Mazání dvoudobých motorů a olej M 2 T

Ačkoli jsme se problému mazání dvoudobých motorů olejem přidávaným do paliva v minulosti několikrát věnovali, časté dotazy čtenářů svědčí o tom, že je stále dost nejasností. Rozhodli jsme se proto uveřejnit následující pojednání, jehož autor se podrobněji zabývá všemi důležitými otázkami, ať již základními požadavky na oleje, vlastnostmi různých, v úvahu přicházejících olejů, výsledky praktických zkoušek, problémem nejvhodnějšího mísícího poměru či mazáním motorů při záběhu. Věříme, že článek bude vyčerpávající odpovědí a vysvětlením všem majitelům a provozovatelům vozidel s dvoudobými motory. — Redakce SM

Fyzikální děje při mazání dvoudobého motoru

Dvoudobé motory silničních vozidel jsou stále převážně mazány olejem přidávaným do paliva. Připravená směs musí zůstat homogenní (olej se nesmí odloučit od paliva) až do okamžiku vstupu do klikové skříně, aby se předešlo různým poruchám, jako přetékání karburátoru, zaolejování sviček apod. V tomto směru nejsou potíže a dobře promíchaná směs benzínu a minerálního oleje je zcela stabilní a nemůže dojít k tomu, aby se v nádrži, nebo v karburátoru ze směsi zpětně oddělil olej. Směs bohatší na olej může vzniknout jen odpařením části benzínu z karburátoru, případně i z nádrže, při vyšší okolní teplotě, hlavně při odstavení vozidla na delší dobu.

Po vstupu do klikové skříně se požadavek na chování směsi úplně změní a je žádoucí, aby došlo rychle k oddělení benzínu od oleje, které je však vždy jen částečné. Na rozdíl od čtyřdobého motoru, který dostává olej už s požadovanými vlastnostmi, se ve dvoudobém motoru mazivo požadovaných vlastností musí teprve tvořit v klikové skříní a dějě se to především působením teploty. Olej zředěný cca 95 až 98 % benzínu by nemohl motor trvale namazat a popisovaný způsob mazání je možný jen proto, že brzy po spuštění se motor prohřeje a na povrchu teplých součástí dochází k rychlému odpařování benzínu a ke vzniku kapalného filmu, který už obsahuje dostatečný podíl oleje, aby mohl zajistit mazání. Teploty stěn klikové skříně a vnitřních součástí, které jsou převážně od 100 do 150 °C, umožňují odpaření motorového benzínu asi z 20 až 50 %, kdežto olej se za těchto teplot téměř neodpařuje. Odpaření musí proběhnout velmi rychle a dostatečná teplota uvnitř motoru je o to důležitější, že tvořící se mazací film není ve styku jen s horkými kovovými plochami, ale i se vstupující palivovou směsí, která ve formě jemně rozptýlených kapiček naráží na tyto plochy s větší či menší rychlostí, na vstupu dosahující snadno hodnot 30 až 60 m/s. Přitom čas pro odpaření benzínu je např. při 6000 ot/min pouze 0,003 až 0,004 s.

Na stěnách klikové skříně a na dalších součástech ulpívá jen malá část přivedeného oleje, kdežto většina prochází ve formě kapiček do spalovacího prostoru. Skutečně, když se odstavený motor rozebere a olej se ze všech ploch dokonale odstraní, izoluje a zváží, je ho nejvýše jen několik gramů, i když byl motor dlouho v provozu a dobře mazán.

Je-li motor studený, přichází na mazaná místa olej velmi zředěný benzínem, téměř v nezměněném poměru, jak byl namíchán do paliva. Nedokonalé odpaření benzínu v klikové skříňi a mazání zředěným olejem je skutečnou příčinou, proč je nutné používat směs minimálně cca s 2 % oleje, když 1 % je teoreticky zcela postačující pro mazání motoru jako celku. Platnost této teorie dokazuje druhý způsob mazání dvoudobého motoru, odděleným dávkováním oleje přímo do ložisek.

Při průchodu palivové směsi z klikové skříně do válce pokračuje odpařováni benzínu v důsledku vzrůstajících teplot částí motoru a mazání jeho horní partie je zajištěno přebytkem maziva. Je snadné vypočítat, že u dvoudobého motoru mazaného směsí s obsahem 4 % oleje prochází spalovacím prostorem nejméně 10 až 20krát větší množství oleje, než u čtyřdobého motoru o stejném výkonu. Tento olej je z části spálen, z části vynesen výfukovými plyny do ovzduší. Pochopitelně vzniká podstatně více úsad na hlavě pístu, hlavě válce a na svíčce, než u čtyřdobého motoru a vytvářejí se podmínky pro vznik velkého množství úsad ve výfukových kanálech, potrubí i tlumiči. Uvedené údaje z odborné literatury jsou dále doplněny příkladem udávajícím výši teplot některých částí vzduchem chlazeného motoru 50 cm³, 1,9 kW/5000 ot/min:

Teploty horních partií motoru chlazeného vodou jsou nižší, např. pod svíčkou a na stěně válce cca 100 °C. Vzhledem k rozhodujícímu vlivu teploty na vytváření požadovaných vlastností maziva je zřejmé, že provoz za studena je pro dvoudobý motor snad ještě škodlivější než pro čtyřdobý a proto nemá být, dříve než se prohřeje, nikdy plně zatěžován.

