Chương 4: Pha chế dầu động cơ Vấn đề pha chế dầu động cơ là một công việc khó khăn, phức tạp, tốn kém, đòi hỏi nhiều ngành kỹ thuật tham gia, nó cũng là sức mạnh cạnh tranh của các công ty dầu nhờn. Vậy thì tỷ lệ phụ gia pha như thế n ào với dầu gốc sẽ tạo ra dầu thành phẩm chất lượng cao, không những làm giảm những mặt hạn chế của dầu gốc, nâng cao phẩm cấp đối với các chất đó có sẵn của dầu và tạo cho dầu nhờn những tính chất mới cần thiết. Trong thực tế, một vài loại dầu động cơ có thể chứa hơn 20% phụ gia các loại. Tỷ lệ, thành phần của dầu gốc và các phụ gia trong dầu nhờn thương phẩm (dầu động cơ SAE 30 hoặc SAE 40) Thành phần dầu nhờn thương phẩm Trọng lượng, % Dầu gốc 71,5 – 96,2 Chất tẩy rửa 2 – 10 Chất phân tán không tro 1 – 9 Kẽm di-ankyl di-thiophotphat 0,5 – 3 Phụ gia chống ôxy hóa và chống mài mòn 0,1 – 2 Chất biến tính ma sát 0,1 – 3 Chất hạ điểm đông đặc 0,1 – 1,5 Chất ức chế tạo bọt 2 – 15 ppm Hình 2.5. Tỷ lệ, thành phần của dầu gốc và các phụ gia trong dầu nhờn thương phẩm 2.3.3. Tiêu chuẩn cho dầu nhớt động cơ Có một số quy chuẩn nhằm khẳng định, đảm bảo chất lượng và đặc tính cho đầu nhớt. Trên mỗi chai dầu nhớt chính hãng thường cũng có ghi rõ những đặc tính này. Ví d ụ trên nhãn của chai dầu nhớt 4T của hóng xe HONDA có các tiêu chuẩn sau: Tiêu chuẩn API: Là tiêu chuẩn về chất lượng được quy định bởi Viện nghiên cứu dầu mỏ Mỹ. Tiêu chuẩn này bắt đầu từ ký hiệu SA và nay đó được nâng lên mức SJ. S: biểu thị cho động cơ xăng J: biểu thị cho mức độ tiến hóa của chất lượng. Nó được bắt đầu bằng A và nay đó tiến hóa đến mức J - Tiêu chuẩn SAE: Là tiêu chuẩn phân loại dầu theo độ nhớt (được hiểu là độ cứng và độ mềm của dầu). Đối với dầu nhớt đa cấp, tiêu chuẩn này cấu thành từ 2 yếu tố, trị số đặc tính của dầu tại điều kiện nhiệt độ thấp và trị số đặc tính của dầu tại điều kiện nhiệt độ cao. Ví dụ, ký hiệu là 10W-30 - Tiêu chuẩn JASO: Là tiêu chuẩn dành cho dầu nhớt của xe gắn máy 4 thì được quy định bởi Tổ chức ti êu chuẩn Ôtô Xe máy Nhật Bản. Thông thường tiêu chuẩn này được chia ra thành 2 loại là MA và MB. Nhưng 2 loại này chỉ thể hiện đặc tính sản phẩm khác nhau chứ không liên quan t ới chất lượng của dầu. - Tiêu chuẩn riêng của Honda: Là tiêu chu ẩn riêng của Honda được thống nhất trên toàn thế giới với mức độ nghiêm ngặt cao hơn nhằm đảm bảo chất lượng của dầu nhớt Honda chính hiệu. Chỉ những chai dầu dùng cho xe gắn máy đạt được ti êu chuẩn này mới được phép đóng dấu chứng nhận của Honda. 2.4. Chẩn đoán kỹ thuật bằng phân tích dầu bôi trơn và hạt mài mòn Hạt mài mòn dầu bôi trơn động cơ diesel cho các thông tin quan trọng về tình trạng kỹ thuật của động cơ. Vì vậy phân tích dầu bôi trơn trở thành một công cụ để chẩn đoán kỹ thuật động cơ diesel. Các công ty đường sắt của Mỹ v ào cuối những năm 1940 và đầu những năm 1950 đã nhận ra rằng kim loại trong dầu bôi trơn đó cho biết t ình trạng mòn của các chi tiết máy trên động cơ diesel của đầu máy. Ngày nay phân tích dầu bôi trơn và hạt mài mòn đó dược sử dụng để chẩn đoán t ình trạng kỹ thuật của rất nhiều loại máy khác nhau như động cơ, hộp số của máy bay trực thăng, các loại máy móc xây dựng giao thông hay các nhà máy công nghiệp khác. Phân tích dầu bôi trơn và hạt mài mòn tiến hành cùng với phân tích dao động đó trở th ành công cụ hiệu quả để chuẩn đoán tình trạng kỹ thuật của máy móc trong các ngành công nghiệp nói chung và ngành giao thông vận tải nói riêng. Các chi ti ết máy của động cơ diesel như piton, xéc măng, xilanh, bạc trục, bánh răng… sẽ sinh các hạt kim loại nhỏ, mịn trong quá trình làm việc bình thường. Vào thời điểm mòn khốc liệt kích thước của hạt sẽ tăng l ên và hình dạng của hạt cũng thay đổi. Người ta đó xác định được dạng hạt