dầu nhớt sử dụng cho động cơ 2 đến 4 thì, giảm masat, tránh độ mài mòn động cơ . trên thế giới hiện nay có rất nhiều loại dầu bơi trơn(nhớt) , để đánh giả chỉ tiêu và chất lượng sản phẩm cũng như công dụng của nó ta dựa trên các chỉ số in trên vỏ.
Trang 1Công Nghệ
Chế Biến Dầu Nhờn
Chương 2: Dầu Động Cơ
Trang 2 Nguyên nhân của ma sát:
Do sự liên kết cơ học của các chỗ lồi trên bề mặt một vật rắn (chỉ thấy rõ qua kính hiển vi);
Do tác dụng tương hỗ giữa các phân tử bề mặt làm việc tại các điểm tiếp xúc
Ma sát trượt thường lớn hơn gấp 10-100 lần ma sát lăn.
Trang 3 Ma sát lỏng có nhiều ưu điểm hơn ma sát khô, điển hình như:
Độ mài mòn các chi tiết giảm đi rất rõ;
Tổn thất công suất chống ma sát giảm đi;
Các chi tiết ít bị nóng hơn;
Các vật ma sát có thể chịu được tải trọng lớn hơn;
Nâng cao độ bền và kéo dài thời gian hoạt động của các chi tiết làm việc.
Trang 4 Yêu cầu hàng đầu của chất lỏng dùng để bôi trơn là phải có khả năng chảy loang trên bề mặt kim loại Chất lỏng
có tính chất này dễ chảy loang, len vào các khe nhỏ và bám chắc trên bề mặt kim loại Ngược lại, sẽ không thể chảy loang và len vào các khe nhỏ
Lực liên kết giữa các phân tử chất lỏng với nhau cũng là một tính chất quan trọng của các chất bôi trơn Lực liên kết này càng lớn thì lực ma sát giữa các phân tử chuyển động của chất lỏng càng lớn
LỰC MA SÁT TRONG của chất lỏng, nghĩa là ma sát sinh ra giữa các phân tử chuyển động của chất lỏng được gọi là ĐỘ NHỚT
Nhà bác học Nga N.P Petrov đã chứng minh được rằng khi trục quay trong vòng bi thì lớp dầu hoàn toàn ngăn cách các bề mặt làm việc với nhau, và như vậy nó ngăn cản không cho các bề mặt tiếp xúc trực tiếp với nhau
N.P Petrov đã hình thành nên môn khoa học nghiên cứu chuyển động của chất lỏng gọi là Lý thuyết Bôi trơn Thủy động học
Các nguyên lý bôi trơn lỏng đều được biểu diễn bằng những công thức toán học Các nhà thiết kế và chế tạo máy
có thể dựa vào những công thức đó để tính toán bề dày của lớp dầu giữa các chi tiết làm việc và tác dụng làm mát của dầu.
NGUYÊN LÝ BÔI TRƠN
Trang 5 Các phép toán trong lý thuyết bôi trơn chủ yếu dùng để tính toán các điều kiện nhằm duy trì
sự bôi trơn lỏng và các điều kiện mà tại đó gây ra sự phá hủy lớp dầu, xuất hiện ma sát khô,
đe doạ máy móc và thiết bị
Trong thực tế, nếu không đề cập đến các tính toán, vẫn có thể ứng dụng những nguyên lý cơ bản rút ra từ Lý thuyết Bôi trơn Thủy động học như sau:
Trong trường hợp ma sát lỏng, nếu độ nhớt của dầu cùng tốc độ trượt của các chi tiết làm việc và bề mặt tiếp xúc của chúng tăng, thì lượng tổn thất do ma sát sẽ tăng lên;
Độ nhớt của dầu tăng lên, tải trọng của các chi tiết làm việc giảm thì độ bền bôi trơn lỏng sẽ tăng lên;
Đối với các chi tiết làm việc có chuyển động nhanh cần dùng dầu có độ nhớt thấp,
Trang 6 Dầu công nghiệp bao gồm các loại dầu nhờn được sử dụng để bôi trơn máy móc công nghiệp nhằm duy trì hoạt động của tất cả các loại máy móc, thiết bị công nghiệp.
