Nghiên cứu độ nhớt của các chất lỏng trong suốt và đục

§¹i häc d©n lËp H¶i Phßng

LỜI MỞ ĐẦU
Xu hướng chung của ngành công nghiệp chế tạo máy là sản xuất ra các loạI
dộng cơ có công suất cao, bền cảI thiện tốt tính chất khởI động và gọn nhẹ. Để
giảI quyết được một trong các nhu cầu này, đòi hỏi và có liên quan chặt chẽ đến
việc sử dụng dầu nhờn cho động cơ.
Dầu nhờng động cơ là nhóm dầu nhờn quan trọng nhất trong các loạI dầu
bôi trơn. Tính trung bình chúng chiếm khoảng 40% tổng các loạI dầu bôi trơn
sản xuất trên thế giới.
Ở Việt Nam dầu nhờn động cơ chiếm khoảng 60% lượng dầu bôi trơn. Sự
đa dạng về kích cỡ động cơ và đốI tượng sử dụng dẫn đến các yêu cầu bôi trơn
rất khác nhau. Hầu hêt dầu gốc và phânf lớn các loạI phụ gia dầu bôi trơn được
sản xuất dầu động cơ. Các phụ gia quan trọng nhất cho dầu đọng cơ là các chất
chống oxi hóa, phụ gia phân tán, phụ gia tẩy rửa, phụ gia chống gỉ và chống ăn
mòn. Cho dù mỗI đông cơ cần loạI dầu vớI tính chất lý hóa và tính năng sử dụng
riêng để đáp ứng các vấn đề bôi trơn khác nhau. Hay nói cách khác là cần phảI
có loạI vật liệu bôi trơn thích hợp.Một số yếu tố ảnh hưởng đến việc bôi trơn
vẫn là chung cho mọI động cơ. Các yếu tố làm các chức năng sau: bôi trơn, làm
mát, làm kín khít, làm sạch bên trong. Mức độ đạt được các chức năng này tớI
đâu tuỳ thuộc vào loạI dầu được lựa chọn phù hợp vớI các đặc tính thiết kế ban
đầu của động cơ, nhiên liệu sử dụng, điều kiện vận hành. Chất lượng bảo dưỡng
động cơ cũng rất quan trọng, nó liên quan đến cả tuổI thọ của động cơ lẫn chu
kỳ thay dầu.
Vì thế việc sử dụng bôi trưon nói chung hay dầu mỡ bôi trơn nói riêng và
quy trình bôi trơn phù hợp vớI quy định của các nhà chế tạo thiết bị sẽ góp phần
rất lớn đảm bảo cho xe, máy hoạt động ổn định, giảm chi phí bảo dưỡng, nâng
cao tuổI thọ sử dụng và độ tin cậy của chúng trong nền kinh tế. Chất lượng và
phương pháp sử dụng dầu nhờn là những vấn đề khoa học kĩ thuật phức tạp
nhung cũng rất lý thú. Vì dầu nhờn là nguồn nhiên liệu không thể thiếu và rất
cần thiết cho các trang thiết bị, máy móc cho một nền công nghiệp hoá, hiên đạI

NguyÔn ThÞ Nga – HD801

1


§¹i häc d©n lËp H¶i Phßng

hoá nên rất nhiều cơ quan nghiên cứu khoa học và phòng thí nghiệm của nhà
máy đang tập trung sức lực để giảI quyết các vấn đề đặt ra của cuộc sống.
Hiện nay để đáp ứng nhu cầu đa dạng và ngày càng tăng của nền khinh tế
phát triển trên thé giớI đã sản xuất ra rất nhiều các loạI dầu nhờn khác nhau. Vì
vậy chỉ có các chuyên gia sâu về từng loạI lĩnh vực dầu nhờn mớI có thể am
hiểu tường tận về sản phẩm của mình và không một ai có thể hy vọng hiểu sau
và hết được mọI củng loạI dầu nhờn hiên nay.
Do đó nên em đã chọn đề tài: “ Nghiên cứu độ nhớt của các chất lỏng trong
suốt và đục” để tìm hiểu về dầu nhờn động cơ có ảnh hưởng như thế nào đến
quá trình hoạt dộng của động cơ và từ đó có thể thấy được các tính nắng sử dụng
cũng như các chỉ tiêu kỹ thuật của dầu nhờn động cơ.

NguyÔn ThÞ Nga – HD801

2


§¹i häc d©n lËp H¶i Phßng

Phần I: TỔNG QUAN
1.Tổng quan về động cơ:
a.

Động cơ xăng:

Động cơ xăng bao gồm động cơ 4 kỳ và động cơ 2 kỳ, trong đó động cơ 4
kỳ được sử dụng phổ biên hơn, chu trình làm việc của động cơ xăng 4 kỳ bao
gồm:

1. Van nạp

6. Thanh truyền

2. Nến điện

7. Dầu nhờn

3. Van thải

8. Điểm chết dưới

4. Xi lanh

9. Điểm chết trên

5. Piston

NguyÔn ThÞ Nga – HD801

3


Đại học dân lập Hải Phòng

Chu k 1: Chu k hỳt.
Piston i t im cht dI lờn im cht trờn, van hỳt m ra hỳt hn
hp xng v khụng khớ(hn hp cụng tỏc)vo xilanh, lỳc ny van thI vn úng.
Chu k 2: Chu k nộn.
Piston i t im cht dI lờn im cht trờnn, nộn hn hp cụng tỏc. Khi
b nộn ỏp sut tng dn n nhit tng, chun b cho quỏ trỡnh chỏy tip theo.
Chu k 3: Chu k chỏy.
Khi nn in n im la s t chỏy hn hp xng v khụng khớ. Khi
chỏy nhit nng bin thnh c nng, y pớton i n im cht dI, ng thI
chuyn ng qua thanh truyn lm chy mỏy.
Chu k 4: Chu k x.
Piston i t im cht dI lờn im cht trờn y sn phm chỏy qua van
thI ra ngoi v ng c bt u mt hnh trỡnh mi.
c im hot ng:
Phn ln cỏc ng c xng 4 k thng dựng cho ụtụ hoc cỏc phng tiờn
tng t. ng c ny thng khI ng nguI hc phn ln thi gian hot
ng thp hn quy nh do ng c phI dng lI nhiu hoc cú tI nh. iu
ny lm cho mt lng nc ỏng k s to nờn khi xng chỏy ngng t trờn
thnh xilanh rI lt qua piston secmng xuụng cacte.
Nhiờn liu khụng chỏy ht, nhiờn liu ch chỏy mt phn v muI ca
chỳng cng lt xung cỏcte to nờn mt s axit mnh. Kt qu l mng du bụi
trn trờn thnh xilanh b ra sch v quỏ trỡnh n mũn b thỳc y. Tip theo l
quỏ trỡnh mi mũn do ma sỏt ca cỏc b phn chuyn ng lm tng khe h
gia chỳng. Cỏc khe h tng lờn vớ d nh cn ay xupỏp lm mt kh nng iu
chnh.
chng g, phi cú ph gia vi tr s kim tng thớch hp.
Cỏc sn phm b oxihúa t nhiờn liu, c bit l cỏc axit khoỏng hoc cỏc
axit hu c u gúp phn vo quỏ trỡnh lm n mũn . Cỏc axit khoỏng lm

Nguyễn Thị Nga HD801

4


§¹i häc d©n lËp H¶i Phßng

ăn mòn các lớp đồng trong ổ đồng chì, còn các axit hữu cơ làm ăn mòn lớp chì.
Các loại phụ gia có thể khắc phục rất hiệu quả việc có hạI trên.
Trong cácte và khu vực nhiệt độ thấp khác, nước có thể kết hợp vớI dầu và
các loạI chất bẩn khác tạo thành lớp cặn bùn. Việc tạo căn có thể gây tắc nghẽn
đường dầu và làm bôi trơn không đủ. Có thể dùng phụ gia phân tán để ngăn
ngừa việc tạo căn của dầu. Trong buồng đốt phần lớn xăng bay hơi xong một
phần các phân đoạn nặng, một số chất bị phân huỷ và tất cả các cặn cứng như bồ
hóng… lạI không bay hơi hết mà tạo thành một lớp vecni bám vào bề mặt động
cơ. Cặn rắn khi kết hợp vớI một lượng nhỏ cặn dầu trong buồng đốt sẽ tạo thành
một lớp muộI bám chặt vào đỉnh piston và bề mặt buồng đốt. Cặn dầu trong
buồng đốt thường liên quan đến chất tạo tro trong phụ gia.
Động cơ xăng hai kỳ thường dùng cho môtô, xuồng máy, cưa vòng, các
máy bơm.
Do dầu bôi trơn cho các loạI động cơ này được pha trộn lẫn vớI nhiên liệu
nên dầu mớI đưa vào liên tục, vì vậy không ảnh hưởng xấu do dầu biến chất.
b.