thay đổi liên quan đến như thế nào đến dạng m ài mòn. Do đó, việc phân tích dạng hạt mài mòn cho phép xác định được trạng thái mòn trong máy và từ đó có thể xác định được t ình trạng kỹ thuật của máy. 2.4.1. Phân tích thành phần kim loại Phân tích thành phần kim loại có trong dầu bôi trơn có thể biết được nguồn gốc hạt m ài mòn. Để có các dự báo với độ tin cậy cao, cần dựa vào hình dáng hạt mài để phân biệt với các nguồn gốc phát sinh khác. - Khi xu ất hiện nguyên tố Crôm, nguồn gốc của các hạt mài mòn này có th ể là từ xéc măng, xylanh. - Nếu thành phần Fe trong mẫu dầu cao, nguồn gốc hạt mài mòn t ừ hai loại chi tiết xéc măng, xy lanh trên có thể được dự báo với mức độ tin cậy nhất định. - Khi xuất hiện nguyên tố Cu, nguồn gốc có thể là từ bạc biên hay các lo ại ổ trượt. - Nếu xuất hiện cùng với đồng còn có thiếc với hàm lượng cao thì có th ể dự đoán hạt này có nguồn gốc phát sinh từ bạc biên. Hình 2.7. Xác định thành phần kim loại của piton động cơ trên đầu máy D12E 2.4.2. Phân tích hình dáng hạt mài mòn Quá trình mài mòn khác nhau sẽ sản sinh các hạt mài mòn khác nhau. Hình dáng h ạt mài mòn có thể là hình cầu,hình sợi dài, hình s ợi xoắn, hình dạng tấm, mảnh nhỏ. Dạng hạt này thường xuất hiện trong các mẫu dầu lấy từ các đầu máy vừa qua cấp trùng tu hay đại tu. Hình 2.10. Hạt mài mòn có dạng hình cầu Dạng hạt hình elip: Trong một số trường hợp các hạt có thành ph ần bao gồm các nguyên tố là kim loại bị mài mòn từ các chi tiết trong động cơ như xec măng, xylanh. Hình 2.11. Hạt mài mòn có dạng hình elip Dạng hạt hình viên sỏi có nguồn gốc do mỏi bề mặt hay do dính, hoặc gây ra khi bề mặt bị cào xước bởi kim loại có bề mặt nhám. Dạng hạt này xuất hiện khi các bề mặt trượt lên nhau trong điều kiện áp suất và nhiệt độ cao, điều kiện bôi trơn không phù hợp. Các dạng hạt này có thể là đồng hay hợp kim cưa đồng, thép tôi. Mức độ xuất hiện của dạng hạt này còn phụ thuộc vào môi trường mà đầu máy đang vận hành. Dựa vào màu sắc có thể phân biệt được các hạt tinh thể than và kim loại. Khi xupap của động cơ bị mài mòn dạng hạt này xuất hiện nhiều. Hình 2.12. Hạt mài mòn có dạng hình viên sỏi Dạng hạt hình tấm mỏng đôi khi còn bị xoắn nhưng thông thường là tương đối phẳng. Dạng hạt n ày xuất hiện nhiều khi đầu máy vận hành bình thường. Dạng hạt trở nên mỏng hơn trong điều kiện bôi trơn tốt. Quá trình nghiên cứu cho thấy có thể có một số nhận xét như sau : - Quá trình mòn bình th ường của các chi tiết trong động cơ : quá trình này cho kích th ước hạt hình dạng tấm có chiều dày lớn nhất đạt 10 m . - Cào xước bề mặt xylanh : xảy ra khi các chi tiết kim loại gây ra các vết cào xước trên bề mặt trượt. Dạng hạt chủ yếu là dạng tấm hay sợi kích thước của những hạt loại này từ 8 đến 20m. - Tróc rỗ bề mặt xupap : Dạng hỏng này gây ra các hạt có hình d ạng hình cầu. Hình dáng hạt hình cầu phát sinh do bề mặt bị mỏi. Thông thường các hạt này có đường kính lớn nhất khoảng 50 m. - Dính, xước bề mặt bạc biên : xảy ra khi các bề mặt trượt chịu tải trọng và nhiệt độ cao. Tải trọng và nhiệt độ càng lớn tỉ lệ các hạt có kích thước lớn so với các hạt có kích thước nhỏ c àng cao. . và hạt mài mòn Hạt mài mòn dầu bôi trơn động cơ diesel cho các thông tin quan trọng về tình trạng kỹ thuật của động cơ. Vì vậy phân tích dầu bôi trơn trở thành một công cụ để chẩn đoán kỹ thuật. công nghiệp khác. Phân tích dầu bôi trơn và hạt mài mòn tiến hành cùng với phân tích dao động đó trở th ành công cụ hiệu quả để chuẩn đoán tình trạng kỹ thuật của máy móc trong các ngành công. việc phân tích dạng hạt mài mòn cho phép xác định được trạng thái mòn trong máy và từ đó có thể xác định được t ình trạng kỹ thuật của máy. 2 .4. 1. Phân tích thành phần kim loại Phân tích