Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu
Công nghệ kĩ thuật hóa học Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm 11
Trong điều kiện khí quyển thông thường thì dầu nhờn có thể được giữ được chất lượng không thay đổi trong khoảng 5 năm. Nhưng khi bị đun nóng thì dầu bị oxi hóa, nhiệt độ
càng cao thì oxi hóa càng nhanh và càng mạnh. Trong động cơ, dầu luôn luôn phải tiếp
xúc với oxi không khí. Nhất là xảy ra trong điều kiện nhiệt độ cao và có nhiều kim loại
khác nhau nên dầu bị oxi hóa tương đối nhanh hơn. Trong quá trình oxi hóa, oxi khi tham gia phản ứng với các phân tử dầu sẽ phá vỡ chúng và tạo ra các sản phẩm hoàn toàn mới như axit, nhựa, asphalten…
Các sản phẩm oxi hóa xuất hiện sẽ làm cho dầu đổi màu và thay đổi tính chất hóa lí như: dầu có màu tối hơn, độ nhớt và độ axit tăng lên, trong dầu xuất hiện các chất rắn ở
dạng nhũ, tăng cường ăn mòn các ổ đỡ hợp kim Pb/Cu.
Hiện tượng oxi hóa của dầu là nguyên nhân chính làm bẩn các chi tiết động cơ và hệ
thống bôi trơn do các lớp cặn chứa cacbon.
Các loại dầu khác nhau bị oxi hóa khác nhau, một số nhanh hơn, một số chậm hơn.
Khả năng giữ được tính chất không thay đổi trong những điều kiện bất lợi gọi là độ bền oxi hóa hay độ ổn định. Độ bền oxi hóa càng cao thì dầu càng ít bị xu hướng oxi hóa. Nói
chung, nhiệt độ càng cao thì dầu càng phải tăng độ bền oxi hóa lên. Những yếu tố khác
cũng đòi hỏi độ ổn định oxi hóa là:
Lượng dầu chứa được trong cacte ít
Thời gian hay dầu lâu
Công suất ra của động cơ rất cao (tức là công suất trên một đơn vị xylanh lớn)
b. Khả năng tạo muội than trong động cơ
Trong buồng đốt động cơ, nhiệt độ rất cao và mọi chất hữu cơ đều rất dễ bị cháy nhưng ở động cơ thì thường không đủ thời gian ( quá trình cháy xảy ra trong khoảng thời
gian 1 % giây) và không đủ oxi để cháy hoàn toàn nhiên liệu và dầu lọt vào buồng đốt. Vì vậy buồng đốt luôn có điều kiện tạo thành mồ hóng, các hạt cốc, các sản phẩm chưa cháy
Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu
Công nghệ kĩ thuật hóa học Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm 12
Nhiệt độ bề mặt buồng đốt và tại đầu piston ở các động cơ khác nhau thay đổi trong khoảng từ 250- 4000C. Việc tạo muội trên các chi tiết động cơ bắt đầu từ việc hình thành lớp màng keo trên các chi tiết đó
Dầu đi qua vòng găng và buồng đốt, một phần dầu không đáng kể có thể quay lại đáy
cacte dầu, một phần nữa rơi vào vùng nhiệt độ cao và bị cháy ở đó gây ra quá trình cacbon hóa, oxi hóa và cuối cùng dầu bị văng ra ở dạng màng mỏng phủ lên bề mặt đầu
piston và buồng đốt. Màng dầu còn lại trong buồng đốt ngay từ những vòng quay đầu tiên sẽ bị các sản phẩm cháy của nhiên liệu và dầu làm bẩn. Do tác dụng của nhiệt độ cao và oxi không khí nó biến thành các chất nhựa rồi thành keo. Màng nhựa keo có khả năng giữ
trên bề mặt kim loại các sản phẩm cháy và biến chất của dầu. Nhiên liệu cũng như các hạt
kim loại do các chi tiết bị mài mòn lọt vào xilanh cùng với không khí.
Trong khi động cơ làm việc thì những phân tử dầu mới, mồ hóng và các hạt cốc không
ngừng rơi vào màng keo. Sự thay đổi đáng kể do màng dầu bị các sản phẩm cháy làm bẩn
dẵn đến tạo thành lớp than rắn trên bề mặt kim loại gọi là muội than (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Bề dày lớp muội không ngừng tăng lên và chỉ tăng đến một độ dày nhất định
Việc tạo muội than trong buồng đốt làm giảm thời gian hoạt động lâu bền của động cơ, tăng chi phí sử dụng do những nguyên nhân sau:
Nhiệt độ các chi tiết phủ muội tăng lên và khi lượng tăng lên thì thể tích buồng đốt bị thu hẹp lại, làm tăng tỉ lệ nén động cơ, khả năng trao đổi nhiệt kém đi sẽ tạo điều
kiện xảy ra kích nổ
Muội có thể phá vỡ quá trình cháy bình thường của nhiên liệu trong chế hòa khí
động cơ, các hạt muôi bị đốt cháy bám lên buồng đốt sẽ có thể là nguyên nhân làm nhiên liệu cháy sớm
Khi có muội trên các chi tiết buồng đốt sẽ hạn chế lượng hỗn hợp nhiên liệu đi vào động cơ làm giảm công suất động cơ
Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu
Công nghệ kĩ thuật hóa học Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm 13
Muội ở bugi đánh lửa sẽ làm cho nó không đánh lửa được
Các hạt muội từ buồng đốt rơi xuống đáy cacte dầu sẽ làm nóng vòng găng, tăng độ mài mòn các chi tiết làm việc và các chức năng lắng đọng khác nhau trên các chi tiết động cơ cũng như hệ thống bôi trơn
Như vậy, muội than có ý nghĩa rất quan trọng đối với chất lượng dầu nhờn. Dầu có
chất lượng cao thì không tạo muội hoặc ít tạo muội.
c. Sự tạo lớp sơn trong động cơ
Khi động cơ đốt trong hoạt động thì ở vùng găng và thân piston, ở thân giá trong piston
và thanh truyền đọng lại một chất chứa cacbon ở dạng lớp mỏng, bám chắc, có bề mặt
phẳng và thường lấp lánh được gọi là sơn (hoặc sơn đọng) với nhiều màu khác nhau từ vàng, nâu sang nâu đen.
