GVHD: Hồ Đức Tuấn SVTH : Nhóm 10
Đặng Thanh Tuấn
Phạm Văn Hưởng
Đoàn Văn Thành
S E M I N A
NHIÊN LIỆU VÀ MÔI CHẤT CHUYÊN DỤNG
Chủ đề: Phân tích lựa chọn loại dầu bôi trơn và chất pha
cho phép tăng tuổi thọ của Động cơ Đốt trong.
ĐẶT VẤN ĐỀ
KHÁI NIỆM
NỘI DUNG
ĐỀ XUẤT Ý KIẾN
48 AUTO
PHÂN LOẠI
Trong quá trình chuyển động, giữa các chi tiết trong Động cơ Đốt trong(ĐCĐT) có sự tiếp xúc và chuyển động tương đối với nhau luôn xuất hiện lực ma sát làm tiêu hao năng lượng có ích và hao mòn các chi tiết máy. Ma sát - tỏa nhiệt - hao mòn là các hiện tượng luôn đi kèm nhau, chúng sẽ nhanh chóng gây ra sự hư hỏng ở ĐCĐT.
Để loại trừ, hạn chế những hiện tượng này thì giải pháp sử dụng chất bôi trơn, chất pha phù hợp là tối ưu nhất hiện nay.
Tuy nhiên không phải loại dầu bôi trơn, chất pha nào cũng giống nhau và cũng không thể sử dụng chất phụ gia một cách tùy ý. Để tăng tuổi thọ, tăng hiệu suất làm việc của động cơ thì việc hiểu rõ và biết cách sử dụng dầu nhờn,chất phụ gia là yêu cầu quan trọng đối với người sử dụng máy.
I. Đặt vấn đề
II. Khái niệm
1. Dầu bôi trơn
Có rất nhiều chất có thể bôi trơn, như mỡ động vật, dầu thực vật, nước…Trong một số trường hợp, người ta còn dung cả chất rắn và chất khí để bôi trơn, ví dụ:graphite, molybdenum disunfide, một số khí hydrocacbon. Có thể phân loại dầu bôi trơn theo những tiêu chí khác nhau:
III. Phân loại
1.1 PHÂN LOẠI DẦU BÔI TRƠN THEO ĐỘ NHỚT
Cấp độ nhớt của dầu nhờn động cơ được sử dụng theo hệ thống phân cấp độ nhớt của Hiệp hội kỹ sư ô tô Hoa kỳ- SAE (Society of Automoive Engineers) tại bảng 1. SAE đã đề xuất hệ thống phân loại dầu động cơ theo độ nhớt và được nhiều quốc gia áp dụng theo. Hệ thống phân loại của SAE có ưu điểm là đơn giản. Nhiều hãng chế tạo động cơ đã sử dụng cách phân loại này để quy định cấp độ nhớt của dầu bôi trơn cho động cơ của mình. Tuy nhiên, hệ thống phân loại dầu động cơ theo độ nhớt của SAE chưa thể hiện được chất lượng của dầu bôi trơn phù hợp với chủng loại động cơ và điều kiện làm việc cụ thể.
Bảng 1: CÁC CẤP ĐỘ NHỚT CỦA DẦU ĐỘNG CƠ PHÂN LOẠI
THEO SAE

1.2 PHÂN LOẠI DẦU ĐỘNG CƠ THEO CHẤT LƯỢNG
Cấp chất lượng của dầu nhờn động cơ được sử dụng theo hệ thống cấp chất lượng của Viện nghiên cứu dầu mỏ Hoa kỳ- API (American Petroleum Institute).
API-1947
Vào năm 1947, API đã đề xuất hệ thống phân loại dầu động cơ căn cứ vào chất lượng của dầu. Theo đó, dầu động cơ được chia ra thành 3 loại:
- Regular type - Không có chất phụ gia, chất lượng của chúng phụ thuộc hoàn toàn vào loại dầu mỏ và công nghệ chế biến.
- Petroleum type - Chỉ có chất phụ gia hạn chế tốc độ lão hóa và chống ăn mòn bạc lót, trục khuỷu.