Phạm vi sử dụng của dầu bôi trơn công nghiệp là rất rộng với hàng trăm sản phẩm khác nhau Vì vậy, về tổng thể, nếu dựa vào công dụng chính của dầu công nghiệp, có thể chia dầu công nghiệp ra làm 2 nhóm lớn như sau:
Dầu công nghiệp thông dụng: sử dụng cho máy móc, thiết bị (như máy dệt, xe cẩu, máy móc phục vụ xây dựng ) hoạt động ở điều kiện tải trọng thấp và nhiệt độ thấp, không có những yêu cầu đặc biệt về chất lượng - trừ tính bôi trơn Chính vì vậy, chỉ cần dựa vào độ nhớt mà có thể đánh giá mức độ ổn định, khả năng chống lão hóa của loại dầu này.
Dầu công nghiệp đặc biệt: là các loại dầu chuyên dụng, dùng cho các chi tiết/thiết bị riêng biệt, các máy móc có
cơ cấu tốc độ cao (như máy mài, ổ trục), hệ thống thủy lực của các thiết bị công nghiệp truyền động bánh răng dẫn hướng trượt trong máy (máy cắt gọt kim loại, máy cán thép…) Dầu tuabin, dầu máy nén, dầu cách điện, dầu xylanh, dầu chân không và dầu máy khoan (khoan khí)… đều thuộc nhóm dầu nhờn chuyên dụng Loại dầu này đòi hỏi phải đảm bảo tiêu hao do ma sát nhỏ và không có hiện tượng cháy ở mặt tiếp xúc, có độ ổn định chống oxy hóa, chống mài mòn Trên thế giới, dầu công nghiệp chiếm một tỉ trọng khá lớn so với tổng lượng các loại dầu bôi trơn - khoảng trên 60%, con số này ở Việt Nam là 30%-40% nhưng đang dần tăng rất nhanh.
GIỚI THIỆU
Trang 7 Căn cứ vào các đặc trưng về mặt hóa lý hoặc mục đích sử dụng, Tổ chức Tiêu chuẩn Quốc tế (ISO: International Organization for Standardization) đưa ra nhiều tiêu chuẩn phân loại.
Dầu nhờn công nghiệp được sản xuất chủ yếu từ dầu khoáng và do điều kiện làm việc của loại dầu này không quá khắt khe như dầu động cơ nên độ nhớt là chỉ tiêu quan trọng nhất để phân loại Tiêu chuẩn ISO 3448 phân loại theo độ nhớt đối với dầu công nghiệp như sau:
PHÂN LOẠI DẦU CÔNG NGHIỆP
TIÊU CHUẨN ISO 3448 – PHÂN CẤP THEO ĐỘ NHỚT
VG: Viscosity Grade (Cấp Độ nhớt: theo độ nhớt động học)
VI: Viscosity Index (Chỉ số Độ nhớt: là sự biến thiên độ nhớt động học theo nhiệt độ)
Trang 8• Hiện nay, tiêu chuẩn ISO 6743-99:2002 đã thay thế 6743-0:1981 Tuy nhiên, do các điều kiện khách quan, nên tài liệu này vẫn dùng 6743- 0:1981 (với một số cập nhật)
Sự phân loại theo tiêu chuẩn ISO 0:1981 (sau là 99:2002) là sự phân loại tổng quan.
6743- Để giúp người sử dụng dễ tra cứu, lựa chọn nhanh các loại dầu cần thiết, tổ chức ISO đã tiếp tục phân loại sâu thêm thành các nhóm nhỏ từ 1 đến 15, vd: ISO 6743-1:2002.
Tài liệu này chỉ xem xét một số nhóm trong tiêu chuẩn ISO 6743.
