Классификация моторных масел для двухтактных двигателей

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

Двухтактные масла

Каждый, кто покупает бензопилу или мотокосу, надеется на то, что этот инструмент будет надежно служить ему на протяжении многих лет. Но не все покупатели понимают то, что осуществление этого желания зависит в первую очередь от его действий. Надеяться на то, что инструмент не подведет в ответственный момент, можно лишь в случае, когда вы своевременно и квалифицированно ухаживаете за ним.

Если взглянуть на полки магазинов, заставленные канистрами масел для садовой техники, то складывается впечатление, что практически каждый производитель садовой техники выпускает и собственные масла для нее: Husqvarna, Stihl, Briggs&Stratton, Efco, UOA, Hitachi, Tecomec, ALCO.. и этот список можно продолжать долго. В действительности, конечно, сами они не производят ничего, а лишь заказывают на стороне. Надо сказать, что относиться к этому факту пренебрежительно не стоит.

В зависимости от основы маслa делятся на минеральные, полусинтетические и синтетические. Отдельной строкой идут так называемые биоразлагаемые масла, которые в основном применяются для смазки цепей бензопил. Их главная особенность в том, что при попадании в почву или водоем они быстро разлагаются микроорганизмами.

К 2-х тактным маслам для садово-парковой минитехники предъявляются довольно жесткие требования, связанные с особенностями конструкции 2-х тактного двигателя. Вот наиболее важные из них.

Топливная смесь подается к трущимся деталям двигателя потоком маслобензовоздушной смеси, поэтому масло должно хорошо распыляться, обладать высокой адгезией к поверхностям для предотвращения смывания каплями топлива и совместимостью с топливом.

В настоящее время многие двухтактные двигатели имеют так называемую раздельную систему смазки, когда масло подается в двигатель специальным дозатором порциями из отдельной емкости. Для обеспечения равномерной и гарантированной подачи оно должно иметь низкую температуру застывания и пологую вязкостно-температурную характеристику.

Характер эксплуатации техники с такими двигателями предполагает резкую смену нагрузки на двигатель за очень короткий промежуток времени. Для предотвращения всевозможныхнатиров, задиров и схватывания масло должно обладать противозадирными свойствами и в то же время обеспечивать минимальный износ двигателя.

Двухтактный двигатель при прочих равных условиях является более теплонапряженным по сравнению с четырехтактным, поэтому одно из важнейших требований к маслу — низкая испаряемость и высокая термоокислительная стабильность.

У двухтактных двигателей, опять же по сравнению с четырехтактными, в силу специфики смесеобразования и конструкции механизма смазки деталей ЦПГ более высокий расход масла на угар, поэтому для современных масел крайне важна экологическая безопасность, что проявляется в жестких требованиях к ограничению дымности и токсичности выхлопных газов.

Еще одна особенность двигателей мототехники — их форсировка по оборотам от 5000 до 15 000 об/мин. Несмотря на кажущуюся простоту таких двигателей, для их изготовления используются материалы, хорошо зарекомендовавшие себя в других транспортных средствах, например, грузовых и легковых автомобилях. Цилиндры делают из чугуна (форсированные варианты) или из алюминиевого сплава с обязательным нанесением износостойкого покрытия на поверхность зеркала, поршни – из специальных алюминиевых сплавов, поршневые кольца – из чугуна с покрытием из гальванического хрома или без покрытия.

Из списка требований видно, что изготовление качественного масла – не такая уж простая задача. Вот критерии, по которым принято оценивать качество:

• смазывающие свойства
• задирный износ
• пригорание колец
• моющие свойства
• образование отложений, нагара, лаков
• калильное зажигание
• экологические свойства
• токсичность выхлопных газов
• дымообразование
• биологическая разлагаемость.

Необходимые характеристки масел для 2-х тактных моторов изложены в требованиях API TC JASO FC, API TC JASO FC ISO GD, API TC JASO FC E-GC. Наиболее распространена классификация по API. Вот какие классы в него входят:

• API TA – масла, предназначенные для малых двигателей рабочим объемом до 50 см3, с воздушным охлаждением (мопеды, бензопилы, травокосилки и компактные электрогенераторы)
• API TB – масла, предназначенные для скоростных двигателей рабочим объемом 50–200 см3, с воздушным охлаждением, работающих при больших нагрузках (мотороллеры, мотоциклы, бензопилы, мотокосы);
• API TC – масла, предназначенные для двигателей с высокими требованиями к качеству масла, рабочим объемом 50–200 см3 и большим соотношением топливо/масло (мотоциклы, снегоходы и прочие транспортные средства, кроме моторных лодок); соответствуют требованиям ASTM D 4859-88;
• API TD – масла, предназначенные для подвесных двигателей моторных лодок с водяным охлаждением; соответствуют требованиям качества ASTN D 4681-87 и NMMA TC-W. Начиная с 1993 г. действующими остались только два класса: API TC и API TD (API TSC-4), хотя в торговой сети еще встречаются масла прежних классов.