- Heavy Duty type - Có nhiều loại phụ gia, đảm bảo cho động cơ làm việc an toàn ở chế độ nặng.
Tuy vậy hệ thống phân loại API-1947 chưa thể hiện được những điều kiện cụ thể, ở đó mỗi loại dầu bôi trơn cụ thể có thể phù hợp.
API-1952
Hệ thống phân loại API-1952 phân biệt 5 loại dầu động cơ và ký hiệu là: MA SÁT, MM, ML, DG và DS. Chữ M ở đầu mã hiệu của 3 loại dầu MA SÁT, MM và ML ký hiệu loại dầu dùng cho động cơ Xăng; các chữ S, M và L tiếp theo ký hiệu loại dầu dùng trong điều kiện nặng (severe), trung bình (medium) và nhẹ (light). Dầu dùng cho động cơ Diesel được ký hiệu bằng chữ D ở đầu mã hiệu; chữ G và S tiếp theo ký hiệu điều kiện làm việc bình thường (general service conditions) và nặng (severe service conditions).
API-ASTM-SAE
API-ASTM-SAE là hệ thống phân loại dầu bôi trơn do 3 tổ chức API, ATS và SAE hợp tác và đề xuất vào năm 1970. Theo đó, dầu bôi trơn ĐCĐT được phân ra thành 3 nhóm lớn như ở Bảng 2.
Bảng 2 : CÁC CẤP CHẤT LƯỢNG CỦA DẦU NHỜN ĐỘNG CƠ PHÂN LOẠI
THEO API-ASTM-SAE
2. Chất phụ gia
Mỗi chất phụ gia hay mỗi kết hợp các chất phụ gia vào trong dầu đều có lý do riêng biệt nên chúng ta có thể chia chất phụ gia thành những loại sau:
Chất phụ gia chống mài mòn
Chất phụ gia ức chế ăn mòn`
Chất phụ gia biến tính, giảm ma sát
Chất phụ gia ức chế oxy hóa
Chất phụ gia chống rỉ sét
Chất phụ gia cải tiến chỉ số độ nhớt
Chất phụ gia làm giảm điểm chảy
Chất phụ gia tăng áp suất
Chất phụ gia tẩy rửa
Chất phụ gia ức chế bọt
Chất phụ gia phân tán
Chất phụ gia tăng khả năng bám dính
Chất phụ gia trung hòa axit
Chất phụ gia tạo mùi
Chất phụ gia chống và tạo nhũ tương
Chất phụ gia phục hồi trạng thái
Chất phụ gia đa chức năng, v..v..
IV. Nội dung
Chất lượng của dầu bôi trơn được đánh giá thông qua nhiều chỉ tiêu khác nhau và mức độ quan trọng của các chỉ tiêu đó phụ thuộc vào mục đích sử dụng và chức năng của dầu bôi trơn. Một số chỉ tiêu đặc trưng của dầu bôi trơn dùng cho ĐCĐT như tính bôi trơn, chỉ số độ nhớt, số axit, số kiềm, khả năng chống lão hóa, ..v…

1. Tính bôi trơn(Lubricity)
Một số định nghĩa về tính bôi trơn
1) Tính bôi trơn là tính chất được đặc trưng bởi khả năng bám dính trên các bề mặt được bôi trơn để ngăn chặn sự xuất hiện của ma sát khô.
2) Tính bôi trơn là thước đo sự khác nhau về sức cản ma sát khi so sánh các loại dầu bôi trơn có cùng độ nhớt.
3) Tính bôi trơn là tổ hợp các tính chất tác dụng tương hỗ giữa các bề mặt tiếp xúc với môi trường bôi trơn, đảm bảo lực ma sát và hao mòn của bề mặt được bôi trơn là nhỏ nhất.
4.2 Chỉ tiêu chất lượng của dầu bôi trơn

3. Số Axit
Trong quá trình làm việc, lượng axit trong dầu bôi trơn thường tăng lên do dầu bị oxy hóa và do sản phẩm cháy nhiên kiệu chứa các chất tạo axit. Axit có trong dầu bôi trơn được phân thành 2 loại:
Axit mạnh – bao gồm axit vô cơ hình thành từ sản phẩm cháy của các loại nhiên liệu chứa các tạp chất tạo axit và axit hữu cơ hòa tan hình thành do sự oxy hóa các phân tử dầu bôi trơn.
