Chỉ số độ nhớt của dầu động cơ là gì?
Thông số của một chai dầu như 5W30 hoặc 10w40 đã đề cập đến độ nhớt của dầu động cơ. Nó được định nghĩa một cách trừu tượng như là “khả năng chảy hay tính dễ chảy” của dầu. Nói cách khác, dầu lỏng thì có độ nhớt thấp, trong khi dầu càng đặc thì có độ nhớt càng cao. Ví dụ, bia có độ nhớt thấp và xi-rô có độ nhớt cao. Nhưng đừng cho những thứ đó vào động cơ của bạn …
Nhiệt độ môi trường xung quanh, tức là nóng hay lạnh bên ngoài có ảnh hưởng đến dầu động cơ trong xe của bạn. Khi trời lạnh, dầu sẽ chảy chậm hơn, khi nó nóng, dầu sẽ chảy nhanh hơn. Tuy nhiên, để bôi trơn động cơ đúng cách, dầu phải có khả năng chảy với tốc độ phù hợp trong một phạm vi nhiệt độ rộng.
Để ví dụ, hãy tưởng tượng một lọ xi-rô, đặt nó trong tủ lạnh (khoảng 1-3 độ C) trong một vài giờ, sau đó tháo nắp và đổ xi-rô ra. Nó sẽ bắt đầu chảy nhưng rất chậm khi nhiệt độ lạnh đã làm cho nó nhớt hơn. Bây giờ lấy bình xi-rô của bạn và cho nó trong lò vi sóng 20 phút ở 100 độ C, sau đó đổ nó ra. Nó sẽ chảy vô cùng dễ dàng. Sức nóng đã làm giảm độ nhớt và cho phép xi-rô chảy nhanh hơn. Điều tương tự cũng xảy ra với dầu động cơ. Nếu bạn sống ở Siberia và bên ngoài là 20 độ, khi bạn bắt đầu khởi động động cơ xe hơi, dầu bên trong cần phải đủ lỏng để chảy và bôi trơn tất cả các bộ phận bên trong ngay khi bạn bật chìa khóa. Tương tự, nếu bạn sống ở Dubai và ở bên ngoài 50 độ và bạn đang lái xe với tốc độ nhanh, dầu động cơ của bạn cần phải đủ nhớt để bôi trơn đúng cách.
Hiện tại không có một loại dầu nào có thể sử dụng trong tất cả hai tình huống này và vì lý do đó, SAE đã giới thiệu một hệ thống phân loại cho chúng ta biết mức độ phù hợp của dầu trong phạm vi nhiệt độ nhất định.
Vì vậy, dầu được sản xuất với những độ nhớt khác nhau để sử dụng hiệu quả ở các vùng khí hậu và điều kiện hoạt động khác nhau. Để mở rộng phạm vi nhiệt độ mà các loại dầu có thể sử dụng được, các loại dầu được kết hợp. Chúng được gọi là dầu đa cấp.
SAE (The Sociey of Automotive Engineers) – Hiệp hội kỹ sư ô tô
SAE, ban đầu được thành lập với tư cách là Hiệp hội kỹ sư ô tô, là một hiệp hội chuyên nghiệp và tổ chức phát triển tiêu chuẩn hoạt động toàn cầu, có trụ sở tại Hoa Kỳ, cho các chuyên gia kỹ thuật trong các ngành khác nhau. Trọng tâm chính được đặt trên các ngành vận tải như ô tô, hàng không vũ trụ và xe thương mại.
SAE có hơn 138.000 thành viên trên toàn cầu. Tư cách thành viên được cấp cho các cá nhân, chứ không phải là công ty. Ngoài những nỗ lực về chuẩn hóa, SAE còn dành nguồn lực cho các dự án và chương trình trong giáo dục STEM, chứng nhận chuyên môn và các cuộc thi thiết kế ở trường đại học.
SAE đã thiết lập một hệ thống mã số để phân loại dầu động cơ theo đặc điểm độ nhớt của chúng. Các cấp độ nhớt ban đầu là đơn cấp. ví dụ: một loại dầu động cơ điển hình là SAE 30. Điều này là do tất cả các loại dầu đều lỏng khi bị nung nóng, vì vậy để có được độ dày đặc thích hợp ở nhiệt độ vận hành, các nhà sản xuất dầu cần phải bắt đầu bằng dầu đặc để đạt được điều này. Điều này có nghĩa là trong thời tiết lạnh sẽ rất khó để khởi động động cơ vì dầu quá đặc. Tuy nhiên, công nghệ phụ gia phát triển đã cho phép các loại dầu lỏng có chỉ số độ nhớt cao hơn.
Do đó, có một bộ đo hiệu suất ở nhiệt độ lạnh (0W, 5W, 10W, 15W và 20W). Bộ đo thứ hai là hiệu suất ở nhiệt độ cao (8, 12, 16, 20, 30, 40, 50).
Độ nhớt động học được phân loại bằng cách đo thời gian cần có để một lượng dầu tiêu chuẩn chảy qua một vòi phun tiêu chuẩn, ở nhiệt độ tiêu chuẩn. Thời gian càng lâu, độ nhớt càng cao và SAE sẽ có mã cao hơn. SAE có hệ thống đánh giá độ nhớt riêng cho các loại dầu truyền động, trục, và hộp số tay, SAE J306, không nên nhầm lẫn với độ nhớt của dầu động cơ. Dầu bánh răng có chuẩn SAE cao hơn (ví dụ: 75W-140) không có nghĩa là nó có độ nhớt cao hơn dầu động cơ.
