|
01.11.2011 Масла для двухтактных двигателей
Применение и характеристики масел для двухтактных двигателей
Двухтактные двигатели применяются главным образом там, где основными параметрами выбора являются высокая удельная мощность, легкий вес и низкая цена. Эти двигатели часто используются на мотоциклах, моторных лодках (подвесные лодочные двигатели), снегоходах, газонокосилках, цепных пилах, небольших фургонах, причем большинство из них применяется на мотоциклах и лодках.
Почти во всех двухтактных двигателях применяется одноразовая полностью утрачиваемая смазка. Масло не циркулирует, как в четырехтактных двигателях, а вводится в топливо. Значительная часть масла сгорает вместе с топливом, но пpиблизительно одна четверть выбрасывается с выхлопными газами как не сгоревший масляный туман. Простые двигатели, еще встречающиеся в старых моделях, все еще используют способ смешивания, заключающийся в том, что соответствующее количество масла вводится вручную в топливный бак в отношении от 1:20 до 1:100. Более прогрессивные конструкции применяют автоматические системы дозирования. Эти системы либо вводят масла в зависимости от нагрузки на двигатель. В таких системах типичны отношения от 1:50 до 1:400.
В большинстве простых двухтактных двигателей применяется карбюраторная система всасывания. В отличие от четырехтактных двигателей, свежая топливо-воздушная смесь в два такта продувает цилиндр после сгорания. Эта одновременная подача горючей смеси и опорожнения цилиндра приводит к тому, что около 30% свежей смеси, не сгорая, выбрасывается с выхлопными газами.
Этот конструктивный недостаток, наряду с частичным сгоранием масла, является причиной образования сравнительно высоких выбросов многими двухтактными двигателями. Это приводит к серьезному смогу, задымленности и шуму в густонаселенных регионах с большой численностью мелких мотоциклов. Например, это происходит во многих азиатских городах.
В последние годы эти конструктивные недостатки были скомпенсированы некоторыми достижениями в технологии производства двухтактных двигателей. Разработка непосредственного или косвенного впрыска топлива привела к значительному снижению выбросов и к снижению расхода топлива.
Для надежной эксплуатации и долговечности двигатели нуждаются в более качественных маслах. Основными критериями качества являются:
- смазочные и противоизносные свойства;
- функция очистки (моюще-диспергирующие свойства);
- предотвращение образования отложений в системе выпуска;
- низкая дымность;
- чистота свечей зажигания и исключение преждевременного воспламенения;
- хорошая смешиваемость с топливом даже при низких температурах;
- защита от коррозии;
- хорошая текучесть.
Для двухтактных двигателей используется следующий состав: 85—98% базового масла, остальное — различные присадки, которые аналогично моторным маслам для четырехтактных двигателей придают маслам вышеупомянутые характеристики. В принципе, пригодны все базовые масла от брайтстоков, селективно-нейтральных типов до полностью синтетических полиальфаолефинов. Поскольку для большинства масел, использующихся в двухтактных двигателях, высокие низкотемпературные характеристики необязательны, для достижения желаемой вязкости часто применяют брайтстоки. Высококачественные масла для двухтактных двигателей, кроме углеводородных типов, часто содержат различные синтетические сложные эфиры, особенно в случае биологически разлагаемых масел, которые были специально разработаны для морских подвесных двигателей.
Присадки к маслам для двухтактных двигателей подбирают в соответствии с требованиями движения. Точно так же, как и в маслах для четырехтактных двигателей, в маслах для двухтактных двигателей содержатся противоизносные присадки, которые химически взаимодействуют с металлическими поверхностями для защиты от износа, особенно в условиях граничного трения. Наряду с традиционно применяемыми диалкилдитиофосфатами цинка, используют беззольные присадки типа сложных эфиров дитиофосфорной кислоты, алкил- и арилсложных эфиров или фосфорных кислот.
Для исключения образования отложений в камере сгорания и вокруг поршневых колец и поддержания чистоты двигателя в масло вводят моюще-диспергирующие присадки (DD-систем). Часто применяются фенольные соединения и/или соединения щелочно-земельных металлов или щелочи сульфонатов. В качестве диспергирующих агентов часто используют высокомолекулярные соединения, способные улавливать и удерживать загрязняющие примеси во взвешенном состоянии. Примерами веществ этих типов могут служить сукцинимиды полибутилена, свойства которых являются результатом химической связи полярного сукцинимида с масло-растворимыми полибутиленами.
Кроме того, масла для двухтактных двигателей содержат в дополнение к противо-износным и DD-присадкам небольшие количества антиоксидантов, ингибиторов коррозии, антипенных присадок и присадок, улучшающих текучесть.
Малодымные масла для двухтактных двигателей содержат значительное количество полибутиленов (от 10 до 50%). Это полностью синтетические жидкости с различными классами вязкости. По сравнению с минеральными маслами эти жидкости, кроме хороших смазочных свойств, обеспечивают еще и намного более чистое сгорание и значительно меньшую степень коксообразования.
Классификация масел для двухтактных двигателей
Аналогично четырехтактным двигателям масло для двухтактных двигателей подразделяют на функциональные группы, дающие информацию о подходящих областях применения. Основой для всех нижеперечисленных систем классификации служит ряд лабораторных и функциональных методов испытания, особенно последние (стендовые) испытания, проведенные на новейших образцах двухтактных двигателей.
