Merüljünk le a motorolaj legmélyére, 5. rész

A kétütemű a belső égésű motorok egyik fajtája. Abban különbözik a négyütemű motortól, hogy mindössze két munkaütem (vagyis egy motorfordulat) alatt hajtja végre azt a ciklust, amit a négyütemű motor kettő alatt. Így a kétütemű motornál minden fordulatra esik egy munkaütem, szemben a négyüteművel, ahol csak minden második fordulatra. A kétütemű motor fontos tulajdonsága, hogy mindkét irányban megindítható és üzemben tartható. A kétütemű motorok használatosak a legnagyobb és legkisebb tartományban is. Közepes teljesítményeknél sokkal kisebb a jelentőségük. A kétütemű motor egyszerű kivitelű, de a működése mögött igen pontos mérnöki munka rejlik. Egy egyszerű kétütemű kivitelben található egy dugattyú, a henger falában oldalt egy vagy két felömlő-, egy szívó-, és egy kipufogónyílás. A dugattyú lefelé történő mozgása folyamán megnyílik a kipufogónyílás, ami lehetővé teszi az égéstermék távozását, majd szabaddá válik a felömlő nyílás is, ezzel az elősűrített benzin-levegő keverék (amiben egy kevés motorolaj is van kenés céljából) szabadon beáramlik a hengerbe. A dugattyú ezután elindul a hengerfej irányába, összesűrítve ezzel a keveréket, amit aztán a gyújtógyertya begyújt és ez újra visszanyomja a dugattyút a főtengely irányába.

A kétütemű motorok előnyei

• A kevés alkatrész kevesebb hibaforrást és kisebb önsúlyt jelent.
• Kisebb helyigény, de nagy terhelést képes leadni (láncfűrészek).
• Nagyobb a teljesítménye, mint egy azonos lökettérfogatú négyütemű motornak.
• Nem csak álló helyzetben tudnak működni.
• A motor reverzálható (megfordítható a forgásiránya).

A kétütemű motorok hátrányai

• Jelenleg környezetvédelmi okokból egyre inkább szűkül a felhasználási területük, mivel a leggyakoribb, legolcsóbb kialakítások esetén olaj kerül a környezetbe.
• Legszembetűnőbb hátrány talán a kibocsátott zaj.
• Látható füst- és részecske emisszió.
• A benzin kenőolaj-tartalma nem tud tökéletesen elégni, illetve az átöblítési folyamat miatt sok el nem égett üzemanyag- és olaj kerülhet a környezetbe. Ezt a kipufogó kialakításával (rezonátor) és közvetlen befecskendezéssel valamennyire meg lehet akadályozni.
• A kenés keverékolajozás esetén nem tökéletes, nincs elegendő olajfilm az alkatrészeken. Ezért gyorsabb azok kopása – rövidebb a motor élettartama.
• Ellenáramú öblítési rendszerek esetén füstgázok maradhatnak vissza, ez növeli a károsanyag-kibocsájtását.

Felhasználási terület

A legkisebb benzinmotorok általában kétüteműek. Elterjedten használják motorcsónakok oldalmotorjánál, motorkerékpároknál, mopedeknél, robogóknál, hómobiloknál, go-kartoknál, repülőgép-modelleknél, láncfűrészeknél, fűnyíróknál, szegélynyíróknál. Mindezeknél az alkalmazásoknál azért népszerűek, mert egyszerű a szerkezetük (és ennélfogva olcsók), és nagyon jó a teljesítmény-súly viszonyuk (mivel kétszer annyi munkaütemet végeznek adott fordulatszám alatt, mint a négyütemű motorok). Kézi szerszámoknál további előnyük, hogy mindkét irányban működnek, valamint az, hogy nincs olajtartályuk, ami a gravitációtól gyakorlatilag függetlenné teszi működésüket.

Motorolaj a 2T üzemhez

Kezdjük itt is – mint ahogy ezt a négyüteműeknél is tettük – a minősítések és előírások megismerésével. Amikor a kezünkbe veszünk egy 2T motorolaj flakont, akkor azon egyértelműen látnunk kell és meg kell találnunk a következő fontos dolgokat.

