sơ đồ khác
nhau. Căn cứ vào đặc tính chuyển động của dòng khí quét có thể chia thành hai nhóm
chính là: quét vòng và quét thẳng.

1.3.1. Sơ đồ quét khí vòng
1.3.1.1. Đặc điểm
+ Không có xupáp.
+ Các cửa nạp và các cửa xả được bố trí xung quanh thành xilanh về 2 phía đối
diện nhau. Mép trên của cửa xả cao hơn mép trên của cửa nạp. Các cửa nạp có hướng
vát lên phía trên để tạo hướng đi của dòng khí nạp lùa lên phía trên sát nắp xilanh.
+ Việc đóng mở các cửa khí do piston đảm nhiệm.
Nhóm này gồm nhiều loại:
- Quét kiểu vòng đơn (hình a,b).
- Quét kiểu vòng có đường nạp khí phụ (hình c).

a) b) c)
Hình 1.4. Sơ đồ quét khí vòng.

Luận văn tốt nghiệp SVTH : Đỗ Hoàng Việt
-Trang 7 -

1.3.1.2 Nguyên lí hoạt động
Chu trình công tác của động cơ hai kì thực hiện trong hai hành trình piston:
+ Hành trình thứ nhất
- Piston đi từ ĐCD lên ĐCT.
- Khi piston ở ĐCD các cửa nạp và các cửa thải đều mở. Lúc này khí nạp
được bơm quét khí thổi vào xilanh. Do có áp suất lớn hơn áp suất khí thải còn lại trong
xilanh nên khí nạp sẽ lùa khí thải qua cửa thải ra ngoài. Giai đoạn này gọi là giai đoạn
quét khí.

- Khi piston đi từ ĐCD lên, các cửa nạp và thải đều dần dần đóng lại, kết thúc
quá trình nạp khí.
- Khi các cửa nạp đã đóng, khí nạp ngừng không vào xilanh nửa nhưng vì cửa
thải vẫn còn mở nên khí thải vẫn còn tiếp tục qua cửa thải ra ngoài. Giai đoạn này gọi là
giai đoạn xả khí sót. Trong giai đoạn này, một phần khí nạp cũng bị lọt qua cửa thải ra
ngoài, nên còn gọi là giai đoạn lọt khí. Khi piston đi lên đóng kín các cửa thải thì kết
thúc giai đoạn lọt khí.
- Khi piston tiếp tục đi lên ĐCT, không khí trong xilanh bị nén lại rất nhanh
làm áp suất và nhiệt độ khí nén tăng lên, giai đoạn này làm nhiệm vụ nén khí, quá trình
xảy ra tương tự như ở kỳ nén động cơ 4 kỳ. Khi piston lên gần ĐCT thì nhiên liệu được
phun vào xilanh dưới dạng sương mù.
+ Hành trình thứ hai
- Nhiên liệu phun vào xilanh gặp khí nén có nhiệt độ cao sẽ tự bốc cháy làm
áp suất và nhiệt độ trong xilanh tăng lên mãnh liệt, sản vật cháy giản nỡ mạnh đẩy
piston đi xuống làm quay trục khuỷu, thực hiện giai đoạn sinh công.
- Khi piston đi xuống được một đoạn thì mở cửa thải trước, khí thải trong
xilanh tự do thoát ra ngoài làm áp suất trong xilanh giảm xuống gần bằng áp suất bên
ngoài. Giai đoạn này gọi là giai đoạn xả tự do.
- Piston tiếp tục đi xuống một đoạn nữa thì mở các cửa nạp, khí nạp lại được
thổi vào xilanh lùa khí thải ra, thực hiện quá trình thay khí chuẩn bị cho chu trình sau.

