Các chất bôi trơn có thể cung cấp nhiều chức năng khác nhau trong một hệ thống nhất định. Họ thường được dự kiến sẽ giảm ma sát, mặc và nhiệt trong các thành phần máy. Một trong những khía cạnh bị bỏ qua nhiều hơn của chất bôi trơn là khả năng ảnh hưởng đến phát thải môi trường. Bằng cách chọn loại dầu thích hợp, bạn có thể giúp giảm một số chất gây ô nhiễm có hại được phun vào môi trường mà không phải hy sinh nhu cầu của máy hoặc hiệu suất của chất bôi trơn.
Các yếu tố phát thải
Khi bạn nghĩ về khí thải, điều đầu tiên bạn thường nghĩ đến là ống xả của chiếc xe cá nhân của bạn. Những phát thải này tăng lên theo thời gian và đã dẫn đến các luật được thông qua để hạn chế thời gian nhàn rỗi của các xe bán tải lớn. Một số tiểu bang thậm chí còn yêu cầu kiểm tra bắt buộc khí thải xe, được gọi là thử nghiệm khói. Phần lớn điều này liên quan đến cách sử dụng nhiên liệu trong chu kỳ đốt. Nhiên liệu càng được đốt cháy hoàn toàn, lượng khí thải ít gây hại hơn được tạo ra.
Dầu gốc
Mặc dù một số yếu tố có thể ảnh hưởng đến cách chất bôi trơn tác động đến phát thải môi trường, hãy bắt đầu bằng cách kiểm tra khối xây dựng cơ bản của dầu nhờn đã hoàn thành, dầu gốc. Dầu gốc là dầu không chứa bất kỳ chất phụ gia nào. Dầu gốc thường được phân loại thành ba loại: khoáng, thực vật và tổng hợp. Phần lớn thị phần vẫn bị chi phối bởi dầu gốc khoáng chất, với tổng hợp nhanh chóng đạt được mặt đất. Dầu thực vật ngày càng phổ biến nhưng chủ yếu xuống hạng ở các khu vực an toàn với môi trường, các hệ thống tổng thiệt hại và một số ứng dụng chế biến thực phẩm. Mỗi loại dầu gốc đều có những điểm mạnh và điểm yếu riêng, điều này sẽ quyết định mức độ ảnh hưởng của nó đối với việc kiểm soát lượng khí thải.
Hệ số lực kéo
Một thuộc tính có thể cải thiện hiệu suất của máy và giảm tiêu thụ năng lượng và nhiên liệu được gọi là hệ số lực kéo. Hãy xem xét rằng nếu bạn có thể giảm lượng lực cần thiết để di chuyển tải qua màng bôi trơn, bạn có thể giảm lượng nhiên liệu tiêu thụ và số lượng khí thải được tạo ra. Hệ số lực kéo đơn giản là lượng lực cần thiết để di chuyển tải chia cho tải. Càng gần tỷ lệ này là 1, lực càng được yêu cầu để di chuyển tải. Khi tỷ số giảm, cần ít lực hơn để di chuyển cùng tải.
Dầu khoáng thiên nhiên có hàng triệu kết hợp các hình dạng và kích thước phân tử trong mỗi giọt. Sự mâu thuẫn này trong kích thước phân tử dẫn đến hệ số lực kéo cao hơn. Dầu gốc tổng hợp là các hợp chất nhân tạo và có tính nhất quán hơn trong một số lĩnh vực chính, bao gồm các đặc tính chất lỏng và kích thước phân tử của chúng. Điều này cho phép tải trọng di chuyển dễ dàng hơn trên màng bôi trơn, do đó làm giảm tiêu thụ năng lượng và lượng khí thải.
Để hình dung cách thức hoạt động này, hãy tưởng tượng đẩy một tấm ván ép lên một loạt các quả bóng. Nếu các quả bóng có hình dạng và kích cỡ khác nhau (bóng đá, bóng rổ, quả bóng chày, vv), di chuyển mảnh ván ép trở nên rườm rà và vụng về hơn. Bây giờ nếu bạn lấy cùng một tấm ván ép và đẩy nó qua một loạt các quả bóng tennis, với mỗi quả bóng có hình dạng và kích thước giống nhau, nó trở nên dễ dàng hơn nhiều. Đây là lý do tại sao hầu hết các loại dầu tổng hợp đi kèm với tuyên bố giảm tiêu thụ năng lượng và thực sự có thể giúp giảm phát thải.