Hầu hết các loại dầu ngày nay là Đa cấp và sẽ có hai con số trên nhãn được phân cách bằng chữ ‘W’ (ví dụ 5W-30). Dầu đơn cấp chúng ít phổ biến hơn. SAE càng thấp thì dầu càng lỏng hơn (ít nhớt hơn), SAE thấp phù hợp với nhiệt độ thấp của mùa đông. Chữ ‘W’ là viết tắt của ‘Winter’ (ví dụ 5W30)
Dầu đơn cấp
Dầu động cơ đơn cấp, theo định nghĩa của SAE J300, thiết lập mười một cấp độ nhớt, trong đó sáu loại được coi là cấp dùng cho mùa đông và được ký hiệu bằng W. 11 cấp độ nhớt là 0W, 5W, 10W, 15W, 20W, 25W, 20, 30, 40, 50 và 60.
Đối với các loại dầu đơn cấp cho mùa đông, độ nhớt động lực học được đo ở nhiệt độ lạnh khác nhau, quy định trong J300 tùy thuộc vào độ nhớt. Dựa trên nhiệt độ lạnh nhất mà dầu chảy qua, dầu được phân loại độ nhớt SAE gồm 0W, 5W, 10W, 15W, 20W hoặc 25W. Độ nhớt càng thấp thì nhiệt độ dầu càng thấp để đi qua. Ví dụ, nếu dầu đi qua các thông số kỹ thuật cho 10W và 5W, nhưng thất bại cho 0W, thì dầu đó phải được dán nhãn là SAE 5W. Dầu đó không thể được dán nhãn là 0W hoặc 10W.
Đối với các loại dầu đơn cấp không phải cho mùa đông, độ nhớt động lực học được đo ở nhiệt độ 100 °C (212 °F) theo đơn vị mm2 /s hoặc các đơn vị SI tương đương, centistokes (viết tắt cSt ). Dựa trên phạm vi độ nhớt dầu chảy ở nhiệt độ đó, dầu được phân loại là độ nhớt SAE 20, 30, 40, 50 hoặc 60. Ngoài ra, đối với các loại SAE 20, 30 và 40, độ nhớt tối thiểu được đo ở 150 °C (302 °F). Độ nhớt càng cao thì độ nhớt SAE càng cao.
Dầu đa cấp
Phạm vi nhiệt độ dầu sử dụng trọng các loại xe có thể rộng, từ nhiệt độ lạnh vào mùa đông trước khi xe được khởi động, đến nhiệt độ nóng khi xe được lưu thông trong mùa hè nóng bức. Một loại dầu cụ thể sẽ có độ nhớt cao khi lạnh và độ nhớt thấp hơn ở nhiệt độ vận hành của động cơ.
Sự khác biệt về độ nhớt đối với dầu đơn cấp là quá lớn. Khi đó, các chất phụ gia polymer đặc biệt được gọi là chất cải tiến chỉ số độ nhớt, hoặc các chất VII đã được thêm vào dầu. Những chất phụ gia này được sử dụng để làm cho dầu trở thành dầu động cơ đa cấp, mặc dù có thể có loại dầu đa cấp không cần sử dụng VIIs. Điều này cho phép dầu được sử dụng quanh năm. Trong thực tế, khi dầu đa cấp được phát triển, ban đầu chúng thường được gọi là dầu bốn mùa.
SAE đặt tên cho các loại dầu đa cấp bao gồm hai cấp độ nhớt, Ví dụ, 10W-30 là một loại dầu đa cấp phổ biến. Số đầu tiên ’10W’ là cấp tương đương với dầu đơn cấp có độ nhớt ở nhiệt độ lạnh và số thứ hai là cấp của dầu đơn cấp tương đương khi độ nhớt của nó ở nhiệt độ nóng 100 °C (212 °F).
Lưu ý rằng cả hai thông số đều là cấp nhưng không phải là giá trị độ nhớt. Hai thông số được sử dụng được định nghĩa riêng bởi SAE J300 cho các loại dầu đơn cấp.
Do đó, một loại dầu có nhãn 10W-30 phải vượt qua yêu cầu về độ nhớt SAE J300 cho cả 10W và 30, và tất cả các giới hạn được đặt trên chỉ số độ nhớt (ví dụ, dầu 10W-30 phải đạt yêu cầu J300 ở 5W).
SAE chỉ đơn giản là viết tắt của Hiệp hội kỹ sư ô tô, tổ chức chịu trách nhiệm xác định hệ thống thông số để phân loại dầu ô tô. Có những giải pháp thay thế, chẳng hạn như ACEA (Hiệp hội Nhà sản xuất ô tô châu Âu) và API (Viện Dầu khí Hoa Kỳ), nhưng SAE thường được coi là tiêu chuẩn dầu của thế giới.
Tham khảo thêm
Tìm hiểu về tiêu chuẩn API, ACEA, JASO, ILSAC, ASTM trong lĩnh vực dầu nhớt
