Классификация и маркировка
Принципы классификации и маркировки определяются спецификациями международных организаций, связанных со стандартизацией (ISO, ASTM, СЕС, JASO), производством масел (API) и машиностроением (SAE).
Спецификации масел. Классы назначения и качества моторных масел для двухтактных бензиновых двигателей определены в следующих нормативных документах:
• классификация API:
◊ ASTM D 4681 "Спецификация смазочных масел для двухтактных бензиновых двигателей (TSC-4J" (Specification for Lubricants for Two-Stroke-Cycle Gasoline Engines (TSC-4));
◊ ASTM D 4859 "Спецификация смазочных масел для двухтактных бензиновых двигателей ТС с искровым зажиганием" (Specification for Lubricants for Two-Stroke-Cycle Spark-Ignition Gasoline Engines - TC)
• классификация по назначению и уровням качества:
◊ руководящие указания SAE Л510 AUG95 "Смазочные материалы для двухтактных бензиновых двигателей" (Lubricants for Two-Stroke-Cycle Gasoline Engines'); приводится обобщение усилий основных организаций по стандартизации ASTM, API и СЕС в создании общей международной классификации моторных масел для двухтактных бензиновых двигателей;
◊ SАE J2116 JUN93 "Классификация качества и эксплуатации моторных масел для двухтактных бензиновых двигателей" (Two-Stroke-Cycle Gasoline Engine Lubricants Performance and Service Classification);
Реологическая классификация SAE. Смешиваемость масел с бензином и реологические свойства определяются по стандартам SAE Л 536 AUG95 и ASTM D 4682-87 "Классификация смешиваемости и текучести моторных масел двухтактных двигателей" (Two-Stroke-Cycle Engine Oil Miscibility/Fluidity Classification). В этих стандартах указываются реологические показатели и смешиваемость масел в разных климатических условиях, которые выражаются через текучесть и способность масла смешиваться с бензином при низкой температуре. Текучесть при установленной температуре определяется вискозиметром Брукфильда (Brookfield). На основании этих показателей определяются степени смешиваемости/текучести M/F (Miscibility/Fluidity Grade] (табл. 4.7). Класс M/F обычно указывается на этикетке и в описании масла.
Таблица 4.7 - Классы M/F по текучести и смешиваемости с бензином
Класс |
Температура, "С |
Применение масла |
M/F1 |
0 |
Тропическое |
M/F 2 |
-10 |
|
M/F3 |
-25 |
Для моторных лодок |
M/F 4 |
-40 |
Арктическое |
Классы M/F являются ориентировочными и не указывают предельной температуры эксплуатации. Например, производители двигателей моторных лодок рекомендуют применять для своих двигателей масла МУР 3, несмотря на то, что лодки практически никогда не используются при столь низких температурах (минус 25°С). Это объясняется тем, что эти масла очень быстро смешиваются с большим объемом бензина при температуре до минус 25°С, а это важно, так как интенсивно перемешивать бензин с маслом в топливных баках лодок достаточно неудобно.
Классификация по API
Эта классификация изложена в стандартах ASTM D 4681, ASTM D 4859 и SAE J2 M 6 JUN93. Масла классифицируются по рабочему объему, мощности и назначению двигателя. Классы определяются по параметрам показателей качества:
• прихватывание (залегание) поршневых колец;
• образование нагара и лаковых отложений;
• появление калильного зажигания;
• задирный износ;
• блокировка системы выхлопа отработанных газов.
По API предусмотрены следующие классы масел:
• API ТА(старое обозначение API TSC-1) - масла, предназначенные для малых двигателей рабочим объемом до 50 см3, с воздушным охлаждением; такие двигатели применяются на мопедах, сенокосилках и в малых электрогенераторах;
• API ТВ(старое обозначение API TSC-2) - масла, предназначенные для скоростных двигателей рабочим объемом 50-200 см3, с воздушным охлаждением, работающих при больших нагрузках; такие двигатели применяются на мотороллерах, мотоциклах, бензопилах;
• API T С (старое обозначение API TSC-3) - масла, предназначенные для двигателей с высокими требованиями к качеству масла, рабочим объемом 50 - 200 см3 и большим соотношением топливо/масло; применяется в мотоциклах, снегоходах и др. (кроме моторных лодок); соответствуют требованиям ASTM D 4859-88;
AP1TD (обозначаются также API TSC-4) - масла, предназначенные для подвесных двигателей моторных лодок, с водяным охлаждением; соответствуют:требованиям качества ASTM D 4681-87 и NMMA ТС-W. Система API постоянно изменялась и, с 1993 г,, действительными остались только
два класса: АРІ ТС и API TSC-4 (или, соответствующий ему, NMMA TC-W), хотя в торговой сети еще встречаются масла и прежних классов.