60% các chuyên gia bôi trơn xem xét các vấn đề môi trường khi lựa chọn một chất bôi trơn cho thiết bị của họ, dựa trên một cuộc khảo sát gần đây tại MachineryLubrication.com
Chất phụ gia
Ngoài các loại dầu gốc, phụ gia là khối xây dựng cơ bản khác của dầu nhờn đã hoàn thành. Phụ gia được pha trộn vào dầu gốc để truyền đạt, ngăn chặn hoặc tăng cường tính chất của dầu. Tùy thuộc vào ứng dụng, số lượng khác nhau và các loại phụ gia được thêm vào dầu để cho phép nó hoạt động tốt hơn trong thiết bị. Ví dụ, dầu tuabin có một lượng tương đối nhỏ các chất phụ gia, trong khi dầu động cơ có nồng độ cao hơn nhiều cũng như các chất phụ gia tích cực về mặt hóa học. Để giảm lượng khí thải và giúp thiết bị của bạn hoạt động hiệu quả hơn, bạn nên tập trung vào ba loại phụ gia chính: phụ gia kiểm soát ma sát, chất tẩy rửa và chất phân tán.
Phụ gia ma sát kiểm soát để lại một màng hóa học dẻo trên bề mặt máy để ngăn các bộ phận dính vào nhau và giảm ma sát giữa các bề mặt khi không có màng chất lỏng. Bạn có thể quen thuộc với hai loại phụ gia này được gọi là phụ gia chống mài mòn (AW) và phụ gia áp suất cực (EP). Tuy nhiên, một loại thứ ba, được gọi là bộ biến đổi ma sát, được sử dụng trong hầu hết các chất bôi trơn tiết kiệm năng lượng. Các chất phụ gia này đòi hỏi ít năng lượng kích hoạt hơn, thường ở dạng nhiệt, để hoạt động và hoạt động trong các khu vực ma sát. Đơn giản chỉ cần đặt, họ bắt đầu làm việc ở nhiệt độ lạnh hơn so với AW và EP truyền thống phụ gia và do đó có thể tiếp tục tiêu thụ năng lượng thấp hơn. Trong động cơ, chúng cũng có thể giúp giảm phát thải.
Chất tẩy rửa phục vụ hai mục đích: để làm sạch tiền gửi từ các khu vực nhiệt độ cao và trung hòa axit được hình thành trong chu trình đốt. Trong quá trình đốt cháy, các sản phẩm phụ thường xuyên vượt qua các vòng trong động cơ và tìm đường vào dầu. Những sản phẩm phụ này được gọi là blow-by. Nếu không được kiểm soát, thổi bằng sẽ tạo ra axit, có thể dẫn đến khoảng thời gian thay dầu ngắn hơn và bôi trơn kém. Chất tẩy rửa trung hòa axit trước khi chúng trở thành một vấn đề, do đó kéo dài khoảng thời gian thay dầu và làm giảm nguy cơ các axit này gây thiệt hại thêm. Như là trường hợp với hầu hết các chất phụ gia, chất tẩy rửa là hy sinh và có tuổi thọ hạn chế. Thông thường, một khi mức chất tẩy rửa giảm 50 phần trăm, dầu phải được thay đổi.
Chất phân tán được sử dụng để kiểm soát tiền gửi muội. Soot là sản phẩm phụ của quá trình đốt cháy. Theo thời gian, bồ hóng có thể tích tụ và dẫn đến sự gia tăng độ nhớt của dầu, dầu bôi trơn bị suy giảm, tăng mòn và khoảng thời gian thay dầu ngắn hơn. Tốt phân tán là chìa khóa cho hiệu suất tối ưu và tuổi thọ tối đa từ một động cơ. Chất phân tán giúp ngăn ngừa bồ hóng từ kết tụ và lắng ra khỏi dầu. Nếu bồ hóng vẫn được chia nhỏ và lơ lửng trong suốt dầu, bạn có cơ hội lọc tốt hơn và ngăn chặn các khoản tiền gửi liên quan. Điều này có thể giữ cho van và vòng không bị di chuyển, giảm thiểu lượng khí thải và sự hình thành axit.
Các ứng dụng
Có thể ứng dụng quan trọng nhất trong đó phát thải có thể được kiểm soát bằng cách bôi trơn thích hợp là động cơ đốt trong. Những loại động cơ này chịu trách nhiệm cho một lượng lớn khí thải vào khí quyển, vì hầu hết mọi người lái xe đi làm hoặc sử dụng xe của họ để kiếm sống. Khi mua dầu động cơ, bạn nên quan tâm đến những gì được gọi là phân loại dịch vụ của Viện Dầu khí Hoa Kỳ (API). Phân loại này sẽ cho bạn biết nếu dầu đáp ứng các tiêu chuẩn được đưa ra bởi API trong các khía cạnh nhất định, chẳng hạn như phụ tải, hiệu suất, phát thải và hiệu quả nhiên liệu. Đối với động cơ xăng, phân loại dịch vụ bắt đầu bằng chữ “S”, như “SN”, là phân loại hiện tại. Đối với động cơ diesel, phân loại dịch vụ bắt đầu bằng chữ “C” với “CK-4” mới nhất. Có sự khác biệt về công thức giữa các phân loại, vì vậy tốt nhất là biết công cụ cụ thể của bạn gọi khi mua dầu cho bạn xe.