Отметим, что производители масел в своих рекламных проспектах позиционируют 2-х тактные масла либо как собственно масла для приготовления топливной смеси, либо как присадки к топливу. Различие заключается в составе этих продуктов: масла представляют собой смесь базовых (минеральных, полусинтетических и синтетических) масел и пакетов присадок, а «присадки к топливу» – смесь базовых масел, пакета присадок и растворителя (20–25%). Наличие растворителя производители объясняют необходимостью улучшить такие показатели, как текучесть и температура застывания в холодное время года. Базовые масла имеют температуру вспышки не ниже 200 градусов, введение растворителя этот показатель резко уменьшает – до 70–100 оС. В принципе в некоторых случаях наличие растворителя можно определить по температуре вспышки. Если этот показатель находится в районе нижней границы, то велика вероятность, что в этом масле присутствует растворитель. Если ТВ указана в районе верхней границы, то можно надеяться, что основа здесь — синтетическая.

О вероятности наличия растворителя в масле может сигнализировать и еще один показатель, а именно рекомендуемая пропорция топливной смеси. Если производитель советует готовить смесь с содержанием масла выше 2% (1:40 например), это может свидетельствовать о том, что масло уже разбавлено растворителем. Понятно, что в этом случае нужно потратить больше масла, чтобы сделать топливную смесь, которая по характеристикам будет близка к фактически ставшей стандартом 2%-ной смеси (1:50). В то же время подобное требование может означать не наличие растворителя, а всего лишь другой состав пакета присадок.

В открытых источниках много информации о стандартах и выборе автомобильных моторных масел. Однако сложно найти данные о стандартах применяемым к двухтактным маслам. Мы надеемся, что данная статья поможет потребителям разобраться какое масло лучше подходит для из двухтактного двигателя.

Классификация моторных масел для двухтактных двигателей по API.

Стандарт	Актуальность	Описание стандартов	Примеры применения
TA	Устаревший	Планируемая категория для маленьких двухтактных двигателей, менее 50 кубических сантиметров. В период разработки тестов для этой категории европейский координационный совет перестал поддерживать ее создание. (CoordinatingEuropeanCouncil — CEC)	Мопеды, газонокосилки, культиваторы
TB	Устаревший	Планируемая категория для двухтактных двигателей от 50 до 200 кубических сантиметров.	Маломощные мотоциклы, мотороллеры
TC	Действующая	Различные высоко нагруженные двухтактные двигатели от 200 до 500 кубических сантиметров. Категория включает тесты на проверку от пригорания поршневых колец, преждевременного зажигания и задиров на цилиндрах. Этот стандарт неприменим для лодок с подвесным лодочным мотором.	Мотоциклы, снегоходы. Не для подвесных лодочных моторов!
TD	Устаревший	Стандарт разработан для подвесных лодочных моторов с водяным охлаждением. Для получения этой категории использовались тесты аналогичные с категории TC-W . Это стандарт Национальной Ассоциации Судостроителей США (NMMA). Стандарт API TD был замещен и больше не принимается NMMA, которая сейчас рекомендует стандарт TC-W3 для двигателей с водяным охлаждением.	Подвесные лодочные моторы (с водяным охлаждением)

Национальная Ассоциация Судостроителей или NationalMarineManufacturersassociation (NMMA) занимается разработкой стандартов для морского транспорта. NMMA TC-W3 – это последний стандарт на сегодняшний день и он превышает предыдущие стандарты TC-WII, TC-W.

JapaneseEngineOilStandardsImplementationPanel (JASO) – это японская организация по стандартизации масел. По мнению JASO стандарт API TC является довольно неопределенным и масла, соответствующие только этому стандарту могут вызывать чрезмерные выхлопы и дым при работе двигателя. JASO разработала собственные стандарты:

Стандарт	Описание
JASO FA	Стандарт устанавливает требования по уровню смазывающих способностей масла, моющим свойствам, крутящему моменту и уровню выхлопов отработавших газов
JASO FB	Более строгие требования по смазывающим и моющим свойствам, уровню выхлопов, чем у JASO FA
JASO FC	Аналогичные с JASO FB требования к уровню смазочных свойств и крутящему моменту, но более жесткие требования к моющим свойствам и уровню выхлопов отработавших газов.
JASO FD	Аналогичные требования с JASO FC, но более жесткие требования к уровню моющих свойств

В середине 90-х годов международная организация по стандартизации ISO разработала серию стандартов, удовлетворяющих требованиям современных европейских двухтактных двигателей. Толчком к созданию новых стандартов стало недостаточно жесткие требования JASO FC к чистоте поршней и моющим свойствам масел. Стандарты ISO базируются на стандартах JASO, но к ним добавлены 3-х часовые испытания на HondaDio для определения степени чистоты поршней и моющего эффекта.