1.3.2. Sơ đồ quét khí thẳng
1.3.2.1. Đặc điểm
Có xupáp xả, xupáp xả được bố trí trên nắp xilanh và được điều khiển bằng 1 cơ
cấu phân phối trích lực từ trục khuỷu.
Các cửa nạp được bố trí xung quanh thành xilanh, hướng tiếp tuyến (với vòng
tròn có đường kính nhỏ hơn đường kính xilanh) một góc , có hướng vát lên phía trên
Luận văn tốt nghiệp SVTH : Đỗ Hoàng Việt
-Trang 8 -

một góc  để tạo hướng đi của dòng khí xoáy vòng lên trên. Việc đóng và mở các cửa
nạp do piston đảm nhiệm.





Hình 1.5. Sơ đồ quét khí thẳng.


1.3.2.2. Nguyên lí hoạt động
+ Hành trình thứ nhất:
Piston đi từ ĐCD lên ĐCT, các cửa nạp và xupáp xả điều mở, trong hành trình
này làm các nhiệm vụ: quét khí, nạp khí, nén khí và phun nhiên liệu như ở động cơ quét
vòng. Chỉ khác động cơ quét khí vòng ở chỗ: Giai đoạn lọt khí (xả khí sót) ở động cơ
này có thể điều chỉnh được (rất nhỏ hoặc bằng không, thậm chí có thể cho xupáp xả
đóng trước khi đóng cửa nạp).
+ Hành trình thứ hai:
Hành trình này làm các nhiệm vụ giãn nở sinh công, xả tự do, quét khí tương tự
như trong động cơ quét vòng, nghĩa là sau giai đoạn sinh công thì xupáp xả được mở
trước, các cửa nạp mở sau.
Ưu điểm của hệ thống quét khí thẳng là:
- Do dòng khí chuyển động rất thuận lợi, khí nạp và khí thải ít bị trộn lẫn nên
chất lượng thải sạch tốt hơn.
- Có thể điều chỉnh được thời điểm đóng và mở xupáp xả nên hiệu suất cao đặc
biệt là khi sử dụng với cơ cấu piston - thanh truyền - trục khuỷu có con trượt, hiệu suất
có thể đạt được >50%.
Tuy nhiên nhược điểm của hệ thống này là kết cấu phức tạp do phải có thêm hệ
thống điều khiển xupáp xả đồng thời động cơ thường lớn hơn nhiều (động cơ có con
trượt).

Luận văn tốt nghiệp SVTH : Đỗ Hoàng Việt
-Trang 9 -

1.4. HỌ ĐỘNG CƠ S70 MC-C.
+ Họ động cơ Man B&W S70-MC-C thuộc loại động cơ 2 kỳ tốc độ thấp, một
hàng xilanh thẳng đứng.
+ Số xilanh có thể có là 4, 5, 6, 7, 8 xilanh.
+ Đường kính piston là: 700 mm.
+ Hành trình piston: thuộc loại hình trình cực lớn 2800 mm.
+ Vận tốc piston Cm = 8,5 m/s.
+ Tốc độ quay định mức: 91 vòng /phút.
+ Tỉ số nén  = 25.
+ Dãy công suất của họ này từ 12420 kW  24840 KW.
+ Là động cơ có con trượt.
+ Khối lượng của họ động cơ 423  704,4 tấn
+ Làm mát hai vòng: vòng trong làm mát bằng nước ngọt, vòng ngoài làm mát
bằng nước biển.
+ Suất tiêu hao nhiên liệu tùy điều kiện sử dụng và tùy theo tuabin tăng áp được
trang bị cho động cơ:
- Trong điều kiện tiêu chuẩn với tuabin hiệu suất cao g
e
= 169 g/KW.h.
- Trong điều kiện tiêu chuẩn với tuabin thông thường g
e
= 171 g/KW.h.
+ Mức tiêu thụ dầu bôi trơn:
- Tiêu thụ dầu bôi trơn của toàn hệ thống: 10 kg/xilanh.24h.
- Tiêu thụ dầu bôi trơn của xilanh: 1,1-1,6 g/Kw.h.
+ Động cơ được trang bị tăng áp bằng tuabin khí xả, có sử dụng hệ thống làm mát
khí nạp. Tuabin có thể lựa chọn các loại sau: ManB&W, ABB, Misubishi.