Động cơ Diesel:

1. Thanh truyền
NguyÔn ThÞ Nga – HD801

5. Van nạp không khí

5


Đại học dân lập Hải Phòng

2. Xi lanh

6. Van thi sn phm chỏy

3. Piston

8. im cht trờn

4,7. Vũi phun nhiờn liu

9. im cht di

Nguyờn lý hot ng:
ng c Diesel cng lm vic theo nguyờn tc ng c 4 k nh ng c
xng nhng khỏc ng c xng ch trong ng c xng hn hp xng v
khụng khớ c t chỏy sau khi nn in n im la. Cũn I vI ng c
Diesel, hn hp nhiờn liu c a vo xilanh, ú khụng khớ ó c nộn
trc v ó cú nhit cao, nhiờn liu s t bc chỏy.
ng c diesel hot ng theo 4 chu k: hỳt, nộn, chỏy, thi.
Khi piston i t im cht trờn xuụng im cht dI, van np m ra khụng
khớ c hỳt vo xilanh sau ú van np úng lI. Piston i t im cht dI lờn
im cht trờn, thc hin quỏ trỡnh nộn khụng khớ do b n ộn, ỏp sut tng dn
n nhit tng cú th t 500 0C n 7000C. Khi piston gn n im cht trờn
thỡ nhiờn liu c phun vo xilanh dI dng xng mự, khi gp khụng khớ
nhit cao s t bc chỏy. Khi sut tng mnh s õy piston i t im cht

dI th c hi n quỏ trỡnh gión n sinh cụng h u ớch c truy n qua h thng
thanh truyn lm chy mỏy. Sau ú piston lI i t im cht di lờn im cht
trờn thI sn phm chỏy ra ngoi qua mt van thI v tip tc thc hin mt
hnh trỡnh mi.
* Đặc điểm hoạt động
- Động cơ Diezel đợc sử dụng rộng rãi trong công nghiệp, xe tải, đầu máy
xe lửa. Động cơ Diezel sử dụng nhiên liệu Diezel có hàm lợng lu huỳnh cao hơn
so với xăng với tỉ số nén cao hơn. Hỗn hợp nhiên liệu + không khí tự bốc cháy
mà không còn buri đánh lửa. Đặc điểm hoạt động của động cơ Diezel là có là có
tỉ trọng lớn.
- Khi sử dụng nhiên liệu Diezel cần phải chú ý tới mối tơng quan giữa số
vòng quay của động cơ với trị số xetan của nhiên liệu. Động cơ Diezel tốc độ cao
dùng nhiên liệu có trị số xetan cao và ngợc lại. Nếu dùng nhiên liệu có hệ số
xetan thấp hơn mức yêu cầu thì không nên ép máy tăng tốc và làm việc trong
điều kiện khắc nghiệt. Có 2 loại Diezel thơng phẩm dùng cho mùa hè và mùa
Nguyễn Thị Nga HD801

6


Đại học dân lập Hải Phòng

đông: loại nhiên liệu mùa hè có tự số xetan và độ bay hơi thấp hơn so với loại
nhiên liệu mùa đông. Diezel điều kiện thời tiết miền bắc nớc ta có mùa động
lạnh và mùa hè nóng nức, khi dùng lần 2 loại nhiên liệu trên sẽ gây ra sự cố cho
máy móc, xe cộ.
- Động cơ Diezel đợc chia ra làm 3 cấp:
+ Động cơ tốc độ cao (>1000 vòng/ phút)
+ Động cơ tốc độ trung bình (375 ữ 1000 vòng/phút)
+ Động cơ tốc độ thấp ( < 375 vòng/ phút)

- Do các điều kiện cháy nổ gần nh lí tởng, hiện tợng ngơng tụ nớc và lẫn
nhiên liệu không phải là vấn đề nghiêm trọng. Điều quan tâm nhất đối với động
cơ Diezel là hàm lợng S trong sự tơng quan đối với dầu bôi trơn.
- Vì khi cháy, chúng tạo thành khí SOx (SO2, SO3). Khi tiếp xúc với nớc chỉ
cần một lợng nhỏ lẫn trong dầu sẽ tạo thành axit mạnh, chúng không những gây
ăn mòn mà còn gây biến chấy của dầu. Do vậy, hàm lợng S cao khoảng 1% thì
phải dùng dầu có trị số kiềm tổng cao tơng ứng nếu không sẽ làm giảm chu kì
thay dầu, giảm tuổi thọ của máy xuống còn phân nửa.
- Nhiệt độ của piston rất cao nên lớp cặn cacbon và cặn vecni tạo nên khá
dày trên piston và vành xecmăng, lớp cặn này gọi là cặn nhiệt độ hoặc cặn lắc.
- Nếu trong động cơ xăng cặn biên và căn vecni chủ yếu do nhiên liệu bị
chuyển hóa thì trong động cơ Diezel lớp cặn hình thành chủ yếu do sự biến chất
của dầu nhờn động cơ. Trong điều kiện khắc nghiệt, lớp cặn rắn đóng trong vành
xecmăng dẫn tới xecmăng không thể thực hiện tốt các chức năng của mình dẫ tời
hiện tợng lọt khí, độ mài mòn tăng nhanh và cuối cùng là tổn hao công suất lớn.
- Nhiên liệu cháy không hết sẽ sinh ra nhiều khói xả, muội (bồ hóng/ lẫn
vào dầu động cơ làm cho dầu động cơ bị đen. Thông thờng các loại dầu hiện đại
có khả năng phân tán cao sẽ phân tán lớp muối sẽ kéo chúng để không để lại hậu
quả. Tuy nhiên, trong nhiều trờng hợp thì lớp muội này có hại nhất là theo quan
điểm mài mòn động cơ.
- Lớp cặn bồ hóng đặc biệt đáng lu tâm đối với xe chở khách. Do vậy nhiều
nhà sản xuất xe động cơ đã hớng dẫn nên thơng xuyên phải thay dầu và thay
nhiều hơn với xe động cơ xăng khoảng 2 lần.
- Về đại thể, cặn lắc trong dầu động cơ Diezel hình thành từ các sản phẩm
biến chấy gây phân huỷ của dầu bôi trơn do bị oxi hóa, chúng đóng vai trò nh
chất kết dính cao phân tử với bồ hóng tạo ra từ quá trình cháy nhiên liệu. Hàm lợng lu huỳnh trong nhiên liệu càng cao thì việc sản xuất chất gắn kết ngày càng
phát triển.
- Các chất phân tán và tẩy rửa có thể ngăn ngừa việc tạo cặn lắc. Hiệu quả
của chúng là đợc thử nghiệm trên hầu hết các băng khử động cơ Diezel.
Nguyễn Thị Nga HD801

7


Đại học dân lập Hải Phòng

- Các động cơ Diezel lớn đợc dùng rất phổ biến trong công nghiệp và máy
tàu thuỷ sử dụng nhiên liệu cặn với hàm lợng lu huỳnh từ 2 4%. Các axit
mạnh tạo ra khi nhiên liệu cháy sẽ ăn mòn mãnh liệt xecmăng và thành xi lanh.
Kết quả là kim loại bị bong ra nhanh và độ mài mòn rất lớn.
- Cặn lắng trong động cơ: nguyên nhân sinh ra là do dầu nhờn nhiên liệu đã
cháy tạo ra do sunfat. Cặn lắc quá mức sinh ra do động cơ đánh lửa sớm, van bị
ăn mòn và tạo thành hoặc bị lõm.
- Nguyên nhân sinh ra cặn lắng (đối với piston hoạt động trong vùng có
nhiệt độ cao và thấp, là do sự oxi hóa của dầu và sự nhiễm bẩn của nhiên liệu,
hậu quả tiêu cực có thể sảy ra là vòng bạc bị dính, làm tăng sự rò và thoát khí
qua piston, làm tăng mức tiêu thụ xăng dầu do nhiên liệu bị lọt qua...
3. Ma sát và nguyên lí bôi trơn:
- Việc tìm hiểu ma sát và nguyên lí bơi trơn là công việc đầu tiên cần thiết
trớc khi đi vào nghiên cứu dầu nhờn và chất lợng của dầu nhờn. Phải tìm hiểu từ
vấn đề này để việc tiếp cận và tìm hiểu ảnh hởng của dầu nhờn đối với sự hoạt
động của các thiết bị máy móc, động cơ.
a. Ma sát
- Khi một vật dịch chuyển trên bề mặt của một vật khác thì sẽ xuất hiện một
lực gọi là lực ma sát. Lực ma sát đã cản trở lại chuyển động của chính vật ấy.
- Lực ma sát cũng có ích trong một số trờng hợp: VD: trong các cỗ phanh,
các truyền động dây đai... Trong một số trờng hợp khác thì ma sát sẽ rất có hại ví
dụ khi chuyển hóa từ dạng này sang dạng khác, từ nhiệt năng biến thành cơ
năng....
- Để khắc phục hiện tợng ma sát phải tiêu tốn một phần năng lợng và năng

lợng sử dụng có thể là khá lớn.
- Có nhiều dạng ma sát khác nhau nh:
+ Ma sát trợt: khi một vật rắn trợt lên một vật khác, bề mặt của chúng tiếp
xúc với nhau thì sẽ sinh ra lực ma sát gọi là ma sát trợt, ma sát lăn...
+ Ma sát lăn: Khi một vật hình tròn hoặc hình cầu lăn trên bề mặt của vật
khác và hai vật tiếp xúc với nhau tại một điểm hoặc một đờng sinh ra lực ma sát
gọi là ma sát lăn.
- Ma sát trợt thờng lớn gấp 10 ữ 100 lần ma sát lăn (trong trờng hợp so
sánh của các bề mặt khô, tức là ma sát xuất hiện khi một vật rắn chuyển động
trên bề mặt của một vật khác mà giữa hai vật không có chất bôi trơn).
- Nguyên nhân của ma sát khô:
+ Do sự liên kết cơ học từ các chỗ lồi trên bề mặt vật rắn.
+ Do tác động tơng hỗ giữa các phân tử của các bề mặt làm việc tại các
điểm tiếp xúc.
Nguyễn Thị Nga HD801