Классификация по СЕС и ISO
СЕС и ISO совместно разрабатывают новую международную спецификацию масел для двухтактных бензиновых двигателей. Выдвигаются повышенные требования к маслам - продление ресурса работы масел; более строго регламентирование требований по охране окружающей среды (дымообразование и возможность загрязнения окружающей среды). СЕС рекомендует использовать опыт, накопленный японской организацией JASO, и составить всеобъемлющую международную классификационную систему масел для двухтактных двигателей с индексом ISO EG (или Global):
• ISO EGB, соответствует современному японскому классу JASO FB;
• ISO EGC, соответствует современному японскому классу JASO FC;
• ISO EG D, класс наивысшего качества, не имеющий эквивалента в других системах классов качества.^
ISO EGC и EGD являются бездымными маслами. Масла ISO EGC предназначены для режимов умеренных нагрузок ( для применения в развивающихся странах ), a ISO EGD - для режимов больших нагрузок ( в основном, для развитых стран Европы ).
Японская классификация JASO
Огромный опыт по эксплуатации и производству двухтактных и четырехтактных двигателей для мотоциклов накоплен в Японии, поэтому стандарты-спецификации Японской Организации Автомобильных Стандартов - JASO (Japanese Automobile Standards Organisation ) приобретают все более широкое признание. JASO разработала 4 новых метода стендовых моторных испытаний для определения качества масла. В новой спецификации JASO М-345 предусмотрены следующие классы-уровни качества масел (performance levels ):
• JASO FA, для двухтактных двигателей мотоциклов и других машин (масла предназначены для применения в развивающихся странах;
• JASO FB, для двухтактных двигателей мотоциклов и других машин (минимальные требования для применения в Японии);
• JASO FC.для двухтактных двигателей мотоциклов и других машин, бездымное масло (основное масло для применения в Японии);
• JASO MA, для четырехтактных двигателей мотоциклов, отличается большим коэффициентом трения;
• JASO MB, для четырехтактных двигателей мотоциклов, отличается малым коэффициентом трения.
Японские масла или масла, предназначенные для японского рынка 18 мм имеют на этикетке логотип JASO (рис. 4. l.), де FX означает класс масла: FA, FB, либо FC; 023 - международный телефонный код страны - изготовителя масла; ABC - код нефтяной компании; 456 - код масла.
Рис. 4.1. Логотип JASO масел для двухтактных двигателей
Показатели качества моторных масел JASO для двухтактных двигателей представлены в табл. 4.8.
Проходные критерии моторных масел для двухтактных двигателей.
Таблица 4.8 - Моторные масла для двухтактных бензиновых двигателей JASO и ISO (GLOBO). Проходные критерии
Другие классификации масел для двухтактных двигателей
Таиландские категории масел TISI. Население Таиланда широко использует мотоциклы, мотовелосипеды и другие моторизованные транспортные средства. По этой причине установлены строгие требования (особенно экологические) по качеству моторных масел для двухтактных двигателей. Один из важнейших показателей качества масел 2Т в Таиланде - уменьшенное дымообразование. Нефтекомпании стараются получить для своей продукции аппробацию Таиландского Института Промышленных Стандартов TISI (ThaiIndustrial Standards Institute), как доказательство очень высокого качества их продукции.
Классы NMMA. Большинство современных двигателей для моторных лодок имеют водяное охлаждение. Для масел таких двигателей устанавливаются строгие требования по дымообразованию и биологической разлагаемости остатков масла. Требования к качеству и обозначение таких масел регламентируются NMMA - "Национальной ассоциацией производителей судовых двигателей" (National Marine Manufacturers Association). На сегодня существует три класса качества по системе NMMA TC-W (TC-W- Two cycle water cooled) по порядку увеличения требований: NMMA TC-W; ТС-WH; TC-W3.
