Hiểu rõ các thông số kỹ thuật của dầu động cơ.

Hiểu được vai trò của dầu động cơ

Dầu động cơ giảm ma sát giữa các bề mặt

Giảm mài mòn

Giảm nhiệt giữa các bộ phận trượt

Giảm tổn thất năng lượng

Hoạt động như một chất làm mát để loại bỏ nhiệt khỏi khu vực ma sát

Hoạt động như một vòng đệm giữa xi lanh và các vòng piston

Độ nhớt của dầu động cơ là gì?

Độ nhớt là phép đo phân loại khả năng chống chảy của chất lỏng. Tuy nhiên, vì dầu mỏng đi khi nóng lên và đặc lại khi nguội đi, nên đánh giá độ nhớt của dầu phải bao gồm tham chiếu nhiệt độ. Ngoài ra còn có hai loại phép đo độ nhớt của dầu; Động học và Tuyệt đối (còn gọi là động học).

Độ nhớt động học của dầu động cơ được đo bằng centistokes (cST) hoặc mm2/s. Một centistoke là 1/100 của một cú đánh. Stoke là phép đo được xác định bằng khối lượng (mật độ) nhất định của chất lỏng di chuyển (tính bằng centimet) trong một khoảng thời gian, dựa trên gam trên centimet khối qua một lỗ.

Đây là một ví dụ đơn giản về Động học độ nhớt; khoan một lỗ có kích thước cố định trong một chiếc cốc nhỏ và cắm nó vào. Sau đó đổ đầy cốc bằng dầu động cơ ở 100° C (212° F). Rút phích cắm của lỗ và đo xem có bao nhiêu gam dầu chảy qua lỗ trong một khoảng thời gian nhất định. Giờ bạn đã có xếp hạng Động học. Thật không may, động cơ không hoạt động theo cách đó. Đo khả năng chống chảy của dầu trong động cơ còn nhiều hơn thếphức tạp.

Đầu tiên, động cơ không dựa vào trọng lực để có được dòng chảy; chúng tuần hoàn dầu dưới áp suất bằng bơm dầu. Thứ hai, dầu động cơ không chỉ chảy ra từ lỗ trên cốc. Nó phải di chuyển giữa các ổ trục và trục quay và qua các lối đi của phòng trưng bày dầu hẹp. Khi dầu trượt giữa các ổ trục và trục và qua các lối đi, nó gặp phải lực cản.

Biết được điều đó, chúng ta hãy quay lại ví dụ về cốc nhỏ giọt của chúng ta. Thay vì để miệng cốc mở ra ngoài không khí, chúng tôi sẽ đậy nắp cốc lại và tạo áp suất 10 psi. Tiếp theo, chúng ta sẽ gắn ống hút 12 inch vào lỗ ở đáy cốc. Nếu chúng tôi lặp lại thử nghiệm ở -17,7°C (0°F), chúng tôi sẽ nhận được một kết quả hoàn toàn khác và kết quả này sẽ là độ nhớt tuyệt đối hoặc độ nhớt động.

Nói cách khác, độ nhớt tuyệt đối của dầu động cơ là một thước đo hoạt động của dầu khi động cơ đang quay và dầu đang được bơm. Độ nhớt động học/tuyệt đối của dầu động cơ thực sự cho bạn biết dầu sẽ hoạt động như thế nào khi khởi động ở trạng thái nguội khi bạn đang khởi động và khả năng bơm của dầu khi nguội.

Độ nhớt của dầu động cơ được thể hiện như thế nào?

Hiệp hội kỹ sư ô tô (SAE) sử dụng phân loại chung là “XW-XX”, trong đó số đứng trước “W” (mùa đông) là hiệu suất tuyệt đối/động ở nhiệt độ thấp (-17,7°C (0°F) của dầu và số còn lại biểu thị nhiệt độ cao Động học của dầu ở 100° C (212°F).

Mùa đôngxếp hạng được tính toán bằng cách sử dụng một thiết bị thử nghiệm đặc biệt được gọi là thiết bị mô phỏng quay nguội và mỗi loại dầu được đo bằng mPa. Cấp nhiệt độ cao của dầu được đo bằng (cSt).

LƯU Ý QUAN TRỌNG: Các loại dầu hiển thị bên dưới được thử nghiệm ở các nhiệt độ khác nhau! Dầu 0W được thử nghiệm ở -35°C trong khi dầu 5W được thử nghiệm ở -30°C. Độ nhớt của các loại W là TỐI ĐA cho phép, trong khi độ nhớt của các loại nhiệt độ cao là TỐI THIỂU

Vì vậy, dầu cấp 5W-30 đặc hơn một Dầu loại 10W-30 trong thời tiết lạnh. Điều đó có nghĩa là dầu 5W-30 sẽ cho phép động cơ của bạn quay nhanh hơn và bơm dầu có thể bơm dầu dễ dàng hơn dầu 10W-30 ở cùng nhiệt độ lạnh.