8


Đại học dân lập Hải Phòng

- Hiện tợng ma sát luôn kéo theo sự hao phí công suất nhằm khắc phục ma
sát và làm toả nhiệt gây mài mòn các chi tiết làm việc. Sự hao phí công suất, toả
nhiệt và mài mòn bề mặt làm việc là 3 mặt không tách rời của tất cả các dạng ma
sát. Tùy theo điều kiện và dạng ma sát mà mỗi một trong sỗ các bản đồng hành
có thể rất lớn hoặc rất nhỏ.
- Để giảm bớt hao phí về công sức để khắc phục ma sát, con ngời đã áp
dụng nhiều biện pháp để khắc phục và thành công lớn nhất là phát hiện ra vắng
bề mặt bôi trơn bằng dầu thì ma sát giảm xuống rất nhiều thậm chí ma sát trợt ơ
các bề mặt đợc bôi trơn có thể nhỏ hơn ma sát lăn (trong một số điều kiện nhất

định).
- Khi có hai bề mặt chuyển động lên nhau đợc ngăn cách bởi một lớp dầu
thì sẽ xuất hiện ma sát lỏng, tức là một lợng ma sát trong bản than lớp dầu giữa
các phân tử dầu. Lợng tổn thất năng lợng trong ma sát lỏng so với ma sát khô thì
nhỏ hơn rất nhiều ma sát lỏng có nhiều u điểm hơn so với ma sát khô nh:
+ Độ mài mòn các chi tiết giảm đi rõ.
+ Tổn thất công suất chống ma sát giảm đi.
+ Các chi tiết bị nóng ít hơn.
+ Các vật ma sát có thể chịu đợc tải trọng lớn hơn.
+ Nâng cao độ bền và kéo dài tuổi thọ của các chi tiết làm việc.
- Khi thiết kế và chế tạo máy móc thì các nhà thiết kế và chế tạo phải cố
gắng để đạt mối lắp ghép của các chi tiết co sát mà khi làm việc chúng đợc ngăn
cách bởi một lớp dầu thì sẽ xuất hiện ma sát lỏng tốt nhất. Nếu nh sự tổn thất do
ma sát chỉ sảy ra do ma sát lỏng thì trong trờng hợp này hệ thống bôi trơn đã trở
thành hoàn hảo nhất.
- Để đạt đợc tác dụng bôi trơn hoàn hảo thì cần phải đi sâu tìm hiểu bề mặt
của lớp dầu, đầy là một trong những vấn đề thú vị nhất của mặt khoa học và kĩ
thuật.
b. Nguyên lí bôi trơn
- Không phải mọi chất lỏng đều có thể dùng để bôi trơn các bề mặt làm
việc. Chất lỏng sử dụng để làm vật liệu bôi trợ phải đáp ứng các yêu cầu:
+ Yêu cầu trớc hết là chất lỏng phải có khả năng chảy loang trên bề mặt
kim loại. Tính chất này gọi là tính bôi trơn, tính bám dính... gọi chung là tính
chất bôi trơn. Chất lỏng có tính bôi trơn thì dễ chảy loang trên bề mặt kim loại,
đi vào những khe hở và bám chắc trên bề mặt kim loại. Ngợc lại, nếu không có
tính chất này thì nó không chảy loang đợc trên bề mặt kim loại và chảy vào các
khe hở. Lực liên kết giữa các phân tử với nhau cùng là tính chất cần thiết của
chất lỏng dùng làm chất bôi trơn. Lực liên kết giữa các phân tử của một chất
lỏng càng lớn thì lực ma sát trong của chất lỏng càng lớn.
Nguyễn Thị Nga HD801

9


Đại học dân lập Hải Phòng

- Lực ma sát trong của chất lỏng, tức là ma sát sinh ra giữa các phân tử
chuyển động của chất lỏng độ nhớt. áp dụng thuyết bôi trơn thuỷ động học của
Detvop vào thiết kế, chế tạo và sử dụng máy ngời ta đã khẳng định đợc các yếu
tố cơ bản.
+ Số lợng ma sát của các chi tiết làm việc phụ thuộc vào các điều kiện làm
việc chủ yêu của chúng.
+ Bề dày để đảm bảo bôi trơn lỏng.
+ Tác dụng làm mát của dầu nhờn.
+ Dầu có độ nhớt phù hợp với từng điều kiện làm việc.
- Để thực hiện bôi trơn lỏng ổ đỡ với lợng hao phí công suất do ma sát nhỏ
nhất cần phải tính đến hàng loạt các yếu tố: độ nhớt của dầu, tải trọng trên ổ đỡ,
tốc độc chuyển động của các chi tiết làm việc, diện tích các bề mặt làm việc, khe
hở giữa các chi tiết làm việc, tình trạng nhiẹt độ của ổ đỡ... Mỗi một yếu tố lại
phụ thuộc phức tạp vào nhiều yếu tố khác. Các nguyên lí bôi trơn lỏng đều đợc
biểu diễn bằng các công thức toán học. Các nhà thiết kế và chế tạo máy có thể
dựa vào công thức đó để tính bề dày lớp dầu và các chi tiết làm việc và tác dụng
làm mát của dầu chảy qua ổ đỡ vàđiều chủ yếu nhất là có thể duy trì sự bôi trơn
lỏng trong điều kiện nào và điều kiện nào sẽ gây ra sự phá huỷ lớp dầu, xuất hiện
ma sát khô đe doạ máy móc thiết bị.
- Ngày nay, có nhiều phơng pháp tính toán bôi trơn lỏng cho các chi tiết ma
sát nhung đều dựa trên những nguyên li bôi trơn thuỷ động do Detvop đa ra.
Trong thực tế nếu không đề cập đến các tính toán chúng ta cũng có thể ứng dụng
những nguyên lí cơ bản rút ra từ nguyên lí bôi trơn thuỷ động.
+ Trong trờng hợp ma sát lỏng, nếu độ nhở của dầu, tốc độ trợt của các chi

tiết làm việc và bề mặt tiếp xúc của chúng tăng thì lợng 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 tăng lên.
+ Đối với các chi tiết làm việc có chuyển động nhanh cần dùng dầu có độ
nhớt thấp và ngợc lại.
+ Khe hở giữa các chi tiết làm việc càng lớn thì dầu bôi trơ càng cần có độ
nhớt cao.
+ Tải trọng trên các chi tiết làm việc càng thì độ nhớt cao.
4. Dầu nhờn động cơ:
- Trong hoạt động của động cơ, dầu nhờn có rất nhiều công dụng nh bôi
trơn, chống mài mòn, chống ăn mòn kim loại, làm mát, làm lún và làm sạch
động cơ. Dầu nhờn thơng phẩm dùng cho động cơ bao gồm hai hợp phẩm là dầu
gốc và phụ gia. Dầu gốc đợc sử dụng nhiều nhất là phân đoạn dầu khoàng gốc
Nguyễn Thị Nga HD801

10


Đại học dân lập Hải Phòng

dầu mỏ, đợc chế biến theo công nghệ truyền thống. Ngoài ra còn có thể dùng
một số loại dầu nhờn gốc tổng hợp hay dầu gốc thực vật.
Các tính chất của dầu nhờn động cơ:
a. Độ Nhơt:
- Đột nhớt là đại lợng đặc trng cho khả năng lu biến của chất lỏng. Đợc
xem là đại lợng đặc trng cho ma sát nội trị của chất lỏng, nguyên nhân sinh ra độ
nhớt là do có lực cơ học giữa các hạt toạ nên chất lỏng.
- Độ nhớt của dầu mỏ có liên quan đến quá trình bơm vận chuyển, sự bôi
trơn và phun nhiên liệu trong động cơ.

- Độ nhớt phụ thuộc vào nhiệt độ, khi nhiệt độ tăng thì độ nhớt giảm.
- Độ nhớt là một chỉ tiêu đặc biệt quan trọng: khi xác định độ nhớt ở 40 0C
và ở 1000C có thể đánh giá đợc dầu tốt hay xấu, có còn sử dụng đợc hay không
và có bị lẫn nhiêu liệu không.
- Độ nhớt của dầu nhờn động cơ đặc biệt quan trọng của nhiều khía cạnh,
nó có ảnh hởng đến độ kín khít, độ tổn hao công suất, khả năng chống mài mòn,
khả năng tạo cặn, khả năng làm mát các chi tiết làm việc.... Diezel vậy các động
cơ chuyển động khử hôi, độ nhớt có tác động đến tiêu hao nhiên liệu, khả năng
tiết kiệm dầu và hoạt động chung của cả động cơ. Đối với một số loại động cơ,
nhất là động cơ ôtô độ nhớt cũng là yếu tố ảnh hởng đến sự dễ dàng khởi động
và tốc độ trục khuỷu.
- Độ nhớt quá cao sẽ gây sức cản lớn khi nhiệt độ xung quanh thấp, làm
giảm tốc độ trục cơ và do đó làm tăng nhiên liệu tiêu hao ngay cả sau khi động
cơ đã khởi động. Nếu độ nhớt quá thấp sẽ dẫn đến chóng mài mòn và tăng độ
tiêu hao dầu.
- Trong điều kiện động cơ làm việc năng, làm việc với tải trọng lớn thì dầu
độ nhớt cao tin cậy hơn. Nếu dầu bị oxi hóa có thể dẫn đến tăng giảm độ nhớt
không an toàn. Độ nhớt giảm thờng do sự phân huỷ cơ học của các chất polyme
tăng chỉ số độ nhớt trong dầu 4 mùa hoặc là do bị lẫn nhiên liệu hoặc là do bị
làm cặn bẩn. Tuy nhiên quá trình oxi hóa cũng bẻ gẫy các chất làm tăng độ nhớt
thành các phân tử nhở hơn do đó làm giảm khả năng làm đông đặc của chúng
nhất là nhiệt độ cao. Nhiệt độ cao gây ra tổn thất do bay hơi làm dầu đặc thêm
do nồng độ thành phần nhớt hơn trong dầu tăng lên.
- Độ nhớt là một trong những tính chất quan trọng nhất của dầu nhờn nói
chung và dầu động cơ nói riêng. Khi chọn độ nhớt của dầu cần tính đến những
điều kiện liên quan đến đặc điểm cấu tạo của động cơ cũng nh đặc điểm sử dụng
động cơ đó.
- Độ nhớt dùng để phân loại các dầu bôi trơn nói chung và dầu động cơ nói
riêng.
Nguyễn Thị Nga HD801