API функциональные группы
В настоящее время масла для двухтактных двигателей API делит на три категории (табл. 1) согласно мощности двигателя, начиная с маломощных газонокосилок до высокомощных мотоциклов. Моторные испытания уже не проводятся, поэтому специальные испытательные двигатели больше не выпускаются промышленностью. В будущем планируется замена API групп на японскую JASO и глобальные ISO классификации. На рынке до сих пор есть еще целый ряд масел с классификацией API, так как эта система была широко распространена в прошлом.
Таблица 1. API группы
API |
Область применения |
Испытательный двигатель |
Критерии оценки |
TA |
Мопеды, газонокосилки, электрогенераторы, насосы |
Yamaha СЕ 50 S (50 см3) |
Заедания поршня, отложения в системе выпуска |
TB |
Мотороллеры, небольшие мотоциклы |
Vespa 125 TS (125 см3) |
Преждевременное зажигание, потеря мощности из-за отложений в камере сгорания |
TC |
Высокомощные мотоциклы, цепные пилы |
Yamaha Y 350 M2 (350 см3)
Yamaha СЕ 50 S
|
Преждевременное зажигание, потеря мощности из-за отложений в камере сгорания Заедания поршня, пригорание колец |
JASO классификация
JASO (Японская организация по автомобильным стандартам), в которую входят все крупнейшие автомобилестроительные компании Японии, подразделяет масла для двухтактных двигателей натри группы: FA, FB и FC (табл. 2)
Все три категории масел испытывают на одних и тех же испытательных двигателях, и соответствующую категорию качества присваивают по заранее определенным пороговым значениям. Результаты испытаний определяют и публикуют в сравнении с четко определенным высокоэффективным эталонным маслом (JATRE 1) (табл. 3). Основными критериями оценки являются смазочные свойства и моющий эффект масла, а также его склонность к дымообразованию и образованию отложений в системе выпуска. Первая спецификация на малодымное масло была разработана после применения стандарта JASO FC.
Таблица 2. Критерии оценки результатов моторных испытаний масел по классификациям JASO
Испытательный двигатель |
Критерии оценки |
Параметры испытания |
Honda Dio AF 27 |
Смазочные свойства |
Износ поршневых колец, пригорание колец, заедание поршня |
Honda Dio AF 27 |
Моющий эффект |
Пригорание поршневых колец в результате лакообразования, закоксования, отложений на поршне и в камере сгорания |
Suzuki SX 800 R |
Дымные выхлопные газы |
Твердые частицы дыма |
Suzuki SX 800 R |
Отложения в системе выпуска |
Противодавление в системе выпуска |
Таблица 3. Категории производительности JASO (эталонное масло — JATRE 1 = 100)
Критерии оценки |
JASO FA |
JASO FB |
JASO FC |
Смазочные свойства |
>90 |
>95 |
>95 |
Моющий эффект |
>80 |
>85 |
>95 |
Дымность выхлопных газов |
>40 |
>45 |
>85 |
Отложения в системе выпуска |
>30 |
>45 |
>90 |
ISO классификация
В середине 90-х гг., когда масла JATRE 1 были испытаны европейскими методами моторных испытаний, стало ясно, что JASO FC уже не могут удовлетворять требованиям европейских двухтактных двигателей. В Европе была разработана серия долгосрочных испытаний, отвечающих всем требованиям. Кроме испытаний на дымность, отложения в системе выпуска, смазочную способность и моющий эффект по JASO, были добавлены 3-часовые испытания на Honda Dio для определения степени улучшения чистоты поршня и моющего эффекта. Для всех испытаний в качестве эталонного масла использовали JATRE 1. Эти новые инструкции были разработаны рабочими группами СЕС с участием европейских производителей двигателей и смазочных материалов.
В настоящее время международная организация по стандартизации (ISO) классифицирует масла для двухтактных двигателей по трем категориям: ISO-L-EGB, -EGC, -EGD. Четвертая категория (-EGE) находится в стадии разработки совместно с одним из сильных европейских представительств.
Категории ISO-L-EGB и -EGC отражают требования JASO категорий FB и FC и нуждаются в дополнительном доказательстве чистоты поршня. ISO-L-EGC и -EGD нуждаются в доказательстве низкой дымности аналогично JASO FC. В табл. 4 показаны все критерии оценки результатов моторных испытаний.
Таблица 4. ISO категории (эталонное масло — JATRE 1 = 100)
Критерии оценки |
ISO-L-EGB (вкл. JASO FB) |
ISO-L-EGC (вкл. JASO FC) |
ISO-L-EGD |
Смазочные свойства |
>95 |
>95 |
>95 |
Дымность |
>45 |
>85,2 |
>85 |
Отложения в системе выпуска |
>45 |
>90 |
>90 |
Моющий эффект |
> 85 (1 ч испытаний) |
> 95 (1 ч испытаний) |
> 125 (3 ч испытаний)* |
Чистота поршня |
> 85 (1 ч испытаний)*) |
> 90 (1 ч испытаний)*) |
> 95 (3 ч испытаний)* |
* Новые требования в дополнение к JASO FC.
|