Если посмотреть под лупой на металлическую поверхность, которая кажется очень гладкой, например на стенку цилиндра или компрессионное кольцо, то она окажется скорее шершавой, чем гладкой. Когда поверхности стенки цилиндра и компрессионного кольца начинают тереться друг о друга при возвратно-поступательном движении поршня, шероховатости нивелируются или уменьшаются.
То есть возникает трение — процесс взаимодействия тел при их относительном движении, также называемое фрикционным взаимодействием (англ. friction).
При достаточно большом трении две металлические части могут свариться между собой, что приведет к поломке двигателя.
Моторные масла разрабатываются специально для того, чтобы при эксплуатации агрегатов, включая бензиномоторные пилы, трение между подвижными деталями было минимальным — это сказывается на температуре рабочих поверхностей, а значит и активности деформационных явлений, то есть, другими словами, износе двигателя: в критической ситуации он может просто выйти из строя из-за перегрева.
Трение металла о металл, задиры и излишний износ — те явления, которые масло должно предотвращать, в то же время после сгорания масло не должно оставлять после себя углеродных отложений или посторонних осадков.
Поэтому передовые производители масел используют только лучшее сырье и самые современные технологии — тогда моторное масло соответствует тем высоким требованиям, которые предъявляют к нему современные 2-тактные двигатели с воздушным охлаждением.
Например, моторные масла STIHL HP и HP Ultra являются высококачественными моторными маслами, которые предназначены для применения в высокооборотных 2-тактных двигателях с воздушным охлаждением.
Когда масло сгорает в камере сгорания, то из-за химических реакций оно оставляет отложения. Обычно они видны как нагар или налет, которые могут откладываться в выпускном отверстии или быть причиной слипания компрессионных колец.
Образование нагара на днище поршня может иметь следствие увеличение компрессии, что в свою очередь может повлечь детонацию топлива.
Есть специальные добавки, или присадки, которые имеют очищающий и чистящий эффект, и их вводят в состав масла для того, чтобы не образовывались излишние отложения. Есть 2 типа присадок — бездымные и малодымные.
Бездымные присадки работают эффективно у двигателей с низкой температурой — с водяным охлаждением или с воздушным, но которые не достигают высоких температур и имеют относительно невысокие рабочие обороты: например, газонокосилки с 2-тактным двигателем. Бездымные очищающие присадки сделаны из органических азотных компонентов и не образуют дыма, когда сгорают. Эти масла для двигателей, у которых зона поршневых колец не нагревается выше 150 °С.
В малодымных маслах используют присадки с кальциевой основой, которые образуют незначительное количество сажи в процессе горения, которая содействует охлаждению и смазке. Чем выше температура двигателя, тем более ценно это проявление. Малодымные добавки позволяют свести образование нагара в области поршневых колец к минимуму вплоть до температуры 200 °С.
Инженеры определяют, какие присадки должны использоваться, чтобы эти масла справлялись со своей работой максимально хорошо и эффективно в современных агрегатах с их повышенной производительностью и тенденцией работать в обедненном режиме.
Например, STIHL использует базовое масло высшего качества для своих моторных масел, эта базовая группа I вязкости 600 имеет минимальную концентрацию серы.
Дешевые сернистые сырьевые масла в процессе сгорания производят кислоты, из-за которых стенки цилиндров, поршни, кольца, подшипники будут постепенно коррозировать и выйдут из строя.
Требования к маслам для 2-тактных двигателей с воздушным охлаждением являются порой противоречивыми, поэтому присадкам отводится очень важная роль.
Масло должно выполнять свою работу при экстремально высоких температурах, оно должно чисто сгорать, чтобы не образовывались отложения, которые могли бы повредить двигатель.
При производстве масла STIHL HP в него добавляется «брайтсток » — минеральная присадка с высокой вязкостью для предотвращения появления задиров поршня. Брайтсток не так легко сгорает, поэтому смазывающее действие масла сохраняется и при высоких оборотах, и при высокой температуре.
Если брайтстока будет недостаточно, то поршень не будет защищен от износа, если же слишком много, то это приведет к заклиниванию поршневых колец и выходу из строя подшипников.
Брайтсток имеет больше плотность по сравнению с другими присадками и самый большой размер молекул. Это тот компонент масла, который сгорает в последнюю очередь и обеспечивает тем самым защиту поршня от задиров.