Axit yếu – axit hữu cơ không hòa tan được hình thành do sự oxy hóa dầu bôi trơn.
Axit mạnh có khả năng ăn mòn các bề mặt bôi trơn. Axit yếu không có khả năng ăn mòn nhưng có thể tích tụ dưới dạng cặn bùn làm giảm sự truyền nhiệt và tăng độ mài mòn các bề mặt bôi trơn.
Lượng axit mạnh được đánh giá bằng số axit mạnh SAN (Strong axit number).
Lượng axit yếu – số axit yêu WAN (Weak axit number).
Tổng số axit có trong dầu bôi trơn – số axit tổng TAN (Total axit number)
TAN = SAN + WAN
Số axit (Axit number-AN) của dầu bôi trơn là lượng KOH tính bằng milligram cần thiết để trung hòa lượng axit có trong 1gram dầu bôi trơn. Số axit là đại lượng đánh giá hàm lượng axit có trong dầu bôi trơn và được sử dụng như là chỉ tiêu loại bỏ dầu sau một thời gian sử dụng ( khi mà lượng axit đã vượt mức độ quy định ).
[mg KOH/g]

Trong đó: S – hàm lượng Lưu huỳnh trong nhiên liệu, [%wt]
K – hệ số tính đến lượng Lưu huỳnh đọng lại trên thành xylanh
dưới dạng axit, K = 0,001 – 0,002

- suất tiêu thụ dầu bôi trơn, [g/Hp.h]
Số kiềm tổng được xác định bằng công thức:
4. Số Kiềm tổng
Với nhiên liệu có hàm lượng lưu huỳnh đến 5%, động cơ cần bôi trơn bằng dầu có TBN = 30 – 80 mg KOH/g. Trị số TBN của dầu bôi trơn giảm dần theo thời gian sử dụng vì lượng phụ gia kiềm tiêu hao dần cho việc trung hòa axit. Dầu bôi trơn cần được thay thế khi TBN giảm xuống nhỏ hơn một trị số xác định tránh sự tồn đọng axit gây ăn mòn chi tiết của động cơ.
4.3 Những ảnh hưởng của dầu bôi trơn và chất pha cho phép tăng tuổi thọ của Động cơ Đốt trong.
2
Công dụng
của chất pha
- Bôi trơn các bề mặt có chuyển động trượt giữa các chi tiết nhằm giảm ma sát do đó giảm mài mòn – tăng tuổi thọ các chi tiết. Để khắc phục trở lực ma sát giữa hai mặt rắn phải tốn một công vô ích rất lớn. Máy móc sẽ bị mòn hỏng ngay nếu không có chất bôi trơn. Nếu chọn đúng loại dầu bôi trơn thì hệ số ma sát giảm xuống 100 đến 1000 lần so với ma sát khô. Nhờ màng dầu máy làm việc nhẹ nhàng, ít bị mòn… Chính vì giảm ma sát nên tổn thất cơ giới trong động cơ Nm giảm, hiệu suất cơ giới
- Bao kín khe hở giữa các chi tiết như piston – xylanh – xec măng để giảm lọt khí tránh được hiện tượng giảm công suất do lọt khí gây ra. Do vậy khi lắp ráp cụm chi tiết này phải bôi dầu vào rãnh xec măng và bề mặt xylanh.
- Chống oxy hóa( kết gỉ) bề mặt chi tiết nhờ chất phụ gia trong dầu. Bề mặt máy móc, động cơ khi làm việc thường tiếp xúc với không khí, hơi nước nóng, khí thải… làm cho kim loại bị ăn mòn, hư hỏng. Nhờ dầu nhờn tạo màng mỏng phủ kín lên mặt kim loại nên ngăn cách giúp kim loại ít bị oxy hóa.