Sơn gồm cacbon (81- 85%), hydro (7- 9%) và oxi (6-10%). So với chất lắng đọng chứa
cacbon khác trên các chi tiết thì sơn là chất có khối lượng nhỏ nhất song lại nguy hiểm
nhất đối với động cơ.
Hiện tượng đóng lớp sơn trên các chi tiết động cơ xảy ra do ba nguyên nhân chủ yếu sau đây:
Do hiện tượng oxi hóa lớp dầu mỏng trên bề mặt chi tiết có nhiệt độ cao
Do các sản phẩm oxi hóa và cháy không hết đọng lên bề mặt các chi tiết
Các sản phẩm oxi hóa dầu và nhiên liệu trong khi đi từ buồng đốt xuống đáy cacte
dầu sẽ ngưng đọng lại
Hiện tượng tạo sơn cũng có thể hình thành do quá trình rò khí từ buồng đốt vào đáy
dầu. Đó là do các sản phẩm oxi hóa cũng như các sản phẩm cháy không hết của dầu và nhiên liệu có lẫn trong khí sẽ đọng lại trên các chi tiết động cơ và biến thành sơn.
Hiện tượng tạo sơn phụ thuộc rất nhiều vào bề dày của lớp dầu trên bề mặt bị đốt nóng.
Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu
Công nghệ kĩ thuật hóa học Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm 14 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
nhiều đến quá trình tạo sơn còn là kim loại mà lớp dầu bị đốt trong đó, ví dụ trên bề mặt
thép thì tạo sơn nhanh hơn bề mặt nhôm
Mặt khác, chất lượng dầu cũng ảnh hưởng đến quá trình tạo sơn trong động cơ. Dầu
càng nhẹ thì biến thành sơn càng nhanh song lượng sơn tạo ra lại ít hơn so với dầu nặng (có độ nhớt cao). Ngược lại, tuy dầu nặng biến thành sơn chậm song lượng tạo ra thì nhiều hơn.
Sơn là một chất rất nguy hiểm đối với động cơ, nó là nguyên nhân gây cháy vòng găng,
nó dẫn nhiệt kém nên làm các chi tiết bị quá nóng. Ví dụ như khi sơn bám vào bề mặt
piston làm piston giảm khả năng tỏa nhiệt do đó nhiệt độ piston tăng lên, dễ gây hỏng
piston. Do đó, các biện pháp hay dùng các dung môi rửa như benzene, axeton… hoặc đốt ở nhiệt độ cao khoảng 500-6000C
d. Hiện tượng tạo cặn trong động cơ
Trong quá trình động cơ làm việc, dầu luôn bị bẩn do nhiều sản phẩm khác nhau tích tụ
lại trong dầu như: nước, nhiên liệu, các hạt muội than, bụi, các hạt do mài mòn, các sản
phẩm oxi 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 xupap, trong ống dẫn
dầu, trong hệ thống bôi trơn và các bầu lọc.
Thành phần của cặn thường phụ thuộc vào điều kiện sinh ra nó. Thường cặn gồm: 50- 70% dầu và 5- 15% nước, còn lại là nhiên liệu, sản phẩm oxi hóa và các hạt rắn.
Một trong những hiện tượng tạo cặn là nước lọt vào dầu. Do vậy, tất cả các hiện tượng làm cho nước lọt vào dầu đều thúc đẩy hiện tượng tạo cặn trong động cơ, làm cho cặn
ngày càng nhiều hơn. Ngoài ra, còn có nhiều ảnh hưởng dẫn đến quá trình tạo cặn:
Ảnh hưởng của việc thông gió cacte dầu Ảnh hưởng của nhiệt độ dầu
Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu
Công nghệ kĩ thuật hóa học Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm 15
Ảnh hưởng của chế độ làm việc của động cơ
Ảnh hưởng của chất lượng dầu
Hiện tượng tạo cặn trong động cơ có thể làm cho động cơ có thể làm cho động cơ hoạt động mất bình thường và cặn làm hỏng động cơ do các nguyên nhân sau:
Làm tắc các rãnh dầu, đường dầu và các bầu lọc. Vì vậy, quá trình bôi trơn không đảm bảo, xảy ra tình trạng nóng chảy bạc lót, ổ đỡ, kẹt ổ trục khuỷu và có thể gây ra
nhiều sự cố khác như: nếu bầu lọc bị tắc thì dầu bẩn chưa kịp lọc sẽ đi vào các chi tiết làm việc, do đó làm tăng độ mài mòn các chi tiết và còn có nguy cơ làm cháy vòng găng.
Dầu mới bị giảm phẩm chất ngay khi mới cho vào động cơ
Cặn có thể quánh và rắn lại, thậm chí không thể rửa sạch bằng phương pháp hóa
học.
(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});