PHÂN LOẠI DẦU CÔNG NGHIỆP
TIÊU CHUẨN ISO 6743-0:1981 – PHÂN LOẠI THEO CÔNG DỤNG & LĨNH VỰC DÙNG
Trang 9• Về mặt kỹ thuật và thương mại, dầu động cơ chiếm đa phần, với ưu thế vượt trội trong các sản phẩm dầu mỡ nhờn và chất lỏng chuyên dụng.
• Dầu động cơ đóng vai trò rất quan rộng, đáp ứng nhiều yêu cầu tính năng trong các động cơ (xe ô tô, xe khách,
xe tải, máy kéo, máy gặt, máy móc xây dựng…)
• Nhiệm vụ cơ bản nhất của dầu động cơ là bảo đảm sự giảm ma sát của tất cả các linh kiện trong mọi điều kiện hoạt động của động cơ.
• Bên cạnh nhiệm vụ giảm ma sát, dầu động cơ còn đáp ứng các tính năng khác từ tram kín xy-lanh cho đến việc
di chuyển cặn, muội, mạt kim loại cho đến lọc dầu (tẩy rửa và làm sạch động cơ).
• Dầu động cơ đảm bảo việc giảm ma sát, chống mài mòn, đảm bảo lưu chuyển và bơm dầu trong các nhiệt độ
từ thấp đến cao, với dãy nhiệt độ từ -40oC đến trên 100oC.
• Với các yêu cầu ngày càng cao đối với dầu nhờn cho động cơ diesel (vd đến 100.000 km mới thay dầu, giảm khí
thải…) dầu thường bao gồm các chủng loại HD (Heavy Duty) SHPD (Super High Performance Diesel) và XHPD
(Extra High Performance Diesel).
GIỚI THIỆU
Trang 10PHÂN LOẠI DẦU ĐỘNG CƠ
THEO TIÊU CHUẨN SAE J300 (06/2001)
(SAE: Society of Automotive Engineers)
• Độ nhớt (quay) biểu kiến nhiệt độ thấp: Low Temperature Cranking Viscosity
• CCS: Cold Cranking Simulators
• Độ nhớt (bơm) Khởi động Nhiêt độ thấp: Low Temperature Pumping Viscosity
• MRV: Mini-Rotary Viscometer
• Độ nhớt Động học Tỉ lệ Trượt thấp: Low Shear-Rate Kinematic Viscosity
• Độ nhớt Tỉ lệ Trượt cao: High Shear-Rate Viscosity
• 1 cP = 1 mPa*s; 1 cSt = 1 mm2/s (cP: CentiPoises; mPa*s: MilliPascal-second: cSt: CentiStokes)
Trang 11TRONG SỬ DỤNG DẦU ĐỘNG CƠ
Trang 12SA Dầu động cơ thông thường có thể có tăng cường phụ gia tính năng chống đông và chống tạo bọt Được sử dụng cho các động cơ cũ hoạt động trong điều kiện tải trọng nhẹ không đòi hỏi tính
năng bảo vệ của hợp chất dầu nhờn
Sản phẩm nhóm này không nên sử dụng cho bất kỳ động cơ nào ngoại trừ có sự khuyến cáo đặc biệt của nhà sản xuất máy móc, thiết bị
SB Dầu động cơ với phụ gia tính năng thấp Sử dụng cho động cơ xăng công suất thấp và cũ hoạt động trong điều kiện tải trọng nhẹ chỉ đòi hỏi một số tính năng bảo vệ tối thiểu của hợp chất dầu
SD
Dầu động cơ sử dụng trong điều kiện đòi hỏi cao hơn API-SC Sản phẩm nhóm này có các tính năng bảo đảm hoạt động trong các điều kiện nhiệt độ thấp đến cao, cùng tất cả các tính năng của API-SC nhưng cao hơn Tiêu chuẩn sản phẩm này được sử dụng cho các động cơ xăng (xe khách, xe tải) sản xuất trong giai đoạn từ 1968 đến 1970, và cũng vẫn có thể áp dụng cho các động cơ
từ 1971 trở về sau Sản phẩm nhóm API-SD có thể sử dụng cho các động cơ xăng được khuyến cáo dùng API-SC
PHÂN LOẠI DẦU ĐỘNG CƠ
THEO TIÊU CHUẨN API SAE J183
3 tổ chức API (American Petroleum Institute), ASTM (American Society of Testing & Materials) và SAE (Society of Automotive Engineers) đã cùng lập bộ tiêu chuẩn phân loại Dầu Động cơ theo yêu cầu sử dụng Theo đó, API định nghĩa ký tự “S” (Service Oils) dùng cho các động cơ xăng, và “C” (Commercial) dùng cho các động cơ diesel.