11


Đại học dân lập Hải Phòng

- Độ nhớt cũng là một chỉ tiêu rất quan trọng trong việc theo dõi dầu trong
quá trình sử dụng. Nếu độ nhớt tăng thì đó là biểu hiện của dầu bị oxi hóa, còn
nếu độ nhớt giảm thì có thể nhiên liệu bị lẫn nhiều tạp chất.
- Độ nhớt là số đo khả năng chống lại sự chảy của dầu nhờn. Đợc xác định
bằng tỉ số giữa ứng suất trợt và tốc độ trợt (Độ nhớt động học).
ứng suất trợt là lực trợt trên một đơn vị diện tích thẳng đứng vuông góc với
phơng thẳng đứng.
Tốc độ trợt là sự chênh lệch tốc độ trên một đơn vị khoảng cách theo phơng
thẳng đứng.
- Ngoài ra có một số độ nhớt quy ớc xác định trên các dụng cu đo chuyên
dụng nh: độ nhớt Engler, độ nhớt Redwood, độ nhớt Saytrol.
- Có nhiều dụng cụ đo và phơng pháp thích hợp để xác định độ nhớt nhng
chủ yếu là các loại dụng cụ có mao quản. Dựa trên nguyên tắc thời gian chảy của
chất lỏng trong mao quản tỉ lệ thuận với độ nhớt của chất lỏng, từ đó tính đợc độ
nhớt nếu đo đợc thời gian chảy của chất lỏng trong mao quản đó.
- Có các tiêu chuẩn ASTM D445 96, ASTM D2983, ASTN D341, ASTM
D446 để xác định độ nhớt của chất lỏng trong đó.
+ Tiêu chuẩn ASTM D445 là tiêu chuẩn thông dụng nhất dùng để xác định
độ nhớt động học của các loại chất lỏng mờ đục, do đó phù hợp để xác định độ
nhớt động học của các loại sản phẩm dầu mỡ lỏng, trong đó các loại dầu bôi trơn
đợc xác định độ nhớt trong phạm vi nhiệt độ tứ 15 100 0C, TCVN 3171
1995 cũng dùng để xác định độ nhớt động học của các loại dầu nhớt.
- Tiêu chuẩn ASTM D2983 để xác định độ nhớt của các chất bôi trơn lỏng
dùng cho ôtô ở phạm vi nhiệt độ 5 -> - 40 0C, tiêu chuẩn này thích hợp đối với

địa phơng có khí hậu giá rét.
- Tiêu chuẩn ASTM D341 hớng dẫn sử dụng biểu độ độ nhớt động học phụ
thuộc nhiệt độ nhằm tính độ nhớt ở nhiệt độ nào đó.
- Tiêu chuẩn ASTM D446 giới thiệu các dạng mao quản bằng thuỷ tinh
dùng để đo độ nhớt động học.
- Thực tế, độ nhớt của các dầu bôi trơn đợc xác định bởi phạm vi nhiệt độ
của chúng tức là bởi thành phần hóa học của chúng. Độ sôi càng cao thì độ nhớt
càng lớn. Dầu nhờn cặn có độ nhớt lớn nhất rồi giảm dần theo thứ tự dầu nặng,
dầu trung bình và dầu nhẹ.
- Độ nhớt của các nhóm hyđrocacbon thay đổi theo thứ tự nh sau:
Nhóm HC Parafin < nhóm HC thơm < nhóm Naphten.
- Các nhóm hyđrocacbon parafin dạng so và thẳng có dùng số nguyên tử
cácbon có độ nhớt khác nhau không nhiều. Sự tăng số vòng trong phân tử
naphaten cũng nh sự tăng độ dài của mạch nhánh dẫn tới tăng nhanh độ nhớt. Độ
Nguyễn Thị Nga HD801

12


Đại học dân lập Hải Phòng

nhớt phụ thuộc vào nhiệt độ độ nhớt của bất kì chất lỏng nào cũng giảm khi
nhiệt độ tăng. Mối quan hệ giữa độ nhớt và nhiệt độ đợc xác lập dới hình thức
biểu đồ theo tiêu chuẩn ASTM D341. Sử dụng biểu đồ ASTM D341 có thể xác
định đợc độ nhớt của một số loại dầu nhờn ở nhiệt độ nào đó đã biết độ nhớt của
dầu đó ở 2 mức nhiệt độ khắc nhau. Hai nhiệt độ thờng dùng là 400C và 1000C.
- Do nhiệt độ ảnh hởng rất rõ rệt đối với độ nhớt do vậy trong phép đo độ
nhớt, để đảm bảo chính xác cần theo dõi độ nhớt của dầu đúng bằng nhiệt độ cần
đo và cần kiểm ra nhiệt độ bể đo độ nhớt có đúng hay không, nếu cần thiết phải
có sự hiệu chỉnh.

- Khi sử dụng dầu bôi trơn phải lu ý sự thích hợp của độ nhớt với từng loại
máy móc, động cơ. Nếu không thích hợp sẽ gây ra các tác hại chủ yếu.
+ Độ nhớt quá lớn sẽ làm giảm công suất của máy do tiêu hao nhiều công
để thắng lực cản của dầu, gây khó khở đọng máy nhất nhất là vào mùa đông do
nhiệt độ môi trờng thấp làm giảm khả năng làm mát máy làm sạch máy do dầu
nhờn lu thông kém.
+ Khi độ nhớt quá nhỏ dầu sẽ không tạo đợc lớp màng bền vững bảo vệ các
chi tiết máy móc nên làm tăng sự ma sát dẫn đến ma sát na lỏng nửa khô, gây h
hại máy làm giảm công suất làm cho tác dụng làm kín kém, lợng dầu bị hao hụt
nhiều trong quá trình sử dụng.
+ Khi dầu bôi trơn bị lẫn nhiên liệu sẽ làm gianh độ nhớt do đó trong bảo
quản cần tuyệt đối tránh điều này nhằm đảm bảo chất lợng của dầu, đáp ứng yêu
cầu bôi trơn các loại máy móc động cơ.
b. Chỉ số độ nhớt:
- Chỉ số độ nhớt (VI) là một trị số chuyên dùng để đánh giá sự thay đổi độ
nhớt của dầu bôi trơn theo nhiệt độ.
- Chỉ số độ nhớt của dầu đợc xác đinh theo TCVN 3181 79; ASTM
D2270.
- Chỉ số độ nhớt đợc tính thông dụng là tính theo TC ASTM D2270 dựa vào
độ nhớt động học ở 400C và 1000C.
- Chỉ số độ nhớt của dầu thí nghiệm đợc tính theo công thức:
VI = 100 x

L U
LH

Trong đó VI: Chỉ số độ nhớt
U: độ nhớt động học ở 400C của một loại dầu có chỉ số độ nhớt cần phải
tính. mm2/s.
L: Độ nhớt động học ở 400C của một loại dầu có chỉ số độ nhớt bằng không

và cùng với độ nhớt động học ở 1000C với dầu cần tính chỉ số độ nhớt mm2/s.
Nguyễn Thị Nga HD801

13


Đại học dân lập Hải Phòng

H: Độ nhớt động học đo ở 400C của một loại dầu có chỉ số độ nhớt bằng
100 và cùng độ nhớt động học ở 1000C với dầu mà ta cần đo chỉ số độ nhớt
mm2/s.
- Nếu: U > L thì VI < 0, dầu này có tính nhớt nhiệt kém.
L > U > VI thì 0 VI 100
H > U thì VI > 100, dầu này có tính nhớt nhiệt tốt.
- Họ dầu gốc parafin có tính nhớt nhiệt tốt, quy ớc có chỉ số độ nhớt VI = 100.
- Họ dầu gốc naphiten có tính nhớt nhiệt kém, quy ớc có chỉ số độ nhớt VI = 0
- Ngoài cách tính theo công thức trên, còn có thể sử dụng biểu độ để xác
định VI của một loại dầu nhờn nào đó theo độ nhớt động học ở 40 và 1000C.
- Thông thờng các loại dầu bôi trơn có VI 95. Loại có VI > 100 hiếm hơn
tuy vậy nhng ngày nay càng phổ biến. Trong thực tế ngời ta thờng phân loại dầu
nhờn gốc theo VI nh sau:
Dầu có chỉ số độ nhớt thấp
VI
VI <30
trung bình MVI
VI = 30 85
cao
HVI
VI > 85
rất cao