+ Cũng như các loại động cơ 2 kỳ có công suất lớn khác nó được khởi động bằng
khí nén.
Do là động cơ 2 kỳ có con trượt nên nó có chiều cao lớn hơn đáng kể đối với động
cơ không có con trượt với cùng đường kính và hành trình piston.




Luận văn tốt nghiệp SVTH : Đỗ Hoàng Việt
-Trang 10 -

+ Kích thước động cơ (mm).

Số xilanh 4 5 6 7 8
A min (mm)
Max (mm)
7118
7631
8308
8821
9498
10011
106688
11201
11878
12391
6190 5350 4860 5790 6190
6190 5350 4860 5790 6190
B
6190 5350 4860 5790 6190

3825 4230 3747 3947 4325
3632 4037 3574 3932 4132
C
3729 4134 4334 3845 4229
D 3992 4072 4162 4202 4267
E 11250
1240
F
11525
G 3700
8010 8010 7710 7710 8010
7919 7919 7680 7919 7919
H
7970 7970 7970 7725 7970
J 460
K Tùy thuộc vào trục chân vịt
V 15, 30, 45, 60, 75, 90

Luận văn tốt nghiệp SVTH : Đỗ Hoàng Việt
-Trang 11 -

Dưới đây là hình ảnh tổng quát của động cơ.




Hình 1.6. Động cơ 7S70 MC-C nhìn từ phía bơm cao áp.

Giải thích về ký hiệu động cơ
Ví dụ: Động cơ 7S 70 MC-C

+ Kí tự thứ nhất: là số xi lanh của động cơ - 7
+ Kí tự thứ hai: là tỉ số S/D
S: hành trình cực lớn S/D # 4,0
(Nếu là L: hành trình lớn S/D # 3,2
Nếu là K: hành trình ngắn S/D # 2,8)
+ Kí tự thứ ba: Đường kính của piston -70 (cm)
+ Kí tự thứ tư: MC Chương trình động cơ
- Nếu là MC: điều khiển trao đổi khí bằng trục cam
- Nếu là ME: điều khiển trao đổi khí bằng trục cam kết hợp điện tử (động cơ
thông minh có thể thay đổi φ
fs,
φ
x


)
+ Kí tự thứ năm:
- C động cơ có kết cấu nhỏ gọn dùng cho tàu thủy, xe lửa.
- S động cơ tĩnh tại có kết cấu lớn dùng cho máy phát điện.

Luận văn tốt nghiệp SVTH : Đỗ Hoàng Việt
-Trang 12 -

Dưới đây là sơ đồ tổng quát thể hiện kết cấu và nguyên lý hoạt động của họ động cơ
S70 MC-C:



Hình 1.7. Sơ đồ kết cấu thể hiện nguyên lý hoạt động của động cơ.
1. Hộp làm kín 10. Van khí xả

2. Cán piston 11. Bầu góp khí xả
3. Nắp vệ sinh 12. Tuabin-máy nén
4. Trục cam 13. Bầu góp khí nạp
5. Đĩa xích 14. Ống dẫn nước vào làm mát khí quét
6. Máy nén thủy lực 15. Ống dẫn nước ra
7. Bơm cao áp 16. Cửa khí quét
8. Vòi phun 17. Áo nước làm mát
9. Áo bao nước làm mát 18. Xupáp xả.
2
1
3
5
4
7
6
8
9
11
12
13
14
1
5
10
16
17
18
Luận văn tốt nghiệp SVTH : Đỗ Hoàng Việt
-Trang 13 -

Hình 1.8. Mặt cắt ngang họ động cơ S70 MC-C.
1. Thiết bị làm mát không khí
2. Trục khuỷu
3. Thanh truyền
4. Con trượt
5. Hộp làm kín
6. Bình giảm chấn
7. Máy nén thủy lực
8. Ống cao áp (nhiên liệu)
9. Ống cao áp (máy nén)
10. Ống góp khí xả
11. Tuabin-máy nén
12. Ống góp khí nạp.
1
2
3
4
7
9
10
11
12
8
6
5
Luận văn tốt nghiệp SVTH : Đỗ Hoàng Việt
-Trang 14 -
Chương 2
PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO CỦA HỌ