Trang 13ĐỘNG CƠ XĂNG (NHÓM “S”: SERVICE)
SE Dầu động cơ cho các yêu cầu nghiêm ngặt và tải trọng làm việc cường độ gắt (như điều kiện giao thông “dừng và chạy”) Sản phẩm được sử dụng cho các động cơ xăng từ 1972 trở đi với
bảo đảm của nhà sản xuất Sản phẩm nhóm này có đầy đủ tất cả các tính năng của API-SC và API-SD nhưng cao hơn Nhóm này đáp ứng đầy đủ các tiêu chuẩn Ford M2C-9001-AA, GM 6136-M và MIL-L 46 152 A
SF Dầu động cơ cho các yêu cầu nghiêm ngặt và tải trọng làm việc cường độ gắt (như điều kiện giao thông “dừng và chạy”) và xe tải Tiêu chuẩn sản phẩm này được sử dụng cho các động
cơ xăng từ 1980 trở đi với bảo đảm của nhà sản xuất Sản phẩm nhóm này có đầy đủ tất cả các tính năng của API-SF nhưng vượt trội ở tính năng độ bền ôxy hóa, chống mài mòn và chống tạo cặn (lưu chuyển cặn bẩn đến lọc dầu) Nhóm này đáp ứng các tiêu chuẩn Ford SSM-2C-9011A (M2C-153-B), GM 6048-M và MIL-L 46 152 B
SG Dầu động cơ xăng cho các điều kiện làm việc cường độ gắt nhất Tiêu chuẩn sản phẩm này được sử dụng cho các động cơ xăng từ 1989 trở đi với bảo đảm của nhà sản xuất Sản
phẩm nhóm API-SG có các tính năng cao hơn API-SE và API-SF; có thể sử dụng ở các động cơ được khuyến cáo dùng API-SE và API-SF Sản phẩm nhóm này đáp ứng tiêu chuẩn MIL-L
46 152 D
SH Sử dụng cho các động cơ xăng từ 1993 trở về sau Nhóm sản phẩm API-SH đáp ứng các yêu cầu của CMA (Chemical Manufacturers Association) Product Approval Code of Practice (tạm dịch Qui định về Cách thức Phê chuẩn Sản phẩm của Hiệp hội các Nhà SX Hóa chất) Tính năng vượt trội hơn API-SG Sản phẩm nhóm này đáp ứng tiêu chuẩn ILSAC GF-1
không bao hàm Thử nghiệm Tiết kiệm Năng lượng (Fuel Economy Test) nhưng với sự khác biệt rằng sản phẩm đa cấp 15W-XX (vd 15W-40) được chấp nhận
PHÂN LOẠI DẦU ĐỘNG CƠ
THEO TIÊU CHUẨN API SAE J183
Trang 14SJ Áp dụng từ tháng 10/1996 Nhu cầu cao hơn do tính năng chống bay hơi cao hơn API-SH.
SL Được giới thiệu năm 2001, và dùng cho các động cơ sản xuất từ 2004 trở về trước Sản phẩm được thiết kế tính năng kiểm soát lắng cặn
ở nhiệt độ cao tốt hơn và giảm độ tiêu hao dầu nhờn Nhóm này có thể đáp ứng tiêu chuẩn ILSAC GF-3 cũng như “Tiết kiệm Năng lượng” (Energy Conserving).