VHVI
VI > 105
- Trong quá trình làm việc, nếu nhiệt độ làm việc của máy ít thay đổi theo
nhiệt độ, ngời ta thờng ít chú ý đến chỉ số độ nhớt. Trong tình hình nhiệt độ thay
đổi trong phạm vi nhiệt độ rộng thì chỉ số độ nhớt là một chỉ tiêu cần chú ý.
- Trong quá trình sử dụng, chỉ số độ nhứot của dấu luôn có biểu hiện của sự
thay đổi.
- Các nguyên nhân làm thay đổi độ nhớt của dầu động cơ khi động cơ hoạt
động hết sức đa dạng. Có hai dạng thay đổi độ nhớt có liên quan đến sự mất độ
nhớt của các loại dầu chứa phụ gia polymer.
+ Dạng 1 là mật độ nhớt tạm thời, do tính chất của dòng chảy không
newtơn.
+ Dạng 2 là mật độ nhớt vĩnh viễn, do các phân tử polymer trong phụ gia
cải thiện chỉ số độ nhớt bị bẻ gãy thành các phân tử nhỏ hơn. Có hai quá trình bẻ
gẫy polymer: bẻ gãy do bị oxi hoá và bẻ gãy do nhiệt độ các quá trình này cũng
dẫn đến sự thay đổi độ nhớt vĩnh viễn vì chúng không có tính chất thuận nghịch.
- Để đánh gia độ nhớt hiệu dụng của một loại dầu động cơ tại điểm bôi
trơn, sự mật độ nhớt tạm thời đợc do ở nhiệt độ thấp trên nhiệt kế quay vói ứng
suất lợt nhất định và đo trên nhiệt kế Brook field với các ứng suất trợt rất thấp.
ASTM D2983 (độ nhớt ở nhiệt độ thấp của các chất bôi trơn lỏng cho ôtô).
- Sự mất độ nhứt vĩnh viễn theo ASTM D2603 (độ ổn định trợt âm của các
dầu chúa polymer).
Nguyễn Thị Nga HD801

14


Đại học dân lập Hải Phòng

- Dầu động cơ vào cũng chịu những thay đổi về độ nhớt gây ra do các yếu

tố hoạt động của động cơ.
VD: Dầu động cơ bị lẫn nhiên liệu và bị lẫn do các sản phẩm bị oxi hóa và
bồ hóng. Ngoài ra dầu còn bị hao tổn do bị bay hơi mất các thành phần dễ bay
hơi của dầu gốc.
c. Nhiệt độ đông đặc
Xác định tính linh động của dầu nhờn khi giảm nhiệt độ xuống thi do nhớt
của dầu nhờn sẽ tăng đột ngột và ở nhiệt độ nhất định nào đó sẽ mất tính linh
động, dầu sẽ đặc lại và rất khó khởi động động cơ. Nếu dùng để bơm thì do dầu
đặc quá không bơm đợc.
Để giảm nhiệt độ đông đặc cần pha thêm phụ gia.
d. Tính linh động
Dầu trong một động cơ khi hoạt động ở môi trờng lạnh phải có đợc tính linh
động cần thiết ở nhiệt độ thấp phù hợp để có thể dễ dàng di chuyển từ thùng
chứa sang cacte động cơ và chảy ngay đợc vào bơm dầu khi động cơ khởi động.
Trong trờng hợp này nhiệt độ đông đặc của dầu không phải là một chỉ tiêu
tin cậy để cho biết liệu dầu có thể chảy vào bơm dầu đựơc hay không. Tuy nhiên,
trong điều kiện khí hậu Việt Nam, tính chất này không quan trọng lắm nên ít đợc
bàn đến một cách chi tiết.
e. Tính oxi hóa của dầu nhờn trong động cơ:
Trong điều kiện khí quyển thông thờng thì dầu nhờn có thể giữ đợc chất lợng không thay đổi (không biến chất) trong nhiều năm. Nhng khi bị đun nóng
thì dầu bị oxy hóa, nhiệt độ càng cao thì oxy hóa càng nhanh và càng mạnh.
Trong đọng cơ, dầu luôn luôn phải tiếp xúc trực tiếp với oxy của không khí. Nhất
là xảy ra trong điều kiện nhiệt độ cao và có nhiều kim loại khác nhau nên dầu bị
oxy hóa tơng đối nhanh hơn. Ngời ta đã nghiên cứu sâu và toàn diện quá trình
oxy hóa, chứng minh đợc rằng oxy (O2) khi tham ra phản ứng với các phân tử
dầu sẽ phá vỡ chúng và tạo ra các sản phẩm hoàn toàn mới nh axit, nhựa,
atphanten...
Các sản phẩm oxy hóa xuất hiện sẽ làm cho dầu đổi màu và thay đổi tính
chất lý hoá nh: dầu có màu tối hơn, độ nhớt và độ axit tăng lên, trong dầu xuất
hiện các chất lắng ở dạng nhũ, tăng cờng ăn mòn các ổ đỡ hợp kim Pb/Cu. Hiện

tợng oxy hóa của dầu là nguyên nhân chính làm bẩn các chi tiết động cơ và hệ
thống bôi trơn do các lơp cặn chứa các bon. Ví dụ ở hai bên và phần trong piston
thanh truyền phủ một màng than mỏng dạng sơn. ở thành đáy cacte dầu và các
chi tiết khác trong đáy cacte dầu, trong bầu lọc, trong đờng ống, dầu đóng lại
một lớp nhũ màu đen dạng keo.
Nguyễn Thị Nga HD801

15


Đại học dân lập Hải Phòng

Hiện tợng dầu bị oxy hóa, nhiều khi còn gây ra những khó khăn nghiêm
trọng cho việc sử dụng nó, đó là nguyên nhân làm nóng vòng găng, gây ăn mòn
bạc ổ đỡ, làm gián đoạn khả năng cung cấp dầu cho các cặp ma sát...
Các loại dầu khác nhau bị oxy hóa khác nhau, một số nhanh hơn, một số
châm hơn. Khả năng giữ đợc tính chất không thay đổi trong những điều kiện bất
lợi gọi là độ bền oxy hóa hay tính ổn định. Độ bền oxy hóa càng cao thì dầu
càng ít có xu hớng oxy hóa. Nói chung nhiệt độ làm việc của dầu càng cao thì sự
cần thiết tăng độ bền oxy hóa càng lớn. Những yếu tố khác cũng đòi hỏi độ ổn
định oxy hóa là:
- Lợng dầu chứa đợc trong cacte ít.
- Thời gian thay dầu lâu.
- Công suất ra của động cơ rất cao (tức công suất trên một đơn vị dung tích
xylanh lớn).
Rõ ràng, oxy hóa là một trong các tính chất cần đợc lu ý vì các sản phẩm do
quá trình oxy hóa dầu trong động cơ gây ra sẽ tạo nên các chất cặn, tăng cờng an
mòn các ổ đỡ hợp kim đồng chì. Ngoài ra, do nhiệt độ cao trong động cơ
cũng sẽ là động lực tăng áp thúc đẩy sự oxy hóa. Vậy nên, dầu động cơ cần phải
có các chất ức chế oxy hóa.

Có thể đánh giá lợng axit hữu cơ nhiều hay ít trong dầu nhờn bằng cách xác
định chỉ tiêu ăn mòn lá đồng.
f. Tính ăn mòn và mài mòn
Dầu nhờn động cơ phải có một số khả năng sau:
- Ngăn ngừa hiện tợng rỉ và ăn mòn trong động cơ xăng do nớc ngng tụ và
các sản phẩm cháy ở nhiệt độ thấp cũng nh chế độ hoạt động không liên tục gây
ra.
- Chống lại sự ăn mòn do các sản phẩm axit trong quá trình cháy gây ra.
- Bảo vệ các ổ đỡ kim đồng chì khỏi sự ăn mòn do các sản phẩm oxy hóa
dầu gây ra.
Vì vậy các loại dầu động cơ phải đợc pha chế các phụ gia bảo đảm tốt mọi
tính năng chống ăn mòn và mài mòn.
Trong động cơ đốt trong, khi làm việc, các chi tiết phải tiếp xúc với các sản
phẩm ăn mòn: đó là những sản phẩm oxy hóa dầu, nớc ngng tụ và các sản phẩm
cháy ở nhiệt độ thấp cũng nh chế độ hoạt động không liên tục gây ra và các sản
phẩm axit đợc tạo ra trong quá trình đốt cháy nhiên liệu. Tất cả những yếu tố
trên gây ra sự ăn mòn trong các động cơ, tuy không ăn mòn những kim loại đen
nhng ăn mòn kim loại màu. Kim loại màu có mặt trong các gối đỡ làm bằng hợp
kim. Ngoài ra, sản phẩm ăn mòn nh oxit lu huỳnh (tạo ra trong khi đốt cháy
Nguyễn Thị Nga HD801

16


Đại học dân lập Hải Phòng

nhiên liệu), axít từ buồng cháy lọt vào cacte cùng với khí xả..., chúng sẽ tích tụ
trong dầu nhờn.
Lợng lu huỳnh có trong dầu nhờn nhiều bao nhiêu thì tính rỉ càng tăng lên.
Bởi vậy, các loại dầu động cơ phải đợc pha chế bảo đảm tốt mọi tính năng chống