ĐỘNG CƠ S70 MC-C.
---------------------

2.1. CƠ CẤU PISTON – THANH TRUYỀN – TRỤC KHUỶU.
Nhiệm vụ của cơ cấu piston thanh truyền trục khuỷu là biến chuyển động tịnh tiến
của piston thành chuyển động quay của trục khuỷu.
Cơ cấu piston thanh truyền trục khuỷu gồm các bộ phận chính sau: nhóm piston và
cán piston, hộp làm kín, thanh truyền, cơ cấu con trượt và trục khuỷu.
2.1.1. Nhóm Piston.
Piston cùng với xilanh và nắp xilanh tạo thành buồng làm việc của động cơ. Nhưng
piston lại chuyển động do đó nhiệm vụ làm kín của nó cần nhưng lại khó. Phải thật kín
nhưng lại cho phép chuyển động dễ dàng ma sát ít.
2.1.1.1. Piston
Piston làm việc trong điều kiện hết sức nặng nề:
+ Chịu tải trọng cơ rất lớn do áp lực khí cháy và lực quán tính gây ra
+ Chịu tải trọng nhiệt lớn do đỉnh piston bị đốt nóng bởi nhiệt độ rất cao của
khí cháy
+ Chịu mài mòn liên tục trong điều kiện nhiệt độ cao và bôi trơn kém
+ Chịu mài mòn do tiếp xúc với khí cháy.
Nhóm piston của họ động cơ S70MC-C gồm những chi tiết sau: piston, vòng
găng và các chi tiết khác.
Kết cấu của piston gồm các phần sau: đỉnh và thân piston, phần làm mát và váy
piston (phần dẫn hướng), các phần này được chế tạo rời và được ghép lại với nhau bằng
các bulông.
Đỉnh piston cùng với sơmi và nắp xilanh tạo thành buồng làm việc, chính vì thế
kết cấu của phần đỉnh phải phù hợp với loại buồng cháy, kiểu quét khí, kiểu phun nhiên
liệu…để tạo điều kiện hình thành hỗn hợp khí tốt nhất.
Đối với họ động cơ S70 MC-C đỉnh piston có hình dạng lõm cùng với nắp xilanh
tạo thành buồng đốt thống nhất dạng hỗn hợp thể tích phù hợp với hình dáng tia phun
của vòi phun và của động cơ có tỉ số nén cao tạo lốc xoáy cho khí và nhiên liệu trong

buồng cháy được trộn đều nhằm nâng cao hiệu suất động cơ.

Luận văn tốt nghiệp SVTH : Đỗ Hoàng Việt
-Trang 15 -


Hình 2.1. Kết cấu piston S70 MC-C.
1. Đường dẫn dầu làm mát
2. Cán piston
3. Bulông
4. Váy piston
5. Khoang chứa dầu làm mát
6. Rãnh xécmăng khí
7. Rãnh xécmăng dầu
8. Đường dầu trở về sau khi đi làm mát.

Phần thân piston làm nhiệm vụ chủ yếu là đảm bảo kín hơi và truyền nhiệt của
piston ra lót xilanh. Trên thân piston có 4 rãnh để lắp xéc măng khí.
2.1.1.2. Phần làm mát
Họ động cơ S70 MC-C là loại động cơ lớn chính vì thế việc làm mát cho piston
là rất quan trọng, ngoài việc dùng vòng găng để truyền bớt nhiệt từ đầu pison ra ngoài,
người ta còn làm mát piston bằng dầu. Làm mát cho piston bằng dầu thì tuy không lấy
đi một lượng nhiệt lớn như làm mát bằng nước, nhưng nó lại đảm bảo an toàn cho phần
dầu bôi trơn, không làm hỏng dầu bôi trơn do dầu làm mát rò rỉ nhưng nhược điểm của
nó là lúc vừa khởi động dầu trong cácte còn nguội do đó sẽ có sự chênh lệch nhiệt độ ở
mặt trên và mặt trong đỉnh piston sẽ lớn tạo ra ứng suất nhiệt, dễ sinh nứt đỉnh piston
mặt khác sẽ tiêu tốn một lượng lớn dầu bôi trơn cho hệ thống làm mát.
Khoang làm mát nằm ở phần đầu và phần váy piston, nó được liên kết với phần
váy piston bằng các bulông.
1