Экологические требования. Так как масло из двухтактного двигателя удаляется вместе с продуктами сгорания топлива, особое внимание уделяется дымообразованию и биологической разлагаемости остатков масла. Эти свойства особенно важны в местах большого скопления транспортных средств, для моторных лодок и водных мотоциклов, эксплуатируемых в зонах отдыха, а также для бензопил, используемых для работы в скверах, парках, лесах и т.д. Производители масел стараются подчеркнуть новейшие достижения в области защиты экологии. Большое внимание уделяется разработке и производству бездымных (smokeless} и биологически разлагаемых масел (biodegradabily oils). Биоразлагаемость проверяется по методике СЕС L-33-A-93 "Биологическая разлагаемость в воде масел двухтактных подвесных двигателей" (Biodegradability of two-stroke cycle outboard engine oils in water). Наиболее легко биологически разлагаются синтетические масла на основе сложных полиэфиров. Биологически разлагаемые товарные масла обозначаются различными экологическими знаками - "Голубым Ангелом" (Blue Angel), ''Зеленым Листом" и др. Этикетки таких масел в основном зеленого цвета. Биологическая разлагаемость отмечается и в названиях масел, например Bionautic, ForestelfBio ("Elf), Ecosint ("Agip"), Biomix ("OMV"), Plantotwin ("Fuchs"), Finagreen ("Fina"), Siltac RT68, Outboard Plus ("Mobil) и др. Бездымные масла (smokeless) также имеют соответствующие отметки в описаниях и на этикетках и, иногда, это также отражается в названии - Smokeless ("Elf) и др. Ассортимент экологических масел представлен в Приложении А.
Эксплуатационные группы двухтактных и четырехтактных двигателей с воздушным охлаждением.
Мотоциклы. В настоящее время мотоциклы выпускаются как с двухтактными (с рабочим объемом до 250см3), так и с четырехтактными двигателями (до 1300см1). Мотоциклы с четырехтактными двигателями составляют около одной трети всего парка. Двигатели мотоциклов совершенствовались, в основном, в направлении увеличения мощности двигателя (двухтактные - до 45 кВт, четырехтактные - до 90 кВт), оборотов (соответственно до 11000 и 14000 об./мин), линейной скорости поршня (до 20 и 25 м/с) и удельной нагрузки на масло (до 200 и 123 кВт/л). Япония является признанным лидером в создании и стандартизации моторных масел как для двухтактных, так и для четырехтактных мотоциклов.
Мотоциклы с двутактными двигателями. Для снижения зольности масла и дымообразования мотоциклов, в составе масел применяются полиизобутеновые загустители. Для повышения биоразлагаемости могут быть применены синтетические базовые масла на основе полиэфиров, однако это заметно повышает цену масла. Назначение масла в обязательном порядке указывается соответствующей падписью на этикетке. Кроме того, отличается и японская маркировка классов JASO FA, FB, FC, гтредназначеных для двухтактных двигателей мотоциклов (рис. 4.1). Для двухтактных двигателей могут быть применены также масла, предназначенные для подвесных двигателей лодок, но соотношение масло:топливо должно быть не ниже, чем 1:50.
Мотоциклы с четырехтактными двигателями. Для этих двигателей применяются автомобильные масла для бензиновых двигателей (API SF, SG, SH, SJ; АСЕА А2, A3 или ССМС G4, G5), но к ним предъявляются дополнительные требования относительно фрикционных свойств, так как в одном агрегате с двигателем мотоцикла имеется фрикционный механизм сцепления. Масло должно обеспечить хорошее сцепление и не допустить проскальзывания. Для этой цели непригодны маловязкие и энергосберегающие масла, содержащие присадки - модификаторы трения, понижающие коэффициент трения.
Для оценки фрикционных свойств масел были введены два новых класса масел, предназначенных для четырехтактных двигателей мотоциклов: JASO МА л JASO MB. Согласно стандартам JASO Т903:98 и JASO Т904:98, класс M А отличается более высокими фрикционными свойствами, а класс JASO MB - более низкими.
Мотороллеры и мопеды. При использовании в городах к ним предъявляются требования по уменьшению дымообразования и создаваемого шума. Для снижения шума, особенно при забросе оборотов, они имеют эффективную конструкцию глушителей и системы выхлопа. Их двигатели, как и мотоциклов, постепенно форсируются, но без увеличения степени сжатия. Условия работы масел приближается к условиям мотоциклов. Объем цилиндров двигателей зависит от мощности и находится в пределах 50-200 см3, а обороты достигают 6000 об./мин. Для снижения загрязнения двигателя применяются эффективные полимерные и металлоанионные детергенты. С целью хорошего смазывания цилиндров и подшипников, масла производятся на основе остаточных масел, которые отличаются лучшей липкостью. Такие масла более дымные и существенно загрязняют двигатель, поэтому намечается тенденция использования для мотороллеров и мопедов синтетических моторных масел на основе алкилбензола или полиэфиров. Это существенно повышает стоимость масла. В некоторых странах (Австрия, Швейцария, Тайвань) существуют законы, требующие применения дополнительного сжигания выхлопных газов катализаторами. Для использования в Таиланде, все масла для двухтактных двигателей должны быть протестированы на дымообразование.
Для двигателей мопедов и мотороллеров также могут быть применены масла, предназначенные для подвесных двигателей лодок, но соотношение масло:топливо должно быть не ниже чем 1:50.