Надо быть осторожным по отношению к дешевым маслам или маслам для двигателей с водяным охлаждением. Они могут хорошо подходить для двигателей, имеющих меньшие обороты, но не подходить для 2-тактных высокооборотистых двигателей.
Масло STIHL HP, например, имеет в своем составе также специальную присадку чистящего действия — она очищает камеру сгорания от возникающих отложений, создает небольшое количество «сухой» смазки, к тому же имеет и антикоррозионное действие. Она также обеспечивает отличное смазывающее действие при высоких температурах.
Чтобы консистенция масла стала менее вязкой и для лучшей смешиваемости с бензином, в него добавляются растворители. Некоторые 2-тактные моторные масла не имеют растворителей. Они вместо них используют бензин для достижения нужных характеристик. Это требует дополнительного встряхивания канистры с бензином, и существует тонкая грань между «правильно — неправильно».
Другие присадки нужны для снижения точки текучести. Эти компоненты позволяют вытекать маслу из бутылки при низкой температуре и содействуют хорошему перемешиванию с бензином при отрицательных температурах, а также позволяют избегать отделения масла от бензиномасляной смеси.
Также качественные моторные масла содержат мультифункциональные топливные стабилизаторы.
Они содержат и «деактиватор», который предотвращает коррозионную активность. К тому же это помогает защитить пластиковые и резиновые элементы от термального, ультрафиолетового, окисляющего воздействий. Эти присадки также предотвращают появление отложений и налета в карбюраторе.
Существуют добавки против износа, обеспечивающие дополнительную защиту для подшипников, поршня, колец и для случая экстремальных условий работы.
Последняя присадка — цветовая. Она нужна для придания топливу цвета, чтобы с первого взгляда можно было понять, есть ли масло в топливе.
Ни при каких обстоятельствах не следует использовать моторное масло, предназначенное для двигателей с водяным охлаждением, для 2-тактных двигателей с воздушным охлаждением!
JASO и ISO классификации являются сейчас доминирующими и самыми авторитетными в мире для моторных масел 2-тактных двигателей с воздушным охлаждением, но это не значит, что они полностью применимы для ручных агрегатов с 2-тактными двигателями, по следующим причинам.
JASO и ISO сертификации ориентированы главным образом на моторные масла для 2-тактных двигателей скутеров и мопедов, которые в избытке колесят по дорогам множества европейских и американских стран и являются основной проблемой загрязнения атмосферы в них. Первичный посыл — дать классификацию по малодымности: чтобы в первую очередь визуальная составляющая вредной эмиссии от работы данных двигателей была минимальной. Эффективность использования масла оценивалась по четырем критериям: чистящая способность, смазка, блокирование выпускного канала и дым. И основное внимание направлено на требованиеминимальной видимости выхлопных газов.
Спецификация по ISO дополняет спецификацию JASO более высоким уровнем по чистящей защите.
JASO и ISO сертификации вводят в заблуждение по их пригодности в ручных агрегатах с 2-тактными двигателями, так как они используют методологию тестирования, которая основана на двигателях мопедов Honda Dio 50сс и генераторов Suzuki. Эти двигатели имеют совершенно другие рабочие параметры и характеристики, а также и условия эксплуатации, чем бензиномоторные пилы.
Другими словами, актуальные JASO и ISO-стандарты позволяют производить моторные масла с претензией на малодымность и хорошие чистящие свойства, но они могут не обеспечить нужных смазочных свойств, защиты поршней от задиров и чистящего эффекта для современных двигателей, применяемых в бензиномоторных пилах.
График показывает результаты экспериментов по термической стабильности моторных масел. Они определяют, насколько неизменным остается химический состав масел при повышении температуры. Важно знать температуру, при которой состав масла начинает претерпевать изменения, когда масло уже не обеспечивает эффективности смазывания. Эта граница обозначается как начало потери термального веса.
Типичный 2-тактный двигатель имеет рабочую температуру 225 °С. Каквидно из рис. 5.1, масло STIHL HP начинает меняться в составе при температуре, которая выше свойственной традиционным 2-тактным двигателям.
Выше говорилось в основном о минеральных моторных маслах. Сейчас же все более широкое применение находят синтетические моторные масла. Их рецептура обеспечивает выдающуюся смазываемость двигателя, оставляя его при этом чистым. В свою очередь это дает низкие углеродные отложения, термическую стабильность, отсутствие нагара на свече.