• Egyértelmű utalást, hogy ez 2-ütemű motorokhoz alkalmazható motorolaj. (Különben problémánk lesz a kenéssel, égéssel és a benzinben való oldódással!)
• Nem hátrány, ha kiderül, hogy milyen alapolaj technológiával készült (ásványolaj, rész-szintetikus, full-szintetikus észter) az adott termék, mert ebből a kenési- és füstkibocsátási tulajdonságaira kapunk már információkat.
• Itt is – mint a 4-ütemű motorolajoknál – kell, hogy találjunk valamilyen minősítés szerinti besorolást. Keressük az API, ISO, vagy JASO besorolásokat, mivel ezek foglalkoznak leginkább a 2-ütemű termékekkel.

A 2T motorolajokra vonatkozó szabványok

Az API a TA, TB és TC kategóriákat állította fel, utóbbiba tartoznak a robogónál nagyobb lökettérfogatú motorok olajai, kivéve a “külmotorok” olajai. Ezek az API szabványok azonban a kifutó kategóriát képviselik, mivel 1996 óta az ISO-E szabványok élnek helyettük. Mindazonáltal láthatunk még azért néha API TC-nek megfelelő olajat.

A JASO szabványokat a japán motorgyártók dolgozták ki, mert elégedetlenek voltak az API által megkövetelt motortisztasággal. A JASO 2T szabványok az FA, FB, FC és FD kategóriákat tartalmazzák. Ezek közül az FD követeli meg a legnagyobb motortisztaságot. A fenti teljesítményszinteket 1994-ben a léptetették érvénybe a léghűtéses kétütemű motorok alacsony hamutartalmú kenőanyagaira. A kenőanyagok elvárt tulajdonságait illetően az alábbi négy fontos területre helyezik a hangsúlyt:

• Detergens képesség (tisztítóhatás)
• Kenőképesség
• Emisszió-csökkentés
• Füstkibocsátás mérséklése

A vizsgált olaj tulajdonságait adott referenciaolajhoz viszonyítva határozzák meg. A JASO FC előírás alacsony füstkibocsátást ír elő, ez a követelmény az ázsiai országok nagyvárosaiban tapasztalt szmog problémák miatt merült fel. A JASO FD az FC-hez képest fokozott tisztítóhatást követel meg a dugattyútisztaság tekintetében. A JASO FA teljesítményszint elavult, már nincs érvényben. A JASO 2T vizsgálati kritériumokat a következő táblázat foglalja össze:

A JASO 2-ütemű olajszabványaihoz szükséges fizikai-kémiai tulajdonságok pedig így néznek ki a számok és az egyes besorolási teljesítményszintek nyelvén:

Az ISO szabványok – a JASO-hoz hasonlóan – szintén azért lettek kialakítva, mert bizonyos motorgyártóknak nem feleltek meg a már létezőek. A 90-es évek közepén világossá vált, hogy a JASO specifikációk nem felelnek meg a modern európai kétütemű motorok követelményeinek. Az alább felsorolt ISO-szabványokat e hiányosság orvoslására fejlesztették ki. Alapja a vonatkozó JASO szabvány + további 3 órás Honda tesztet igényelnek a dugattyú tisztaságának és a detergens adalék tisztító hatásának meghatározásához.

ISO 2T

Ez az 1998-tól érvényben lévő előírásrendszer részben a JASO FB, FC előírásain alapul, részben pedig egy JASO FC teljesítményszintnél szigorúbb nemzetközi specifikációt is tartalmaz (ISO-L-EGD). Ez a teljesítményszint a JASO FC-nél nagyobb detergens hatást és szigorúbb követelményt ír elő a dugattyú-beszorulás (lakkosodás) elleni védelemre.

• ISO-L-EGB: Ásványolaj bázisú olajok, kenőhatás és tisztítóképesség ellenőrizve. Ugyanazok a követelmények, mint a JASO FB + dugattyútisztaság teszt.
• ISO-L-EGC: Szintetikus alapolajok, füstölésre és lerakódásokra vonatkozó előírások. Ugyanazok a követelmények, mint a JASO FC + dugattyútisztaság teszt.
• ISO-L-EGD: Szintetikus alapolajok, az EGC-hez képest kiegészítő követelmények a detergens képesség tekintetében. Ugyanazok a követelmények, mint a JASO FD + dugattyútisztaság teszt + tisztító hatás.