ăn mòn. Đặc biệt khi sử dụng trong động cơ xăng, khả năng chống ăn mòn nhất
là ăn mòn ổ đỡ đồng chì và chồng rỉ do nuớc nhng tụ và các sản phẩm không
cháy đợc (hoặc không cháy hết) trong nhiên liệu gây ra là hết sức quan trọng.
Dầu sử dụng trong động cơ Diezel phải có khả năng chống lại sự ăn mòn
các ổ đỡ hợp kim do các axit và các sản phẩm cháy gây nên. Trong trờng hợp
này, chức năng chống ăn mòn gắn liền với độ kiềm của các phụ gia tẩy rửa (xem
phần phụ gia cho dầu nhờn).
Dầu nhờn có thể chứa axit naptenic, tuy tính axit không lớn lắm, nhng khi
tiếp xúc với kim loại, đặc biệt là kim loại màu thì sẽ ăn mòn, tạo thành xà phòng
kim loại, xà phòng này có thể ở dạng hoà tan trong dầu, có thể lắng xuống. Ngời
ta xác định lợng axit naptenic trong dầu theo trị số axit trong dầu. Trị số axit là
khối lợng KOH tính bằng mg cần để trung hoà axit naptenic có trong 1 gam dầu.
Thờng trong dầu chứa không nhiều axit naphenic, vì vậy trị số axit chỉ cần nằm
trong giới hạn từ 0,05 đến 0,42.
g. Hiện tợng tạo cặn
Trong quá trình động cơ làm việc dầu luôn bị bẩn do nhiều sản phẩm khác
nhau tích lại trong dầu nh: nớc, mồ hóng, nhiên liệu, các hạt muội than, bụi, các
hạt do mài mòn, các sản phẩm oxy hóa, xà phòng kim loại...
Sự pha trộn của dầu bị bẩn nói trên trong điều kiện nhất định sẽ dẫn tới tạo
thành một chất dính sền sệt tách từ dầu ra và lắng xuống đáy cacte dầu, ở hộp
supap, trong đờng ông dẫn dầu, trong hệ thống bôi trơn và các bầu lọc.
Hiện tợng tích cặn trong động cơ có thể làm động cơ hoạt động mất bình thờng và làm hỏng động cơ nh:
- Cặn có thể làm tắc các rãnh dầu, đờng dầu và các bầu dọc, do đó có thể
xảy ra tình trạng nóng chảy bạc lót ổ dỡ, kẹt cổ trục khuỷu và thậm chí gây ra sự
cố.
- Cặn sẽ làm cho phần dầu mới giảm phẩm chất ngay sau khi mới cho vào
động cơ.
- Cặn bẩn dần dần có thể quánh và rắn lại đến mức không thể dùng phơng
pháp cơ học để làm sạch các chi tiết đợc.
Thành phần của cặn thờng phụ thuộc vào điều kiện sinh ra nó. Thờng cặn

gồm 50 70% dầu và 5 15% nớc, còn lại là nhiên liệu, sản phẩm oxu hóa
các hạt rắn.
Nguyễn Thị Nga HD801

17


Đại học dân lập Hải Phòng

Một trong những hiện tợng tạo cặn là nớc lọt vào dầu. Bởi vậy, tất cả những
gì có thể làm cho nớc lẫn vào dầu đều có thể thúc đẩy hiện tợng tạo cặn trong
động cơ, làm cho lợng cặn ngày càng nhiều hơn. Nói cụ thể hơn là: tất cả những
gì tạo điều kiện để lẫn vào dầu các tạp chất cơ học, cốc, các sản phẩm oxy hóa...
đều ảnh hởng đến quá trình tạo cặn. Vậy thì chúng ta cần xét đến những điều
kiện thuận lợi đối với quá trình tạo cặn trong động cơ ôtô để hiểu và biết đợc
cách loại trừ hiện tợng làm bẩn động cơ nh:
+ ảnh hởng của việc thông gió đáy cacte dầu: Khi đáy cacte dầu đợc thông
gió thì hơi nớc và khí lọt từ buồng đốt sẽ bị quạt đi và ngợc lại sẽ không thể nào
cứu dầu khỏi hiện tợng tạo cặn.
+ ảnh hởng của nhiệt độ làm mát: Nhiệt độ nớc làm mát càng cao thì làm
hơi nớc và nhiên liệu bớt ngng đọng trong đáy cacte dầu, giảm khả năng tạo cặn.
Khi nhiệt độ nớc giảm, đặc biệt dới 600C thì khả năng tạo cặn sẽ tăng lên.
+ ảnh hởng của nhiệt độ dầu: Nhiệt độ dầu quá thấp (dới 600) là điều kiện
thuận tiện sinh cặn, khi nhiệt độ dầu giữ nớc ở 800C thì khả năng tạo cặn là ít
nhất. Nếu nhiệt độ dầu tiếp tục tăng thì hiện tợng tạo cặn hầu nh không xảy ra,
nhng lại dẫn đến tăng khả năng tạo sơn (keo).
+ ảnh hởng của chất lợng nhiên liệu: Nhiên liệu có thành phần chng cất
càng nặng thì nó càng rơi vào đáy dầu nhiều. Đặc biệt khi dùng loại xăng etyl
chì thì cùng với nớc còn có cả chì rơi vào dầu, các hợp chất thì sẽ đẩy mạnh tốc
độ tạo cặn. Trong chng mức nhất định hiện tuợng tạo cặn cũng có liên quan đến

việc đốt cháy nhiên liệu, vì vậy bất kỳ biện pháp nào nhằm đốt cháy tốt nhiên
liệu cũng đều hạn chế lợng cặn trong động cơ.
+ ảnh hởng của chế độ làm việc của động cơ: Sử dụng máy với tốc độ thấp,
tải trọng nhẹ, ngừng máy luôn và ngừng lâu, chạy không tải đều có thể dẫn đến
làm giảm nhiệt độ làm việc của động cơ, làm dầu trong đáy bẩn nhiều bởi các
sản phẩm của nhiên liệu cháy không hoàn lại và nhiên liệu làm loãng dầu, đó là
những điều kiện thuận lợi nhất cho hiện tợng tạo cặn. Trờng hợp cần phải cho
động cơ chạy không trọng tải trong thời gian lâu thì hạn chế bớt hiện tợng tạo
cặn, phải luôn giữ nhiệt độ của nớc trong hệ thống làm mát trên 700C.
+ ảnh hởng của chất lợng dầu: Độ nhớt của dầu tăng lên khi khả năng tạo
cặn giảm đi. Các loại dầu không ôn định đối với hiện tợng oxy hóa sẽ tạo cặn
nhanh hơn và khối lợng cặn nhiều hơn. Các loại dầu có phụ gia chuyên dùng sẽ
ít có khuynh hớng tạo cặn vì chúng giúp cho dầu giữ đợc các tạp chất không hoà
tan và có khả năng chống oxy hóa mạnh hơn.
Việc bảo dỡng động cơ trong thời kỳ sử dụng có ý nghĩa quyết định trong
việc chống hiện tợng tạo cặn. Cần sử dụng các biện pháp sau để làm sạch cặn
trong động cơ: Rửa hệ thống bôi trơn bằng chất lỏng chuyên dùng (là nhiên liệu
Nguyễn Thị Nga HD801

18


Đại học dân lập Hải Phòng

diezel, dầu có độ nhớt thấp) với hỗn hợp rửa gồm 40 50% xăng dung môi,
40% dầu AK 10 (hoặc 50% dầu AK 5) và 10% axetôn hoặc dicloetan)
hoặc dùng máy rửa. Làm sạch cặn đúng lúc cho động cơ sẽ làm tăng tuổi thọ và
độ bền của động cơ.
Rõ ràng sự tạo cặn trong quá trình hoạt động của động cơ là một trong
những yếu tố chính liên quan tới chất lợng dầu nhờn động cơ. Các cặn này bao

gồm:
- Lớp vecni mỏng vững chắc, không tan đợc, đóng trên các chi tiết chuyển
động trong động cơ xăng.
- Cặn lắc đóng trên các chi tiết chuyển động trong động cơ diezel.
- Cặn bùn là loại căn mềm, tích tụ trên bề mặt các chi tiết không chuyển
động trong động cơ.
Vecni cặn lắc là loại cặn ở nhiệt độ cao, còn cặn bùn là loại cặn ở nhiệt độ
thấp. Có thể phân biệt và xác định:
- Cặn không tan trong dung môi không cực (pentan): đó là cặn cơ học và lợng nhựa thực tế.
- Cặn không tan trong dung môi có cực (toluen): đó là cặn cơ học.
Lợng nhựa thực tế là hiệu số của loại cặn thứ nhất trừ đi loại cặn thứ hai.
Khi lợng nhựa thực tế đạt giá trị 0,3% thì đến thời điểm phải thay dầu.
h. Tính làm mát
Ngoài chc năng bôi trơn, dầu động cơ còn có chức năng tản nhiệt làm mát
động cơ. Nếu dầu bị lẫn nớc, tạo nhũ tơng thì mất khả năng làm mát, ngợc lại
còn làm cho máy bị nóng.