2
3
4
5
6
7
8
Luận văn tốt nghiệp SVTH : Đỗ Hoàng Việt
-Trang 16 -



Hình 2.2. Dẫn dầu làm mát piston.
1. Đường dầu đi lên làm mát
2. Đường dầu trở về
3. Bulông liên kết váy piston
4. Khoang chứa dầu làm mát.

2.1.1.3. Phần váy piston (phần dẫn hướng)
Công dụng của phần váy piston là dẫn hướng cho piston chuyển động ổn định
không bị lắc ngang.
Váy piston được chế tạo rời rồi ghép lại với phần đầu bằng các bulông, nó có
chiều dài ngắn và đều ở các bên để phù hợp với kết cấu động cơ.
Trên váy piston có 2 xéc măng dầu dùng để gạt dầu.
2.1.1.4. Vòng găng (xéc măng)
Vòng găng là chi tiết phụ của khớp trượt piston–xilanh. Nhờ đó piston chuyển
động dễ dàng mà buồng xilanh vẫn kín, ngoài ra vòng găng còn truyền nhiệt từ đỉnh
piston ra thành xilanh, cùng với dầu làm mát đầu piston giữ cho nhiệt độ đầu piston nằm
trong giới hạn cho phép.
Với họ động cơ S70 MC-C đầu piston có 4 vòng găng khí, váy piston có 2 vòng

găng dầu. Các vòng găng này được vát miệng 45 và bố trí lệch nhau như hình vẽ. Do
đây là động cơ 2 kỳ nên việc cố định các vòng găng không cho vòng găng xoay là việc
rất quan trọng, vì khi các vòng găng xoay vào lúc khe hở miệng của vòng găng trùng
với vị trí của cửa khí quét và khe hở miệng của vòng găng bung ra gây hư hỏng cho
vòng găng và hư hỏng cửa khí quét. Chính vì thế trên vòng găng người ta làm một cái
gờ để ngăn không cho vòng găng xoay.
1
2
4
3
Luận văn tốt nghiệp SVTH : Đỗ Hoàng Việt
-Trang 17 -

Hình 2.3. Vị trí các cửa miệng vòng găng trên piston.

2.1.1.5. Cán piston
Cán piston được chế tạo từ thép cácbon dùng để nối piston với đầu chữ thập và
truyền lực khí cháy từ piston đến cơ cấu biên khuỷu. Nó được gắn vào đuôi piston nhờ
một mặt liên kết tròn và những bulông. Cán piston được làm rỗng và được lắp ống phía
trong nhằm giảm trọng lượng và để dẫn dầu vào làm mát đỉnh piston.



Hình 2.4. Liên kết giữa cán piston và piston.
1. Đầu piston
2. Váy piston
3. Cán piston
4. Bulông.
1
2

3
4
Luận văn tốt nghiệp SVTH : Đỗ Hoàng Việt
-Trang 18 -
2.1.1.6. Ống dẫn dầu làm mát
Ống làm mát có nhiệm vụ dẫn dầu từ bơm dầu dẫn qua cán piston đến piston làm
mát đỉnh piston. Sơ đồ làm việc của nó như hình vẽ sau:


Hình 2.5. Hình dẫn dầu làm mát đỉnh piston.
1. Ống dẫn dầu
2. Thanh truyền
3. Ống trượt

4. Ống nối
5. Đường dầu làm mát piston
6. Con trượt.