A kenőolaj feladata a 2T motorokban

Az olajnak meg kell akadályoznia a dugattyú berágódását, a dugattyúgyűrű beszorulását, a lerakódás képződést és a korróziót. Elvárás, hogy ne okozzon gyertya elszennyeződést, spontán, korai öngyulladást, kipufogó eltömődést és túlzott füstölést. Tekintettel arra, hogy olyan kenőanyagról van szó, ami az üzemanyaggal együtt elég, ezek nem is kis elvárások. További követelmények lehetnek a kiváló folyási tulajdonságok (legalábbis szivattyús külön olajozás esetén), és jól kell oldódnia az üzemanyagban (előkeverés, hozzákeverés esetén). A gyakorlati tapasztalatok mutatják, hogy néhány motoros rendszeresen gyertyaproblémákkal küzd (elszennyeződés, üzemanyag ráégés, zárlat), míg mások számára ezek a gondok ismeretlenek. A probléma az esetek nagy részében a motorolaj lerakódásvédő képességével függ össze. A kétüteműek leggyakoribb teljesítményvesztése pedig a kipufogórendszer elszennyeződéséből adódik. Az égéstermékek és a környezeti hatások ellen megfelelő korrózióvédelmet kell biztosítani.

Alapolajok

A minőségi besorolásokról, osztályozásokról és vizsgálatokról nagyságrendileg ennyit érdemes tudni. Menjünk itt is tovább és érintőlegesen ejtsünk néhány szót a terméket alkotó alapolajokról. Erről bővebben a második részben lehet olvasni, ahol az alapolajok besorolásairól és minőségeiről már minden fontos dolgot leírtunk. A 2-ütemű motorolajok is ugyanezekből az alapolajokból épülnek fel. Minél jobb minőségű alapolajat választunk, annál kevesebb problémánk fog származni a motor működtetése és élettartama szempontjából. Minél minőségibb olajat választunk, annál jobb lesz annak az olajnak a kenő- és hőtűrő-képessége, annál tisztábban ég el és kevesebb lerakódást okoz a motor belső alkatrészein. Szedjük össze, milyen előnyeink is származnak ezekből a tulajdonságokból.

• Kenőképesség: kevesebb kopás, alacsonyabb súrlódás, nagyobb teljesítmény és nem utolsó sorban sokkal hosszabb motorélettartam az alkatrészeken keresztül.
• Hőtűrő képesség: a magas hőmérséklet hatására kisebb mértékben roncsolódik az alapolaj szénhidrogén szerkezete, így kevesebb lesz az oxidációs melléktermékek kialakulása és lerakódása. Tisztább motorbelső, jobb hőleadás, kevesebb gyújtógyertya kokszosodás, gyűrű letapadás, kevesebb kopás, nincs spontán korai öngyulladás.
• Tisztább égés: a magas minőségű alapolajok szinte látható füst nélkül égnek el és a szaguk is kellemesebb. Ez abból is adódik, hogy az ásványolaj alapúhoz képest sokkal magasabb százalékban égnek el tökéletesen. Kisebb a környezeti terhelés, magasabb teljesítmény. Illetve az összes további előny, amelyet a hőtűrő képességnél is már felsoroltunk.
• Kevesebb lerakódás: nincs annyi probléma a gyújtógyertyával, kokszosodással és a kipufogó eltömődéssel. Sokkal kisebb az esély a korrózió kialakulására. Mivel tisztább a motor belseje, így a hőleadása is sokkal jobb lesz, valamint a gázok áramlási viszonyai is sokkal kedvezőbbek lesznek. Illetve minden többi korábban felsorolt előny.

Adalékolás

A 2T olajok nagyban különböznek a hagyományos 4-ütemű motorolajoktól. Jellemző rájuk, hogy legalább 20%-ban tartalmaznak magas lobbanáspontú oldószert és dermedéspont-csökkentő adalékokat. Igen fontos az alapolaj és az adalékkomponensek elégéséből származó minél alacsonyabb szintű részecske- és gázemisszió. Ez egyrészt égésjavító adalékok, másrészt korlátozott kémiai összetételű (pl. alacsony szulfáthamu tartamú) adalékok felhasználását jelenti. Egy gondosan megválasztott szintetikus alapolaj koncepció akár 30%-kal képes csökkenteni a részecske-emissziót az ásványolajéhoz képest. A motorkerékpárokban használt 2T olajok a 4-üteműekhez képest tartalmaznak továbbá hamumentes diszpergenseket, detergenseket – a lerakódások csökkentése érdekében -, valamint poli-izobutilént (PIB) a látható füst csökkentésére, illetve a kenőképesség növelése érdekében. Ez a vegyület a legtöbb korszerű 2-ütemű formulában már szerepet kap.