Nguyễn Thị Nga HD801

19


Đại học dân lập Hải Phòng

i. Nhiệt độ chớp cháy và nhiệt độ bắt cháy:
Khi dầu đợc nung nóng thì sẽ bay hơi. Hơi dầy lẫn với không khí sẽ tạo
thành hỗn hợp cháy nổ.
Nhiệt độ thấp nhất cần hâm nóng dầu để hơi dầu tạo với không khí thành
hỗn hợp cháy nó có khả năng bắt cháy khi ngọn lửa bốc cháy trong không khí
khi đa ngọn lửa đen gần và còn làm cho bản thân dầu cháy đợc gọi là nhiệt độ

bắt cháy của dầu.
Việc nghiên cứu và hiểu biết về nhiệt độ chớp cháy và bắt cháy có ý nghĩa
quan trọng trong việc đánh giá phẩm chất dầu nhờn. Nhiệt độ chớp cháy và nhiệt
độ bật cháy thấp là đặc trng cho tính chất an toàn cháy của dầu nhờn.
t. Sự phân tán tẩy rửa
Các dầu bôi trơn trong mọi loại động cơ đốt trong hiện nay cần chất phân
tán và tẩy rửa phù hợp để ngăn ngừa sự tạo cặn và duy trì hoạt động của động cơ.
Các phụ gia tẩy rửa có chức năng giữa cho bên trong động cơ đợc sạch sẽ,
còn các phụ gia phân tán giữ cho các căn cứng ở dạng keo, ngăn không cho
chúng tạo thành vecni cặn lắc hoặc cặn bùn. Hơn nữa các chất tẩy rửa và chất
phân tán còn có khả năng trung hoà, có trị số kiềm tổng TBN đạt tới 50 70, để
trung hoà các sản phẩm axit trong quá trình cháy nhiên liệu.
Lợng phụ gia cho vào dầu nhờn có khi lên tới 20% KL và các loại phụ gia
đó thờng là sunfunat, phenolat, salisilat của các kim loại kiểm (Ba, Ca, Na...).
Điều này giải thích vì sao hàm lợng tro sunfat của dầu động cơ cao. Chế tạo các
phụ gia này là một kỹ nghệ bí mật của mỗi hãng sản xuất. Các phụ gia thờng
đóng gói riêng, khi sử dụng mới đợc pha vào dầu.
l. Khả năng chống rỉ - ăn mòn trong dầu động cơ.
5. Sự thay đổi độ nhớt của dàu trong quá trình sử dụng.
- Yêu cầu cơ bản đặt ra đối với tính chất sử dụng của dầu là dầu phải có tính
bôi trơn tốt, đảm bảo đợc chế độ bôi trơn lỏng hoàn toàn và phải có độ bền tin
cậy trong mọi ổ ma sát của cơ cấu máy trong dai vận tốc, nhệit độ cũng nh tải
trọng lớn.
- Dầu phải bám loang đều trên bề mặt để khắc phục tình trạng ma sát khô
và bám khô gây mài mòn phá huỷ các chi tiết máy. Dầu phải bền về mặt hóa học
để chống lại sự oxi hóa bởi không khí trong điều kiện nhiệt độ cao cũng nh
không thay đổi các tính chất của mình trong các quá trình vận chuyển và bảo
quản. Dầu nhờn phải ổn định nếu không sẽ bị oxi hóa rất mạnh và tạo thành cặn
rắn làm bẩn máy móc, cháy, gẫy các xecmăng trong động cơ.
- Trong quá trình oxi hóa, trong dầu xuất hiện các hợp chất axit có tính ăn

mòn. Chúng sẽ làm giảm thời gian làm việc của dầu cũng nh thời gian làm việc
của thiết bị. Do vậy dầu phải đảm bảo bền về mặt oxi hóa và không bị biến đổi
Nguyễn Thị Nga HD801

20


Đại học dân lập Hải Phòng

trong quá trình hoạt động trong điều kiện nh áp suất độ ẩm và nhiệt độ cao. Độ
bền hóa học của dầu đợc xác định bởi các chỉ tiêu.
* Nh độ bền oxi hóa, bền nhiệt độ, độ cốc hoá...
- Trong qúa trình làm việc của các máy móc thiết bị, dầu nhờn sẽ tiếp xúc
với kim loại, chịu tác động của không khí, nhiệt độ, áp suất, từ trờng, điện trờng,
ánh sáng tự nhiên và hàng loạt các yếu tố khác. Cùng với thời gian sẽ làm biến
đổi chất lợng của dầu bôi trơn. Đó là các quá trình phân huye, oxi hóa, quá trình
cháy không hoàn toàn, sự lẫn axit, các mạt kim loại, nớc... Gọi chung là quá
trình lão hóa dầu.
a. Nguyên nhân của quá trình lão hóa dầu:
- Các tính chất hoá - lý của dầu bôi trơn đặc biệt là độ nhớt thờng bị biến
đổi theo chiếu hởng cấu đi trong quá trình làm việc.
- Nguyên nhân chủ yếu của quá trình lão hóa là do các hợp chất dầu bị oxi
hóa làm xuất hiện một loại các sản phẩm có hại cho dầu.
- Yếu tố không mong muốn là do các axit hữu cơ cùng một lợng nớc sinh ra
do dầu bị ẩm hoá, chúng sẽ gây ăn mòn các chi tiết đợc bôi trơn. Do vậy trong
khai thác cần thiết nguyên nhân nào gây nên quá trình oxi hóa để hạn chế mức
thấp nhất tác hại của nó.
- Quá trình oxi hóa bao giờ cũng trải qua 3 giai đoạn: cảm ứng, oxi hóa
phản ứng tắt dần. Sau thời kì cảm ứn, lợng chất oxi hóa tăng lên rất nhanh làm
cho dầu bị sủi bọt và mầu dấu thờng bị biến dần sang màu đen. Sau đó tốc độ

phản ứng chậm dần và tắt hẳn, điều này đợc giải thích là đến một thời điểm nào
dó các thành phần của dầu đều bị oxi hóa và biến thành sản phẩm cuối cùng
trong điều kiện khai thác.

Chất oxi hóa

Thời kì bị cảm ứng

0

Thời gian

- Thời gian của quá trình cảm ứng, thời gian bị oxi hóa hoàn toàn đợc quyết
định bởi thành phần hóa học, phơng pháp và mức đo tinh chế, các điều kiện môi
trờng đều có ảnh hởng nh nhiệt độ, áp suất, độ nhớt của dầu. Dầu đợc tinh chế

Nguyễn Thị Nga HD801

21


Đại học dân lập Hải Phòng

bằng phơng pháp axit để bị oxi hóa hơn phơng pháp chọn lọc, vì phơng pháp tinh
chế đã loại bỏ cả một phần các chất chống oxi hóa tự nhiên sẵn có trong dầu.
- Thêm vào đó, một yếu tố làm quá trình oxi hóa sảy ra nhanh hơn là bản
chất của kim loại mà dầu tiếp xúc. Sự thay đổi về cấu tạo của dầu trong quá trình
bị oxi hóa kéo theo sự thay đổi về tính chất vật lí. Do xuất hiện các hợp chất
nhựa mà độ nhớt của dầu tăng lên, hàm lợng cốc và các chất không tan cũng
tăng.

- Ngoài ra sự nhiễm bẩn dầu do các thành phần bên ngoài nh mạt kim loại,
nớc, bụi trong không khí, cốc... làm cho tốc độ của quá trình lão hóa tăng mạnh.
Các thành phần này hoà lẫn vào trong dầu làm cho dầu bị đen (biến màu sản
phẩm dầu).
- Một điều sẽ dễ sảy ra và gây nguy hiểm cho dầu là lẫn các sản phẩm cháy
có chứa hợp chất lu huỳnh -> làm xuất hiện các axit vô cơ gây ăn mòn thiết bị
làm bằng kim loại. Nớc lẫn vào trong dầu sẽ hòa tan các chất phụ gia tạo nh tơng
và tăng cờng quá trình ăn mòn của các axit hữu cơ. Nhiên liệu lẫn vào dầu làm
giảm độ nhớt, làm giảm khả năng bôi trơn.

+ Sự oxi hóa:
- Quá trình oxi hóa dầu cơ thể sảy ra theo sơ đồ:
A + O2 -> AO2
A: Chất dễ bị oxi hóa.
AO2 + B -> AO + BO
B: Chất khó bị oxi hóa.
- Ban đầu, các thành phần dễ bị oxi hóa kết hợp với oxi để tạo thành các
peroxit, các peroxit kết hợp với các chất khó oxi hóa để biến chất này thành các
chất dễ bị oxi hóa, tạo thành các phản ứng dây truyền. Giai đoạn tiếp theo là các
oxit không bền AO trở thành các chất xúc tác không bền chuyển oxi để trở về
trạng thái ban đầu: AO + B -> A + BO. Và cứ thế các phản ứng cứ xảy ra liên
tục, tất cả các hyđrocacbon trong dầu dề có thể bị oxi hóa.
- Khi làm việc trong các động cơ, máy móc và các thiết bị khác, khi bảo
quản trong kho cũng nh khi vận chuyển dầu đều bị tiếp xúc với oxi của không
khí. Sự tiếp xúc này là nguyên nhân chủ yếu gây nên sự biến đổi về mặt hóa học
của dầu. Đó chính là quá trình oxi hóa. Trong quá trình oxi hóa các tính chất lí
hoá của dầu sẽ bị thay đổi theo quy luật thì sự thay đổi này gây giảm chỉ tiêu
chất lợng của dầu. Nếu sự oxi hóa sảy ra ở mức độ đủ sâu thì có thể loại bỏ dầu
ra khỏi hệ thống bôi trơn của máy móc và thay nó bằng dầu mới.
- Khả năng chống lại quá trình oxi hóa cũng nh tốc độ oxi hóa, mức độ oxi

hóa cũng nh đặc trung của các sản phẩm tạo thành phụ thuộc vào bản chất của
dầu, nhiệt độ, không khí và còn phụ thuộc vào bề mặt tiếp xúc của dầu với không
Nguyễn Thị Nga HD801