Ở nhiệt độ cao hơn, loại 5W-30 mỏng đi ra nhanh hơn so với dầu cấp 5W-40 ở cùng nhiệt độ cao.

Chỉ số độ nhớt (VI)

Tất cả dầu đều loãng khi nóng lên. Tốc độ loãng dầu được biểu thị bằng chỉ số độ nhớt của nó. Nếu dầu có tốc độ pha loãng rất chậm khi nhiệt độ tăng, thì VI của nó cao. Nói cách khác, dầu có VI cao duy trì độ nhớt ổn định hơn trong một dải nhiệt độ rộng.

Tác động của nhiệt độ đến độ nhớt của dầu KHÔNG đồng đều

Dầu bị loãng hoặc đặc không tuyến tính. Ví dụ: độ nhớt động học của dầu sẽ thay đổi NHIỀU HƠN trong khoảng từ 50°F đến 59°F so với mức từ 176°F đến 185°F.

“Độ nhớtchỉ số (VI) cho dầu gốc và dầu bôi trơn được phát triển bởi Dean và Davis từ Standard Oil vào năm 1929. Vào thời điểm này, không có dầu đa cấp và dầu tổng hợp nào có sẵn. Đối với thang đo VI, hai điểm giới hạn đã được thiết lập. Các loại dầu có độ thay đổi độ nhớt phụ thuộc vào nhiệt độ thấp (dầu HVI được tinh chế từ dầu thô Pennsylvania, dầu parafin) nằm ở mức cao nhất trong thang đo.

VI của chúng được biểu thị bằng 100, đại diện cho VI tốt nhất. Các loại dầu có độ nhớt thay đổi đáng kể (dầu LVI, được tinh chế từ dầu thô vùng vịnh Texas, dầu naphthenic) đại diện cho cấp thấp. VI của họ được biểu thị bằng 0 – đây là VI tồi tệ nhất có thể. Các giá trị VI liên quan đến dầu khoáng. Dầu bôi trơn sau đó được so sánh với các tiêu chuẩn này. Nếu dầu tương tự như dầu parafin, chỉ số VI là 100; nếu nó tương tự như dầu naphthenic, VI bằng 0 được chỉ định. Ở giữa, VI khoảng 50 sẽ được chỉ định. Để tăng VI lên các giá trị cao hơn 100, các loại dầu gốc mới và các chất phụ gia đặc biệt đã được phát triển sau này.” —Anton Paar

Chỉ số VI của dầu động cơ nằm trong khoảng từ -60 đến 400, tùy thuộc vào loại chất điều chỉnh độ nhớt mà nhà máy lọc dầu hoặc máy trộn dầu sử dụng. Thông thường, dầu động cơ chứa từ 5% đến 20% phụ gia cải thiện độ nhớt.

Điều này rất quan trọng. Mọi người thường nghĩ rằng số thứ nhất và số thứ hai đều là giá trị động học. Họ không. Số trước chữ Wlà độ nhớt tuyệt đối của dầu trong khi quay dựa trên thiết bị mô phỏng quay nguội ASTM TEST D5293) và độ nhớt bơm dựa trên tiêu chuẩn ASTM D4684, ASTM D3829, ASTM D6821 hoặc ASTM D6896 (máy đo độ nhớt quay mini). Quá trình quay nguội mô phỏng quá trình khởi động nguội của động cơ ở các nhiệt độ khác nhau dựa trên độ nhớt dự kiến ​​của dầu đang được thử nghiệm. Nói cách khác, những người thử nghiệm không sử dụng cùng một nhiệt độ cho từng loại dầu.

Ví dụ: để đạt được định mức 0W, dầu không được vượt quá độ nhớt trục khuỷu tối đa 6200 mPa (megapascal) ở -31°F (-35°C) và tối đa bơm có độ nhớt 60.000 mPa ở -40° F/C.

Xem biểu đồ này để hiểu tại sao hai loại dầu có cùng số đầu tiên lại có thể có hai độ nhớt tuyệt đối khác nhau.

Vì vậy, dầu 5W LUÔN LUÔN mang lại khả năng quay và bơm tốt hơn dầu 10W ở MỌI nhiệt độ. Rõ ràng, điều quan trọng hơn là sử dụng dầu 0W hoặc 5W ở vùng khí hậu lạnh hơn để hỗ trợ khả năng quay và bơm, nhưng 0W hoặc 5W cũng hỗ trợ khả năng quay và bơm ở nhiệt độ ấm hơn.