SM Được giới thiệu từ tháng 11/2004, và dùng cho tất cả các động cơ xăng hiện lưu hành Sản phẩm được thiết kế nâng cao các tính năng
chống ôxy hóa, chống lắng cặn, chống mài mòn và hoạt động tốt hơn trong điều kiện nhiệt độ thấp Đáp ứng tiêu chuẩn ILSAC GF-4 và
“Tiết kiệm Năng lượng” (Energy Conserving).
Chú thích: API đã loại các nhóm “SI” và “SK” khỏi danh sách phân loại.
PHÂN LOẠI DẦU ĐỘNG CƠ
THEO TIÊU CHUẨN API SAE J183
Trang 15ĐỘNG CƠ DIESEL (NHÓM “C”: COMMERCIAL)
CA Sử dụng cho các động cơ xăng công suất thất và diesel thường (naturally aspirated diesel engine) dùng nhiên liệu có hàm lượng lưu huỳnh thấp Được dùng rộng rãi từ cuối thập niên 1940
đến thập niên 1950 nhưng hiện nay không nên sử dụng cho bất kỳ động cơ nào ngoại trừ có sự khuyến cáo đặc biệt của nhà sản xuất máy móc, thiết bị Tương đương tiêu chuẩn MIL-L
2104 A
CB Sử dụng cho các động cơ xăng công suất thấp đến trung bình và diesel thường (naturally aspired diesel engine) dùng nhiên liệu có hàm lượng lưu huỳnh thấp Dầu nhờn nhóm này đáp ứng
tính năng chống tạo lắng cặn ở nhiệt độ cao và chống mài mòn ổ trục Thích hợp với các loại động cơ sản xuất từ 1949 trở về sau Đáp ứng các tiêu chuẩn DEF 2101 D và MIL-L 2104 A Suppl
1 (S1)
CC Dầu động cơ sử dụng cho động cơ xăng và diesel hoạt động trong điều kiện thường và khắc nghiệt Sản phẩm dầu nhờn có chứa các phụ gia tính năng chống tạo cặn (bùn) đen, chống
lắng cặn ở nhiệt độ cao, và chống mài mòn Tiêu chuẩn sản phẩm này được sử dụng cho các động cơ từ năm 1961 trở về sau Đáp ứng tiêu chuẩn MIL-L 2104 C
CD Dầu động cơ sử dụng trong điều kiện tải trọng nặng, dùng cho các động cơ diesel thường (naturally aspirated) và diesel turbo tăng áp (turbocharged) với các yêu cầu cao về kiểm soát mài
mòn và lắng cặn, hoặc sử dụng nhiên liệu có chất lượng không đồng đều và chứa hàm lượng lưu huỳnh cao Sản phẩm nhóm này có các tính năng chống lắng cặn ở nhiệt độ cao và chống mài mòn ổ trục Tiêu chuẩn sản phẩm này được giới thiệu từ năm 1955 và đáp ứng các tiêu chuẩn MIL-L 45 199 B (S3) và MIL-L 2104 C
PHÂN LOẠI DẦU ĐỘNG CƠ
THEO TIÊU CHUẨN API SAE J183
3 tổ chức API (American Petroleum Institute), ASTM (American Society of Testing & Materials) và SAE (Society of Automotive Engineers) đã cùng lập bộ tiêu chuẩn phân loại Dầu Động cơ theo yêu cầu sử dụng Theo đó, API định nghĩa ký tự “S” (Service Oils) dùng cho các động cơ xăng, và “C” (Commercial) dùng cho các động cơ diesel.