Стандарт	Требования
ISO-L-EGB	JASO FB + тест на чистоту поршней
ISO-L-EGC	JASO FC + тест на чистоту поршней
ISO-L-EGD	JASO FD + тест на чистоту поршней + моющий эффект

Масло для 2х-тактных двигателей

Всем понятно, что масло для двухтактных двигателей отличается от масла для четырехтактных двигателей. В чём же различие между ними — вроде, и то, и другое предназначены для смазки трущихся поверхностей деталей двигателя?

Первое и основное отличие кроется в принципе работы 2х- и 4х-тактных двигателей. Двухтактные двигатели не имеют картера и смазываются смесью топлива и масла, масло двухтактных двигателей сгорает вместе с топливом в камере сгорания цилиндра двигателя. Предназначение масла четырехтактного двигателя — только смазка, контакт с топливом ему противопоказан.

Отсюда и разные требования к свойствам масла: в двухтактных двигателях: масло должно сгорать полностью, с минимумом дыма, оставляя как можно меньше твердых остатков в виде золы и сажи. К тому же, несгоревшие остатки масла, покидающие двигатель вместе с выхлопными газами, должны поддаваться биоразложению. В четырёхтактных двигателях: масло должно обеспечивать стабильность смазывающих свойств в течение как можно более длительного времени. Требований к беззольному сгоранию и биоразлагаемости нет.

Масла для любых типов лодочных двигателей должны обладать высокими противокоррозионными свойствами, (с учетом влияния воды в т.ч. соленой морской) и антиокислительными свойствами. Кроме того, масло в течение продолжительного времени должно хорошо защищать от коррозии в режиме простоя двигателя. Ввиду этого рекомендуется применять специализированные масла, рекомендованные производителями моторов и имеющие набор необходимых присадок, учитывающих условия эксплуатации лодочных моторов.

Влияние вязкости масла

Важным критерием является вязкость масла. Этот параметр наиболее полно регулирует SAE (SocietyofAutomotiveEngineers -Общество автомобильных инженеров). Вязкость кинематическая указывается цифрами в градусах Энглера (например, 20,40 и т.д.). Чем выше указанная цифра, тем гуще масло. Хотя этот параметр наиболее критичен для 4-х тактных двигателей, но и в 2-х тактных двигателях эффективность работы зависит от вязкости масла и концентрации его в топливе. Исследования показывают, что оптимальные значения этих характеристик для двигателей разных моделей различны и наиболее разумным будет следование рекомендациям производителя двигателя. Уменьшение вязкости при низкой концентрации масла может вызвать повышение интенсивности изнашивания деталей двигателя, появление задиров. Напротив, увеличение концентрации масла (особенно — высоковязкого) ухудшает процессы сгорания, повышает потери на трение, увеличивает нагарообразование и токсичность выхлопа.

Минеральное или синтетическое?

Минеральные масла предназначены в основном для двигателей малого (до 30 л.с.) и, в меньшей степени, среднего (до 70 л.с.) класса, а так же двигателей старшего поколения не нагруженных системами автоматического дозирования масла и прямого впрыска. Синтетические масла продукт более высоких технологий. Все синтетические масла имеют одинаковую основу, но благодаря специальным добавкам зачастую обладают свойствами, недостижимыми в маслах на минеральной основе. Более высокая стоимость таких масел оправдана, если ваш двигатель оснащен системой впрыска или дозировки масла. А вот в старых двигателях их использовать не рекомендуется.

BIO — это круто?

На рынке можно встретить масла с повышенной биоразлагаемостью (Biodegradable или Bio). В основном это масла, превышающие требования TC-W3 в части скорости распада продуктов сгорания в воде. Они дороже обычных масел на 50 — 80 %. Единственным их достоинством является то, что продукты их сгорания быстро и целиком разлагаются в воде. Влияния на работу двигателя приставка Bio не оказывает и появлению таких масел на зарубежных рынках мы обязаны шумной деятельности «зелёных» по снижению загрязнения водоемов мотороводниками.

Несколько коротких рекомендаций

Соблюдайте дозировку, рекомендованную производителем. Если масло предназначено для смеси в пропорции 1:50, а ваш двигатель требует 1:100 не используйте это масло. Если ваш двигатель должен работать на смеси 1:50, то масло предназначенное для смеси 1:100 может быть использовано.

В общих случаях масло-бензиновая смесь сохраняется в течение 3 суток. После этого смесь может начать расслаиваться. Масла, продаваемые под торговой маркой производителей двигателей (Quicksilver, Yamalube, Bombardier) — это масла высокого качества, но они ничем не отличаются от масел, которые продают нефтяные концерны Shell, Castrol, Elf.