Газонокосилки. Требования к маслам для двигателей газонокосилок аналогичны требованиям к маслам для двигателей мопедов. Конструкция газонокосилок не предусматривает сложной системы выхлопа и даже глушителя, поэтому удаление выхлопных газов облегчается и отложений образуется меньше.
Мотопилы. Двигатели мотопил имеют более высокую степень сжатия и тем самым меньшее дросселирование выхлопных газов. Их выхлопные газы должны быть как можно менее ядовитыми и бездымными, так как они выпускаются в непосредственной близости от оператора. Применение синтетического масла (полибутена, полиэфиров) и полимерных загустителей вместо остаточного базового масла позволяет не только снизить вредность, но и дымообразование и, кроме того, соотношение масло:топливо. Окружающая среда, в которой работают бензопилы, требует высокой биоразлагаемости остатков масла. Некоторые производители бензопил требуют применения для их машин специальных масел. Некоторые масла имеют надписи об их пригодности для бензопил.
Подвесные двигатели для лодок. Большинство современных двигателей для лодок имеют водяную систему охлаждения. Их рабочий режим отличается постоянным, длительным режимом при высокой скорости и максимальной мощности, с мгновенным возрастанием скорости при выходе винта из воды. Постоянная работа с большим расходом топлива позволяет увеличить соотношение масла к топливу до максимума (чаще всего применяется соотношение 1:100). Масло должно отличаться хорошей коррозионной защитой и иметь в своем составе как можно меньше присадок с металлоанионами, повышающими зольность масла, что способствует возникновению калильного зажигания. Для поддержания чистоты двигателя применяются высокоэффективные детергенты на основе аминов. Бездымность и биоразлагаемость также являются важнейшими свойствами этих масел. Основные требования к маслам для подвесных двигателей выдвигает Национальная ассоциация производителей судовых двигателей (США) NMMA. Показатели лих масел регламентируются двумя стандартами: ASTM D 4681-87 для масел API TSC-4 и NMMA для масел TC-W, TC-W1I и TC-W3.
Совместимость масел
Проблема смешиваемости (совместимости) масел (miscibility) возникает при доливке масла во время эксплуатации. При этом совмещаться должны как базовые масла, так и присадки.
Минеральные базовые масла смешиваются между собой без ограничений вне зависимости от происхождения, степени обработки и глубины превращений (переработки). Полусинтетические масла либо смеси синтетического с минеральным маслом, либо масла гидрокрекинга, хорошо совмещаются с минеральными маслами. Синтетические полиальфаолефиновые (ПАО) масла тоже хорошо смешиваются с минеральными. Совместимость других синтетических масел (полиэфирных, ароматических, гликолевых, силиконовых и др.) с минеральными маслами и между собой зависит от их строения. Стандарты на товарные моторные и трансмиссионные масла требуют их полной совместимости. Поэтому можно предполагать, что базовые масла не могут быть причиной ухудшения свойств смазочных материалов при их смешивании.
Присадки масел применяются в виде хорошо совмещенных наборов - пакетов. Добавление других присадок может нарушить их сочетание. Кроме того, синтетические масла имеют иные наборы присадок, чем минеральные и это повышает опасность нежелательного взаимодействия всех компонентов смеси.
Результатом отрицательного взаимодействия компонентов масел при их смешении могут быть:
• снижение эффективности действия отдельных присадок, которое обнаружить практически невозможно;
• выпадение присадок и их продуктов окисления в осадок и повышенное загрязнение двигателя;
• ускоренное повышение вязкости масла.
Ухудшение работы масла может проявиться не сразу, а после определенного времени работы и вообще может наглядно не обнаруживаться.
Нефтекомпании не рекомендуют доливать масла другой марки, но при необходимости этого, следует придерживаться следующих правил:
• смешивать только масла одной категории, например, в масло API SG/CD доливать только масло API SG/CD;
• смешивать только масла, изготовленные из базовых масел одного вида, например, минеральное масло смешивать только с^инеральным;
• синтетические масла рекомендуется не смешивать ни с каким другим.
По той же самой причиннефтекомпании не рекомендуют добавлыть в масла никаких других улучшающих добавок (aftermarket oil additives).
Некоторые фирмы приводят данные по совместимости своих масел с маслами других фирм, но при этом подчеркивают, что они не несут ответственности за последствия этих рекомендаций.
Совместимость вновь создаваемых масел определяется по стандартной американской методике FTM 791C, метод 3470.1. "Гомогенность и смешиваемость масел" (Federal Test Method Standard No. 791C, Method 3470.1. Homogenity and Miscibility of Oils).