22


Đại học dân lập Hải Phòng

khí đi kèm với sự có mặt của các tạp chất có khả năng của dầu. Ngời ta đã xác
định tất cả các hyđrocacbon có mặt trong dầu thì họ hyđrocacbon có độ bền cao
nhất là các hợp chất thơm, sau đó đến hyđrocacbon naphten và họ hyđrocacbon
dễ bị oxi hóa nhất là họ parafinec.
- Trong quá trình làm sạch dầu trong dầu chì còn lại một hàm lợng nhựa rất
ít nhng chúng là những chất chống oxi hóa trong tự nhiên của dầu. Quá trình oxi
hóa chất nhựa trong dầu cho ta những sản phẩm không tan trong dầu mà kết tụ
lại dới dạng anphanten và cacbon. ở dải nhiệt độ 20 30 0C thì quá trình oxi hóa
dầu trong không khí sảy ra rất chậm. Cũng có sự tăng của nhiệt độ, tốc độ oxi
hóa sẽ tăng lên một cách đáng kể. ở dải nhiệt độ 270 300 0C và cao hơn thì
đồng thời với sự bùng nổ của quá trình oxi hóa còn có sự phân huỷ nhiệt của
hyđrocacbon tạo thành CO, nớc và hợp chất chứa cacbon khác. Sự tăng áp suất
của oxi cũng thúc đẩy quá trình oxi hóa.
- Sự oxi hóa dầu trong màng mỏng của môi trờng oxi. Diện tích bề mặt tiếp
xúc của dầu với không khí càng lớn thì càng tạo điều kiện cho oxi khuyếch tán
trong dầu và làm tăng phản ứng polime hóa dới tác động của oxi tạo ra các sản
phẩm nhựa và asphanten.
b.S lm loóng du bI nhiờn liu:
I vI ng c t trong, du nhn khụng ch cú vai trũ bụi trn, tn
nhit m chỳng cũn cú vai trũ lm mỏt, lm kớn khớt, khụng cho cỏc khớ chỏy t
xylanh lt xung cỏcte bng cỏch to mt lp mng mng thnh xilanh. S

thay I nht trong quỏ trỡnh lm vic , do s pha loóng du bI cỏc cu t
nng ca nhiờn liu rt cú ý ngha trong thc t. Hn hp lm vic c a vo
xilanh ca ụng c t trong, c cu thnh t khụng khớ, hi v xng mự
ca nhiờn liu. Cỏc git nhiờn liu ny cú th ng trờn thnh xilanh v pha trn
ln vI du nhn.
Trong giai on u ca quỏ trỡnh lm vic nht l khi khI ng thỡ hi
nhiờn liu cú th ngng t lI trờn b mt lnh phớa trong xilanh s chy xung
pha loóng du.
Thụng thng, I vI du ng c ó s dng thỡ thnh phn ct cng
nng tc l cú nhit sụi cng cao thỡ nú cng bay hi chm hn, ngng t
cng d hn v s pha loóng du cng mnh hn.

Nguyễn Thị Nga HD801

23


Đại học dân lập Hải Phòng

S lm loóng du bI nhiờn liu c quyt nh bI tỡnh trng ca ng
c. Nu ng c b n mũn cng nhiu thỡmc lm loóng du bI nhiờn liu
cng ln. Qỳa trỡnh ny lm gim nhit bt chỏy v nht ca du nhn.
c. S phõn hu nhit:
Khi du tip xỳc vI cỏc thnh phn cú nhit sụi cao ca mỏy múc thỡ
sy ra s phõn hu nhit. Kt qu l quỏ trỡnh ny to ra cỏc sn phm d bay
hi. Ngoi ra du cũn chu s t núng cc b khỏ ln. Xu hng chung ca du
khoỏng I vI s phõn hu nhitph tuc trc ht vo thnh phn
hyrocỏcbon trong nú. Cỏc hyrocacbon cú trong du cú cu trỳc

cng phc

tp, mch cng di thỡ cng d b phõn hu dI tỏc d ng ca nhit cao.
T c phõn hu cỏc hyrocỏcbon tng lờn c ựng vI s tng cue nhit
v trong khong nhit xỏc nh no ú thỡ tc ụ phõn hu ca du tuõn
theo nh lut Van holf. Theo quy lut ny thỡ nhit tng lờn 10 0C thỡ tc
phõn hu tng lờn khong 2 ln. Mt s kim loI nh ng, km s lm gim
dng k nhit phõn hu ca hydrocacbon do nú th hin vai trũ xỳc tỏc trong
quỏ trỡnh.
d. S nhim bn ca cỏc tp cht:
Cỏc mt kim loI ln trong du do s mi mũn ca cỏc b mt kimloI ca
cỏc chi tit. Cỏc tp cht khoỏng nh bI, cỏt trong khụng nhớ ri vo du trong
quỏ trỡnh lm vic v tớch lu lI trong du. Cỏc cht ny gõy ra s mi mũn rt
ln b mt trong quỏ trỡnh lm vic.
Trong uqỏ trỡnh lmvic thỡ du s b ln nc. Nc sinh ra trong du t
khụng khớ xung quanh, t cỏc sn phm chỏy ca nhiờn liu v do h thng lm
mỏt ca ng c khụng kớn. Nc nm trong du dng ho tan hoc dng
nh tng tu thuc vo iug kin no v cú th chuyn I t dng ny sang
dng khỏc. S cú mt ca nc trong du l cú hI, gõy ra nhiu tỏc dng xu
nh: ho tan cỏc cht ph gia, to nh tng v tng cng quỏ trỡn n mũn ca
cỏc axit hu c. S hỳt m ca cỏc du goúc khoỏng ph thuc vo nhit
cng nh m ca khụng khớ xung quanh.Cựng vi s thay I ch lm

Nguyễn Thị Nga HD801

24


§¹i häc d©n lËp H¶i Phßng

việc của máy móc còn sảy ra sự ngưng tụ của hơi ẩm từ không khí lên trên bề

mặt của dầu.
6. Phụ gia cho dầu nhờn:
Phụ gia cho dầu nhờn là những hợp chất hữu cơ, cơ kim, vô cơ thậm chí là
những nguyên tố hoá học được pha vào dầu mỡ nhờn vớI nòng độ thông thường
khoảng 0.01 đến 5% khốI lượng. Có thể dùng một sóo loạI phụ gia riêng biệt ,
cũng có thể dùng hỗn hợp một số phụ gia đươcj pha trộn thành phụ gia đóng gói.
Dùng phụ gia đóng gói thuận tiệnhơn cho pha chế dầu nhờn.
Phụ gia có tác dụng nâng cao phẩm chất đã có sẵn của dầu, một số khác
tạo cho dầu những phẩm chất mớI cần thiết. Các loạI phụ gí khác nhau có thể hỗ
trợ lẫn nhau, tạo ra tính tương hỗ. Có những phụ gia lạI làm giảm tác dụng của
nhau, chúng tương tác vớI nhau tạo ra những sản phẩm phụ không tan hoặc ảnh
hưởng xấu tớI phẩm chất của dầu. Do đó việc dùng tổ hợp phụ gia cần phảI có
những khảo sát cụ thểvớI từng loạI dầu để khắc phục những hậu quả không như
ý muốn và điều chỉnh các yếu tố tương trợnhằm đạt được hiệu quả tốI đa.
Phụ gia có khả năng cảI thiện phẩm chất của dầu khá rõ rệt nên ngày nay
hầu hết các chủng loạI bôui trơn đều có ít nhất là một loạI phụ gia. Một số loạI
dầu đòi hỏI chất lưọng cao như dầu nhờn động cơ, dầu hộp số, dầu bánh răng có
nhiều loạI phụ gia khác nhau. Do phụ gia đã cảI tiện được nhiều tính chất của
dầu bôi trơn, nên cũng tạo khả năng cho việc cảI tiến, chế tạo các loạI xe và máy
mócngày càng tân tiến hơn. Có nhiều loạI phụ gia khác nhau bao gồm những
nhóm chính như phụ gia chống oxihóa, phụ gia chống kẹt xước, phụ gia chống
ăn mòn, phụ gia tẩy rửa…
Để cảI thiện độ nhớt của dầu ngườI ta thường sử dụng phụ gia làm tăng độ
nhớt.Phụ gia loạI này thường tan trong dầu, đó là các polymer trên cơ sở đồng
trùng hợp có tác dụng làm tăng độ nhớt của dầu. Chúng có thể làm tăng rất ít độ
nhớt của dầu ở nhiệt độ thấp nhưng ở nhiệt độ cao lạI làm tăng độ nhớt của dầu
một cách đáng kể. Chúng làm cho độ nhớt của dầu ít bị biến đổI theo nhiệt độ.
Nguyên nhân của những đặc tính trên là do phụ gia này có cấu trúc dạng
polymer, ở nhiệt độ thấp các phân tử polymer đóng xoắn lạI chúng làm độ nhớt
NguyÔn ThÞ Nga – HD801

25