Dầu được bơm cung cấp đến đường ống dẫn dầu (1) sau đó dầu vào ống trượt (3)
qua ống nối (4) đến con trượt rồi vào cán piston sau đó đến và làm mát đỉnh piston.
Cấu tạo ống trượt gồm hai ống thép lồng vào nhau, hai ống này có thể trượt lên
xuống trong nhau khi con trượt chuyển động lên xuống.
2.1.1.7. Hộp làm kín
Hộp làm kín được bố trí trên cán piston, nhiệm vụ của hộp làm kín là không cho
khí nén từ trên lọt xuống cácte.
Cấu tạo hộp làm kín gồm 2 phần ghép lại với nhau, cấu tạo như hình vẽ sau:
4
2
6
5

1
3
Luận văn tốt nghiệp SVTH : Đỗ Hoàng Việt
-Trang 19 -


Hình 2.6. Cấu tạo hộp làm kín.
1. Cán piston
2. Đường dầu làm mát piston
3. Vòng làm kín dầu
4. Vỏ hộp làm kín
5. Vòng làm kín khí
Bốn vòng găng trên là các vòng găng làm kín khí không cho khí từ trên lọt xuống
dưới cacte.
Ba vòng găng dưới là các vòng găng làm kín dầu.
Cấu tạo của những vòng găng này gồm bốn phần ghép lại với nhau, bốn phần này
bao lấy vừa kín khít cán piston thành một khung hình tròn bên ngoài là những vòng dây
lò xo mềm và được móc lại với nhau.


Hình 2.7. Cấu tạo vòng găng của hộp làm kín.
1. Lò xo 3. Vòng găng khí
2. Chốt định vị 4. Vòng găng dầu
Ngoài ra trong hộp làm kín còn có các thiết bị nhận tín hiệu và truyền ra ngoài để
kiểm tra mức độ kín khít của hộp làm kín.
3
4
2
1
1

2
3
4
5
Luận văn tốt nghiệp SVTH : Đỗ Hoàng Việt
-Trang 20 -


Hình 2.8. Hình cắt hộp làm kín.
2.1.2. Cơ cấu con trượt.
Cơ cấu con trượt được dùng ở các động cơ tàu thủy cỡ lớn, tốc độ quay chậm,
nhằm đảm bảo tính tin cậy và tuổi thọ của piston và xilanh. Khi có cơ cấu con trượt, áp
suất pháp của piston trên thành xilanh sẽ được truyền cho guốc trượt và phần dẫn hướng
của nó. Do đó khi có con trượt, tỉ số


R/L có thể giảm tới 1/2. Và nhờ có sự liên kết
đặc biệt giữa piton và con trượt bằng cán piston, có thể cách ly hoàn toàn khoang xilanh
với bên dưới cácte bằng hộp làm kín trên cán.
Họ động cơ S70 MC-C sử dụng con trượt loại hai phía cấu tạo của nó gồm có 4
mặt tựa giống nhau, hai mặt cho quá trình tiến hai mặt cho quá trình lùi. Hình thức kết
cấu này phức tạp song nó đảm bảo sự lưu thông tự do từ cả hai mặt tới chi tiết chuyển
động và áp suất tác dụng đều nhau lên cả 2 phía trong quá trình tiến cũng như quá trình
lùi.

Đầu chữ thập nối cán piston với đầu nhỏ thanh truyền, tiếp nhận lực đẩy ngang
và truyền nó cho bệ trượt. Đầu chữ thập đảm bảo chuyển động thẳng đứng của piston
nên nó làm giảm độ mài mòn ống lót xilanh.
Các ống dầu làm mát đỉnh piston vào và ra được gắn trên đầu chữ thập.
3

2
1
5
4
6
Hình 2.9. Con trượt.
1. Thanh truyền
2. Bulông liên kết
3. Nửa đầu trên con trượt
4. Ống dầu vào (làm mát đỉnh
piston)
5. Ống dầu ra (làm mát đỉnh
piston)
6. Bàn trượt.