Một phân loại khác được tìm thấy trên hầu hết các loại dầu động cơ đặc biệt liên quan đến hiệu suất nhiên liệu. Ở dưới cùng của biểu tượng bánh rán API, hãy tìm các từ “bảo tồn năng lượng” hoặc “bảo toàn tài nguyên”. Khi bạn nhìn thấy các thuật ngữ này, điều đó có nghĩa là loại dầu đặc biệt này đã vượt qua thử nghiệm tiết kiệm nhiên liệu ASTM. Trong thử nghiệm này, dầu được đưa vào một động cơ thử nghiệm trong đó tiết kiệm nhiên liệu. Đối với các loại SAE 0W-20 và 5W-20, dầu ứng cử viên phải cho thấy sự gia tăng về tiết kiệm nhiên liệu là 2,6% sau 16 giờ thử nghiệm và 1,2% sau 100 giờ. Đối với lớp 0W-30 và 5W-30, dầu ứng viên phải thể hiện sự gia tăng về tiết kiệm nhiên liệu là 1,9% sau 16 giờ và 0,9% sau 100 giờ. Xu hướng hiện tại trong ngành công nghiệp ô tô là tăng cường tiết kiệm nhiên liệu càng nhiều càng tốt với việc sử dụng các loại độ nhớt nhẹ hơn, dầu gốc tốt hơn và các tính chất phụ gia tương ứng với nhu cầu của động cơ.
Có lẽ vấn đề lớn nhất gây rắc rối khi nói đến phát thải là sự hình thành các oxit nitơ (NOx). Khi nhiên liệu cháy trong một động cơ với sự hiện diện của không khí, nó tạo thành NOx. Điều này sau đó được đẩy ra ống xả và vào khí quyển. Có một số vấn đề liên quan đến điều này, chẳng hạn như một tiềm năng cao hơn cho mưa axit và nguy cơ sức khỏe nếu hợp chất được hít thở thường xuyên. Để chống lại điều này, nhiều nhà sản xuất động cơ diesel đã đi đến hệ thống tuần hoàn khí thải (EGR).
Các hệ thống EGR sử dụng dầu động cơ để tiếp tục cọ rửa các chất gây ô nhiễm có hại từ khí thải. Trong khi điều này là tốt cho môi trường, nó có thể gây rắc rối cho động cơ và dầu động cơ nếu không được quản lý và giám sát đúng cách. Các hệ thống EGR hoạt động bằng cách trả lại một số khí thải quay về phía nạp của động cơ. Trong thời gian này, các loại khí được làm lạnh, làm giảm nhiệt độ ngọn lửa trong buồng đốt. Nếu nhiệt độ ngọn lửa giảm xuống, nó sẽ giúp giảm sự hình thành NOx, tốt hơn cho môi trường.
Vấn đề với hệ thống EGR là muội dư thừa được tạo ra do việc tái chế khí thải. Vì bồ hóng làm suy yếu sức khỏe của dầu nhờn và làm tăng nguy cơ mòn động cơ, điều bắt buộc là động cơ sử dụng hệ thống EGR có những thay đổi dầu dựa trên điều kiện. Tôi đã thảo luận cách chất phụ gia có thể chống lại muội và mặc, nhưng khi lượng bồ hóng tăng lên, nó làm cho các chất phụ gia trong dầu được sử dụng nhanh hơn, dẫn đến khoảng thời gian thay dầu ngắn hơn và nguy cơ thất bại cao hơn. Trong các ứng dụng này, thử nghiệm phân tán là phải.
Mặc dù hầu hết bài viết này tập trung vào các loại dầu động cơ, các nguyên tắc tương tự cũng có thể được áp dụng cho các ứng dụng khác. Hệ thống máy nén là một loại thiết bị khác có lợi từ việc lựa chọn dầu gốc và phụ gia thích hợp để xử lý tốt hơn các loại khí có trong buồng nén và giữ chúng không bị thải vào khí quyển. Trong hầu hết các nhà máy lọc dầu và hóa dầu, máy nén được sử dụng để tái chế khí trở lại quy trình để được tinh chế hơn nữa. Điều này giảm bớt sự trút khí hoặc bùng phát (đốt cháy), dẫn đến ô nhiễm môi trường.
Luôn ghi nhớ rằng bằng cách kết hợp đúng các nhu cầu của thiết bị với các đặc tính của chất bôi trơn, bạn không chỉ có thể kéo dài tuổi thọ của máy móc, mà còn giúp bảo vệ môi trường mà chúng ta đang sống.