A kipufogórendszer szerepe és hatása

Nem utolsó sorban ejtsünk néhány szót a 2-ütemű motorok kipufogó rendszereiről, amelyek módosítása nagymértékben kihathat a motor működésére és élettartamára. Ezeknél a motoroknál a kipufogó rendszernek nagyon nagy szerepe van abban, hogy a motor gázcsere folyamatai megfelelő módon és hatásfokkal működjenek. Ezek a folyamatok a korábbiakban leírt jelenségekre ugyanúgy kihatnak és károsan befolyásolhatják azokat a motor élettartamának szempontjából. Nézzük meg, hogy is épül fel és mi a feladata a kipufogórendszer egyes elemeinek.

• Leömlő: feladata a motor hengeréből kiáramló kipufogógáz szűkítése egy csővezetékbe, valamint a henger(ek)ben keletkező nagy hő elvitele, illetve zajcsökkentés. Tömítése a hengernél kipufogó-tömítéssel történik, mely egyszer használatos.
• Diffúzor: a kiszélesedő rész az egyre táguló jellegétől fogva kiszívja a hengerből a már elégett gázokat (kipufogógáz). Attól függően, hogy a dugattyú az alsó holtponthoz közelítve az átömlő csatornákat is nyitja, még egy kis friss keveréket (benzin-levegő) is generál.
• Konfúzor: amikor a kipufogógáz és egy kevés friss keverék is eljutott hozzá, szűkülő jellegéből adódóan az egész folyamat megtorpan, és így egy ellentétes nyomáshullám indul el, ami a friss keverék egy részét visszanyomja az égéstérbe, ezáltal jobban feltöltve azt, és akadályozza ezzel a hengerbe került friss keverék kipufogóba áramlását (hasonlóan, mint a 4 ütemű motorok kipufogószelepének zárásánál történik).
• Dob- vagy hangtompító: a hangtompító feladata a kipufogási zaj csillapítása, amely többféleképpen lehetséges – rezonanciával, elnyeletéssel, ellenfázisú hullámmal. Az első megoldásnál a kipufogó dob belső tere eltérő méretű kamrákra van felosztva, amelyek csövekkel állnak egymással kapcsolatban. A kamrák és csövek kombinációja olyan üreg, vagy más néven Helmholtz rezonátorokat eredményez, amelyek mindegyike egy bizonyos hangmagasságú hangot tompít. Tehát a kipufogó rezonátor gyakorlatilag nem más, mint egy egyszerű, a kipufogógázban erőteljes gázlengéseket okozó acélcsövecske, melynek átmérője és hossza pontos számításokkal méretezve van. Mégpedig úgy, hogy a benne állandó nyomáson álló gáz és a rezonátor saját frekvenciája pontosan megegyezzen az adott fordulaton a motorból kiérkező gáz lengésszámával. A két frekvencia mennyiség rezonanciájától a gázhullámok (bizonyos fordulatszám-tartományban) felgyorsulnak, így mintegy elszippantják a hengerek elhasznált töltetét, miáltal a motor frissebben képes ismét felvenni a munka ütemét, leadni megfelelő teljesítményét.

Hasznos tudnivalók

• Apróságnak tűnik, de talán nincs mindenki tisztában vele, hogy hosszú lejtmenetben a motor kenéshiányos állapotba kerül, ezért időnként gázt kell adnunk.
• A dugattyútetőn lerakódó kokszréteg korai gyulladást (teljesítményvesztést) és túlmelegedést, majd dugattyú-szorulást okozhat.
• A külön olajtartállyal és kenőanyag adagolószivattyúval felszerelt motoroknál, a befecskendezett olajmennyiség a fordulatszámtól és (a löketvezérlés miatt) terheléstől függ.
• Direkt Fuel Injection (DFI). Az ilyen üzemanyag befecskendezésű motorokhoz kizárólag olyan olajat használjunk, amelyet erre az igénybevételre formuláztak.

A kétütemű motorok – a konstrukciójukból adódóan – sokkal érzékenyebb kenéstechnikai helyzetben vannak, mint négyütemű társaik. Ezért bármely motorolaj minőségi kompromisszum aránytalanul megnöveli a tönkremenetelek és/vagy a kedvezőtlen üzemviszonyok bekövetkezésének kockázatát. Ezért nem tudjuk eléggé kihangsúlyozni, hogy egy kétütemű motor üzembiztonsága és élettartama alapvetően az alkalmazott motorolaj minőségétől függ!