Luận văn tốt nghiệp SVTH : Đỗ Hoàng Việt
-Trang 21 -
2.1.3. Nhóm thanh truyền
Là chi tiết nối giữa guốc trượt của cán piston với trục khuỷu, nó có tác dụng truyền
lực tác dụng trên piston xuống trục khuỷu để làm quay trục khuỷu.
Khi động cơ làm việc thanh truyền chịu tác dụng của các lực sau:
+ Lực khí thể trong xilanh.
+ Lực quán tính chuyển động tịnh tiến của nhóm piston.
+ Lực quán tính của thanh truyền.
Thanh truyền họ động cơ S70 MC-C được làm bằng thép cacbon bằng phương
pháp rèn hoặc đúc, đầu trên và đầu dưới thanh truyền được chế tạo rời và được ghép lại
với thanh truyền bằng các bulông. Thân thanh truyền được làm rỗng nhằm làm giảm
trọng lượng thanh truyền.

Khớp chữ thập được được gắn với đầu trên thanh truyền qua bạc lót và được xiết
chặt lại bằng đai ốc.
Hình 2.10. Cấu tạo đầu dưới
thanh truyền.
1. Bạc lót
2. Lỗ dẫn dầu bôi trơn
3. Gờ định vị
4. Nửa dưới thanh truyền
5. Bulông thanh truyền
6. Đai ốc
7. Rãnh chứa dầu bôi trơn
1
4
5
7
6
3
2
Luận văn tốt nghiệp SVTH : Đỗ Hoàng Việt
-Trang 22 -
Đầu dưới thanh truyền nối với cổ biên trục khuỷu bằng bạc lót.
Bạc lót của khớp chữ thập và bạc lót cổ biên trục khuỷu được chế tạo thành 2 nửa
và có gờ định vị để cố định.
Phía trong bạc lót có các rãnh để bôi trơn. Dầu bôi trơn được cung cấp qua những
ống dẫn dầu được gắn trên ổ đỡ chính.


Hình 2.11. Đầu dưới thanh truyền.
1. Đầu dưới thanh truyền 4. Vòng lót

2. Trục khuỷu 5. Đai ốc.
3. Đai ốc thủy lực


Hình 2.12. Thanh truyền
1. Đầu trên thanh truyền 2. Đầu dưới thanh truyền.
1
2
3
4
5
1
2
Luận văn tốt nghiệp SVTH : Đỗ Hoàng Việt
-Trang 23 -
2.1.4. Trục khuỷu.
Trục khuỷu là một trong những chi tiết quan trọng nhất, đắt tiền và chế tạo khó
khăn nhất trong các chi tiết của động cơ. Nhiệm vụ của trục khuỷu là biến chuyển động
tịnh tiến của piston thành chuyển động quay của trục để đưa công suất ra ngoài.
Trục khuỷu chịu tác dụng của của áp lực khí cũng như các lực quán tính của các
khối lượng chuyển động tịnh tiến và chuyển động quay. Các lực này gây ra các mômen
xoắn và uốn lớn, thay đổi cả trị số và chiều. Sự biến thiên có chu kỳ của các lực trên
không chỉ gây ra các dao động xoắn và dao động dọc trục mà trong những điều kiện
nhất định có thể gây ra những ứng suất phụ, ứng suất mỏi rất lớn làm gãy trục.
Yêu cầu của trục khuỷu:
+ Có độ bền lớn, độ cứng vững lớn, trọng lượng nhỏ.
+ Có độ chính xác gia công cao, bề mặt làm việc của trục cần có độ bóng bề
mặt, độ cứng cao.
+ Không xảy ra hiện tượng dao động cộng hưởng trong phạm vi tốc độ sử
dụng.