- Rút ngắn quá trình chạy rà của động cơ. Khi chạy rà phải dùng dầu bôi trơn có độ nhớt thấp để cuốn trôi đi các mạt kim loại có bên trong động cơ khi mới chế tạo. Ngoài ra dầu còn được pha một số chất phụ gia đặc biệt có tác dụng làm mềm tổ chức tế vi kim loại trên bề mặt mỏng của chi tiết. Do đó các chi tiết nhanh chóng rà khít với nhau, rút ngắn thời gian và chi phí chạy rà. Các động cơ sử dụng dầu bôi trơn loại này sẽ có tuổi thọ cao hơn những động cơ không dùng.
- Chống ồn và rung động giữa các chi tiết ổ trục hay các chi tiết tiếp xúc trực tiếp nhau sẽ hình thành một lớp chêm dầu nâng đỡ giảm rung động và tiếng ồn khi làm việc. Nhờ đó giảm được những va chạm do rung động gây ra giúp cho động cơ làm việc ổn định lâu bền.
- Chất phụ gia chống mài mòn: Cơ chế hoạt động của nó là tạo thành lớp dầu gồm các phần tử có tính phân cực bám chặt trên bề mặt của vật rắn, ngăn chặn tiếp xúc kim loại – kim loại, không cho hình thành hợp chất hóa học cứng và các liên kết kim loại. Giảm được hao mòn. Các lớp mỏng của chất phụ gia tạo ra giữa hai bề mặt chất lỏng được gọi với cái tên “bàn chải nhỏ” làm dịu quá trình tiếp xúc giữa hai bề mặt, giảm hệ số ma sát.
Công dụng của chất pha( chất phụ gia)
Phụ gia chống mài mòn
cho dầu nhờn động cơ.
(Liqui-Moly)
- Chất phụ gia tẩy rửa: Với nồng độ 2 đến 10%, các chất tẩy rửa có thể ngăn cản, loại trừ các cặn không tan, cặn sạn, cacbon và các hợp chất chì trên các bộ phận của ĐCĐT. Qua đó giữ sạch các chi tiết nâng cao độ tin cậy trong thời gian làm việc của động cơ.
- Chất phụ gia chống rỉ sét: Nếu như động cơ làm việc không có thời gian ngừng lâu thì dâu nhờn với chất phụ gia phù hợp sẽ làm chức năng chống rỉ( ngăn cản các chi tiết tiếp xúc trực tiếp với môi trường ) tương đối tốt vì ngừng trong thời gian ngắn thì dầu chưa kịp chảy hết khỏi các chi tiết. Có nhiều hợp chất được dùng để chống rỉ như: các axit béo, các este của axit napteic và axit béo, các amin hữu cơ… thường pha vào dầu với tỉ lệ 0,1 đến 1%.
- Chất phụ gia biến tính, giảm ma sát: Phụ gia biến tính(FM) làm giảm hệ số ma sát , bảo tồn được năng lượng, tiết kiệm được 2 đến 3% nhiên liệu cho Ô tô. Phụ gia FM bao gồm nhiều loại hợp chất chứa oxy, nitơ, lưu huỳnh molipden, đồng và các nguyên tố khác. Phụ gia này thường được pha với tỉ lệ 0,1 đến 0,3%.
V. Đề xuất của nhóm về vấn đề
PGS.TS Nguyễn Văn Nhận,ThS Hồ Đức Tuấn
Nhiên liệu và môi chất chuyên dùng
Đại học Nha Trang
2. Lưu Văn Hy, Chung Thế Quang, Nguyễn Phước Hậu, Huỳnh Kim Ngân, Đỗ Tấn Dân
Nhiên liệu dầu nhờn và chất tải nhiệt
NXB Giao thông vận tải
3. Phạm Minh Tuấn
Động cơ đốt trong
NXB Khoa học kỹ thuật
4. Đình Liên
Ma sát học
5. Tạp chí Công nghiệp hóa chất Số 7/năm 2002
6. Nguyễn Oanh _ Cơ sở dạy nghề máy nổ An Phú
Kỹ thuật sửa chữa Ô tô và Động cơ nổ hiện đại _ Tập 1: Động cơ Xăng
NXB Hồng Đức
7. Tạp chí Ô tô Xe máy
VI. Tài liệu tham khảo