Độ nhớt sụt giảm hay tăng cao: Đâu mới là "kẻ thù" thực sự?

Độ nhớt (Viscosity) luôn được xem là thông số quan trọng nhất của dầu nhớt. Tuy nhiên, thay vì chỉ quan tâm đến độ nhớt ban đầu, kỹ sư vận hành cần chú trọng đến tính ổn định của độ nhớt trong suốt chu kỳ hoạt động.

Một quan niệm sai lầm phổ biến là chỉ lo ngại dầu bị loãng đi. Thực tế, sự biến đổi độ nhớt diễn ra theo hai khuynh hướng trái ngược nhau, cả đặc và loãng, chúng đều dẫn đến những hư hỏng nghiêm trọng cho thiết bị. 

1. Đầu tiên là hiện tượng dầu bị loãng (Suy giảm độ nhớt): Đây là hiện tượng độ nhớt động học (cSt) của dầu giảm xuống thấp hơn giới hạn cho phép.

• Nguyên nhân:

  • Nhiệt độ cao: Về mặt vật lý, nhiệt độ tăng làm khoảng cách giữa các phân tử dầu giãn ra, khiến dầu lỏng hơn.

  • Cắt mạch cơ học (Dầu bị "chặt đứt" liên kết): Trong dầu nhớt thường có các sợi phân tử dài (giống như những sợi dây thừng siêu nhỏ) giúp dầu giữ độ đặc. Tuy nhiên, khi máy móc hoạt động, các bánh răng hoặc piston nghiến lên nhau giống như những chiếc kéo. Chúng "chặt đứt" các sợi dây này thành nhiều đoạn ngắn, khiến dầu bị mất đi độ bám dính và trở nên loãng dần. 

  • Pha loãng nhiên liệu: Nhiên liệu (DO/FO) rò rỉ vào các-te làm giảm điểm chớp cháy và độ nhớt của dầu.

• Hệ quả kỹ thuật:

  • Mất màng dầu thủy động (Hydrodynamic film).

  • Chuyển sang chế độ bôi trơn ma sát biên (Boundary lubrication), gây tiếp xúc kim loại - kim loại.

  • Tăng mài mòn, trầy xước bề mặt xy-lanh và bạc trục.

2. Ngược lại với suy nghĩ thông thường, trong nhiều trường hợp vận hành khắc nghiệt, dầu nhớt có xu hướng gia tăng độ nhớt (dầu bị đặc). Đây là vấn đề phức tạp hơn liên quan đến biến đổi hóa học.

• Nguyên nhân:

  • Quá trình Oxy hóa (Oxidation): Dưới nhiệt độ cao và sự xúc tác của kim loại mài mòn, dầu phản ứng với oxy tạo ra các hợp chất cao phân tử (polyme hóa) và cặn bùn (sludge), làm tăng độ nhớt.

  • Muội than (Soot loading): Trong động cơ Diesel, muội than sinh ra từ quá trình cháy không hoàn toàn sẽ đi vào dầu. Nếu phụ gia phân tán không tốt, muội than sẽ liên kết lại, làm dầu đặc sệt.

How does soot formation occur in Diesel engines? What are the effects on the engine oil?

• Hệ quả kỹ thuật:

  • Khả năng bơm kém: Dầu đặc gây cản trở dòng chảy, làm tụt áp suất dầu, dẫn đến hiện tượng xâm thực bơm (Cavitation).

  • Tản nhiệt kém: Dòng chảy chậm làm giảm khả năng mang nhiệt lượng ra khỏi các chi tiết nóng (piston, turbo).

  • Khởi động khó khăn: Tăng ma sát nội của dầu, gây tổn hao năng lượng.

3. Để dầu không bị biến đổi quá nhiều theo nhiệt độ, người ta dựa vào chỉ số VI (Viscosity Index). VI càng cao thì dầu càng "lì", ít bị loãng khi nóng và ít bị đặc khi lạnh.

Có hai cách để dầu đạt được chỉ số VI cao này:

• Dùng phụ gia để "ép" chỉ số lên (Cách phổ biến): Người ta dùng dầu gốc chất lượng trung bình rồi pha thêm nhiều Polymer. Bạn cứ tưởng tượng Polymer như những lò xo giúp dầu giữ độ đặc.

  • Điểm yếu: "Lò xo" này rất dễ bị bánh răng máy móc chặt đứt. Khi bị đứt rồi, dầu sẽ mất khả năng chịu nhiệt và loãng ra rất nhanh, không còn bảo vệ được máy nữa.

• Dùng dầu gốc chất lượng cao (Cách bền vững): Chọn những loại dầu gốc tổng hợp cao cấp vốn đã có cấu trúc phân tử cực kỳ ổn định.

  • Điểm mạnh: Vì bản thân dầu đã tốt sẵn "từ trong máu", nó không cần dựa dẫm quá nhiều vào phụ gia Polymer. Nhờ vậy, màng dầu rất bền, không sợ bị máy móc "chặt đứt" hay bị nhiệt độ làm hỏng, giúp máy chạy êm và bền bỉ hơn trong thời gian dài.

Việc lựa chọn dầu nhớt không nên chỉ dừng lại ở cấp độ nhớt (SAE) in trên bao bì. Sự ổn định của độ nhớt trước nhiệt độ và áp lực cắt – được quyết định bởi chất lượng dầu gốc – mới là yếu tố then chốt giúp kéo dài tuổi thọ động cơ và chu kỳ thay dầu.