Trang 16ĐỘNG CƠ DIESEL (NHÓM “C”: COMMERCIAL)
CD II Tương đương API-CD với các bổ sung nhằm đáp ứng yêu cầu cho Động cơ Diesel 2 Thì Mỹ, và nâng cao tính năng bảo vệ động cơ chống lắng cặn và chống mài mòn
CE
Dầu động cơ dùng cho các động cơ diesel tốc độ thấp - tải trọng nặng và tốc độ cao - tải trọng nặng, có hoặc không có turbo tăng áp (turbocharged) cho các tải trọng dao động Nâng cao việc kiểm soát tiêu hao dầu cùng các tính năng chống cô đặc dầu, chống tạo lắng cặn piston và chống mài mòn Được dùng cho các động cơ từ
1983 trở về sau
CF Thay thế tiêu chuẩn API-CD dùng cho các động cơ diesel turbo tăng áp (turbocharged) và các động cơ diesel khác có sử dụng nhiên liệu với nhiều cấp độ chất lượng
khác nhau bao gồm nhiên liệu có hàm lượng lưu huỳnh cao trên 0,5% trọng lượng Hiệu quả chống tạo lắng cặn piston, chống mài mòn và chống ăn mòn các ổ trục có linh kiện bằng đồng Được giới thiệu từ 1994 và có thể dùng thay thế API-CD
CF-2 Dùng cho các động cơ diesel 2 thì, được giới thiệu từ 1994 và có thể thay thế API-CD II
CF-4 Dầu động cơ dùng cho các động cơ diesel 4 thì tốc độ cao Đáp ứng các yêu cầu của API-CE với sự nâng cao các tính năng kiểm soát tiêu hao dầu và làm sạch piston
Được giới thiệu từ 1990 và có thể dùng thay thế cho API-CD hoặc API-CE
PHÂN LOẠI DẦU ĐỘNG CƠ
THEO TIÊU CHUẨN API SAE J183
Trang 17ĐỘNG CƠ DIESEL (NHÓM “C”: COMMERCIAL)
CG-4
Sử dụng cho các động cơ diesel 4 thì tải trọng nặng Nhóm này tăng cường các tính năng kiểm soát hiệu quả chống lắng cặn piston, chống ăn mòn, chống mài mòn, chống tạo bọt, nâng cao độ bền ôxy hóa, và chống tạo muội (soot) Được giới thiệu từ 1994 và có thể thay thế API-CD, API-CE và API-CF-4.
CH-4 Dùng cho các động cơ diesel 4 thì tốc độ cao sử dụng nhiên liệu có hàm lượng lưu huỳnh trên 0,5% trọng lượng Được giới thiệu từ 1998 và có thể thay thế
API-CD, API-CE, API-CF-4, API-CG-4.
CI-4 Dùng cho các động cơ diesel 4 thì tốc độ cao đáp ứng các Tiêu chuẩn Giảm Khí thải 2004 (2004 Exhaust Emission Standards) áp dụng từ năm 2002 Nhóm
dầu này được thiết kế nhằm gia tăng độ bền động cơ khi ứng dụng cơ chế rút khí tuần hoàn (EGR: Exhaust Gas Recirculation) và sử dụng nhiên liệu diesel có hàm lượng lưu huỳnh đến 0,5% trọng lượng Được giới thiệu từ 2002 và có thể thay thế API-CD, API-CE, API- CF-4, API-CG-4, API-CH-4.
(EC I) Giảm tiêu hao nhiên liệu tối thiểu 1,5% so với cấp độ nhớt tham chiếu SAE 20W-30 của động cơ xăng Buik V6 3,8 lít đời 1982 Mẫu thử dãy Chỉ số Độ nhớt -
Sequence VI Test.
(EC II) Giống như API-EC I nhưng giảm tiêu hao nhiên liệu tối thiểu 2,7%.
EC Thay thế cho API-EC I và API-EC II Chỉ đi chung với phẩm cấp API-SJ, API-SL, API-SM Giảm tiêu hao nhiên liệu: 0W-20, 20 >1,4%, 0W-XX,
5W-XX >1,1%, 10W-5W-XX, khác >0,5% Mẫu thử dãy Chỉ số Độ nhớt VI A cho độ nhớt tham chiếu 5W-30 của động cơ Ford V8 4,6 lít đời 1993.
PHÂN LOẠI DẦU ĐỘNG CƠ
THEO TIÊU CHUẨN API SAE J183