Hình 2.13. Trục khuỷu.
Luận văn tốt nghiệp SVTH : Đỗ Hoàng Việt
-Trang 24 -
Trục khuỷu của họ động cơ S70 MC-C là loại trục ghép, được làm bằng thép
cacbon bằng phương pháp rèn hay đúc, và có khoan lỗ ở giữa để dẫn dầu bôi trơn, cấu
tạo trục khuỷu gồm có các cổ trục, các cổ biên, má trục và các đối trọng. Bề mặt làm
việc của các cổ trục và cổ biên được tôi tăng cứng bề mặt để giảm độ mài mòn.
Tại một đầu tự do trục khuỷu nối với mặt bích (mặt bích này được nối với đĩa
xích để dẫn động truyền động xích) và sau đó nó được nối với bánh đà. Đầu còn lại
được lắp các thiết bị để nối với trục chân vịt.
Trên trục khuỷu được lắp các đối trọng để cân bằng các lực quán tính và mômen
của lực quán tính không cân bằng của chi tiết chuyển động.
Bánh đà: được lắp ở phần cuối trục khuỷu, dùng để duy trì mức độ không đồng
đều của trục khuỷu và hệ trục, tích luỹ công dư trong hành trình sinh công của piston và
giải phóng cho hệ trục trong các hành trình tiêu tốn công. Họ động cơ S70 MC-C là
động cơ tàu thủy thấp tốc nhiều xilanh nên chỉ cần bánh răng có khối lượng nhỏ lắp trên
trục có công dụng như bánh đà.

Nhận xét:
+ Họ động cơ S70 MC-C sử dụng piston loại ghép là hợp lý: piston có đường
kính lớn (70 cm) do đó làm các phần khác nhau bằng các kim loại khác nhau phù hợp
với điều kiện làm việc của nó giúp ta tiết kiệm vật liệu tốt, mặt khác ta có thể thay thế
từng phần sau thời gian làm việc.
+ Động cơ có tỷ số nén cao (

=25), kết cấu đỉnh piston là đỉnh lõm, sử dụng

buồng cháy thống nhất kết hợp với việc sử dụng hai vòi phun nhiều lỗ (vòi phun có năm
lỗ phun) giúp quá trình phun tơi, hòa trộn và phân bố đều nhiên liệu trong buồng đốt tốt
hơn qua đó tăng hiệu suất động cơ.
+ Làm mát đỉnh piston bằng dầu nên an toàn cho dầu bôi trơn mặt khác giảm
nhiệt độ đỉnh piston hạn chế sự bó kẹt piston trong xilanh, tăng độ bền cho piston, ngoài
ra các vòng găng cũng được giảm tải nhiệt, cặp vòng găng – xilanh không bị quá nóng
nên nên vẫn giữ được lớp màng dầu bôi trơn giới hạn ngay cả ở vòng găng đầu tiên khi
piston ở ĐCT, nhờ đó mà pison và vòng găng ít mòn hơn.
+ Nhờ có cơ cấu con trượt, tải trọng tác dụng lên piston theo hướng vuông
góc với đường tâm xilanh giảm đi tạo điều kiện cho piston làm việc tin cậy. Ngoài ra
khoang chứa trục khuỷu và thanh truyền được cách ly hoàn toàn với xilanh bằng hộp
làm kín, tránh được sự hoà trộn dầu đã bôi trơn xilanh vào dầu của hệ thống tuần hoàn.
Tuy nhiên do có cơ cấu con trượt nên chiều cao và trọng lượng của động cơ tăng lên
đáng kể.
Luận văn tốt nghiệp SVTH : Đỗ Hoàng Việt
-Trang 25 -
2.2. TRỤC CAM.
Trục cam mang các cam điều khiển máy nén thủy lực đóng mở xupáp xả và các
cam điều khiển bơm cao áp của hệ thống nhiên liệu theo đúng thời điểm quy định và
đúng thứ tự làm việc của động cơ.
Các cam không phải chịu điều kiện làm việc nặng nhọc nên hư hỏng chủ yếu của
cam là mài mòn.
Trục cam được bố trí bên ngoài cacte phía trên khối thân máy và được dẫn động
bằng trục khuỷu qua truyền động xích.
+ Yêu cầu của trục cam:
- Bề mặt làm việc của cam phải có tính chống mài mòn tốt, chịu được lực ma sát,
lực nén tác dụng lên nó.
- Vị trí và biên dạng cam phải phù hợp với thời điểm đóng mở của máy nén và
bơm cao áp.

Hình 2.14. Xích dẫn động trục cam.
1. Trục khuỷu 3. Xích
2. Bộ phận căng xích 4. Đĩa xích dẫn động trục cam
1
2
3
4