Bây giờ, hãy xem xét sự khác biệt tính bằng mPa tuyệt đối/động của hai loại dầu có cùng số đầu tiên: 10W40 và 10W-60

10W-40 có độ nhớt động là 735,42 mPa @ 0°C. Nhưng dầu 10W-60 có độ nhớt động lực là 1453,82 mPa @ 0°C. Cả hai loại dầu đều là 10W! Vì vậy, mặc dù cả hai đều là 10W, nhưng chúng có cách quay và bơm hoàn toàn khác nhauđặc tính.

Các loại chất điều chỉnh chỉ số độ nhớt

Dầu đặc cấp và đa cấp có chứa chất điều chỉnh độ nhớt cho cả loại thông thường và dầu tổng hợp. Các nhà sản xuất sử dụng nhiều loại sản phẩm, chẳng hạn như polyme tan trong dầu hoặc copolyme.

Chất làm giảm điểm rót và điểm rót

Điểm rót của dầu là nhiệt độ tại đó dầu không còn chảy nữa. Phụ gia giảm điểm rót làm chậm quá trình cô đặc của dầu ở nhiệt độ thấp hơn bằng cách làm chậm quá trình kết tinh của các thành phần parafin trong dầu. Điều này làm giảm nhiệt độ điểm rót.

Chất cải thiện chỉ số độ nhớt (VII)

Chất cải thiện VII thường là các phân tử polyme chuỗi dài, trọng lượng phân tử cao thay đổi hình dạng của chúng khi nhiệt độ thay đổi. Khi nguội, chúng được gấp chặt hoặc cuộn lại. Khi chúng ở trạng thái lạnh, chúng không làm tăng độ nhớt của dầu. Tuy nhiên, khi nhiệt độ của dầu tăng lên, các phân tử “mở ra/mở ra”. Vì vậy, chúng chiếm nhiều không gian hơn và tăng ma sát của dầu động cơ để bù đắp cho đặc tính loãng do nhiệt của dầu. Nói cách khác, chúng hoạt động như một chất làm đặc để giảm hiện tượng pha loãng dầu.

• olefin copolyme (OCP)

• polyalkyl methacrylate (PAMA)

• poly isobutylene (PIB)

• polyme khối styren

• metyl metacryit (MMA)

• cao su polybutadien (PBR)

• cis-polyisoprene (một loại cao su tổng hợp)

• polyvinyl palmitat

•polyvinyl caprylate,

• copolyme của vinyl palmitat với vinyl axetat,

Nhưng polyme VII cũng có nhược điểm. Trọng lượng phân tử của polyme càng cao thì nó càng giãn nở. Nhưng trọng lượng phân tử càng cao, chúng càng dễ bị “cắt” khi chảy giữa hai bộ phận chuyển động. Nếu một máy lọc/máy trộn dầu sử dụng polyme VII có trọng lượng phân tử càng cao thì chúng càng có thể ngăn dầu bị pha loãng khi dầu còn mới. Nhưng khi dầu tích tụ hàng dặm, sự cắt xén làm hỏng các polyme và thực sự làm giảm khả năng duy trì độ nhớt đã nêu của nó. Do đó, các polyme chuỗi dài bị phá vỡ khá nhanh do "sự cắt" giữa các bộ phận chuyển động. Trên thực tế, trong một thời gian ngắn, lực cắt do động cơ gây ra có thể khiến dầu 5w30 hoạt động giống như dầu 5w20 (hoặc thấp hơn). Điều này dẫn đến giảm khả năng bảo vệ động cơ.

Mặt khác, máy trộn/máy lọc của tôi thêm một số polyme có trọng lượng phân tử cao cùng với các polyme có trọng lượng phân tử thấp kết hợp với dầu gốc có độ nhớt cao hơn để tạo sự cân bằng giữa pha loãng nhiệt độ cao và tuổi thọ dầu dài hơn. Nói cách khác, đó là một công thức tùy thuộc vào từng nhà máy lọc/máy xay.

Tóm lại

Dầu động cơ hiện đại là sự pha trộn giữa dầu gốc với các chất phụ gia để giảm hiện tượng pha loãng ở nhiệt độ cao hơn và các chất phụ gia khác để giảm độ đặc ở nhiệt độ lạnh hơn. Ngoài ra, độ nhớt cũng liên quanphụ gia, phụ gia tinh chế và phụ gia pha trộn, phụ gia chống ăn mòn, biến đổi ma sát, chất tẩy rửa và chống tạo bọt.

Việc lựa chọn độ nhớt và chất lượng của dầu gốc, cùng với chủng loại và số lượng phụ gia hoàn toàn tùy thuộc vào máy lọc hoặc máy xay độc lập. Đó là một công thức dựa trên giá của nguyên liệu thô và danh tiếng chất lượng mà nhà tinh chế hoặc máy xay mong muốn đạt được.