Požadavky na oleje pro dvoudobé motory

Na olej pro dvoudobé motory je kladeno několik speciálních požadavků. Jestliže před lety postačilo, aby olej

1. měl dostatečnou viskozitu pro zajištěni mazání,

2. netvořil velké množství úsad (karbonu) ve spalovacím prostoru a aby tyto úsady byly kypré a nekompaktní, snadno se odlučovaly a postupně byly vynášeny proudem plynů ze spalovacího prostoru a výfukového kanálu,

3. netvořil laky a pryskyřičné úsady na pístu, hlavně v drážkách kroužků,

4. nesnižoval oktanové číslo benzínu,

5. byl snadno s benzínem mísitelný,

dnes se ještě běžně požaduje,

6. aby olej chránil proti korozi valivá ložiska klikového hřídele v době mimo provoz, hlavně při delším odstavení,

a pro moderní vysoce výkonné motory, hlavně jsou-li chlazeny vzduchem, jsou nezbytné ještě další vlastnosti oleje:

7. detergentní schopnost,

8. modifikace tepelné (případně i elektrické) vodivosti úsad,

9. a konečně olej nesmí obsahovat prvky, které tvoři po spálení popel s nízkým bodem tání, ale musí vyvářet s olovem z paliva sloučeniny s co nejvyšším bodem tání.

Požadavek na viskozitu není vyhraněný, použitelné jsou oleje viskozitní třídy od SAE 10 W až po SAE 50, ale nejčastěji se používají oleje SAE 30 a 40. Nevhodný je olej s příliš nízkou vizkozitou, z našeho sortimentu lze pokládat z hlediska viskozity motorové oleje M 3 AD, M 4 AD a M 4 A za dolní hranici. Rozhodně je zcela nevhodný např. olej proplachovací, tlumičový a podobně, které podstatně snižují životnost motoru a mohou už po krátké době provozu způsobit zadření ložisek i pístu. Protože byla o nich zmínka, je třeba poznamenat, ž i motorové oleje řady AD lze v případě nutnosti použít pro mazání dvoudobého motoru, ale vzhledem k tomu, že obsahují fosfor, jsou naprosto nevhodné pro vysoce namáhané tepelné motory, kde způsobují můstkování elektrod zapalovacích svíček, případně též vytvářejí podmínky pro vznik nekontrolovaného zapalování.

Vhodnost těchto olejů pro mazání dvoudobých motorů byla zkoušena jen v ojedinělých případech a závěr je asi takový, že ani v méně tepelné namáhaných motorech nepřinášejí proti M 2 T žádné výhody. Množství a charakter úsad, které se vytvářejí ve spalovacím prostoru, je dnes ovlivňován přísadami přidávanými do oleje. Uplatňují se zatím více organické sloučeniny kovů, než čisté organické, tzv. bezpopelné přísady. Přísady s organicky vázanými kovy vytvářejí za vysokých teplot na hlavě pístu í hlavě válce úsady, které nejsou černé, ale hnědé nebo šedohnědé. (Jsou to převážně minerální látky, složené ze všech prvků, které se přidávají ve formě přísad do benzínů a do olejů – olovo, chlor brom, síra, vápník, barium, případně i zinek a fosfor.) Pro tyto ůsady se už starý název karbon nehodí, protože skoro neobsahují uhlík. Název karbon by měl nadále zůstat jen pro černé zbytky, jinak by se měl užívat název úsady s připojením údaje o jejich barvě.

Podmínky pro korozi se vytvářejí uvnitř odstaveného motoru hlavně při delší době stání, kdy v klikové skříni zkondenzují benzínové páry a zředí mazací film a srazí se též vodní pára. Při delším styku paliva s vodou dochází k hydrolýze vynašečů olova za vzniku kyselých sloučenin chloru a bromu. Pokud jsou přítomny, přecházejí do vody i kyselé součásti spalin, nebo rozpustné zbytky po spalování benzínu a oieje. Obecně platí, že lepší ochranu proti korozi poskytuje viskoznější olej, než olej řídký, ale spolehlivou ochranu poskytují pouze oleje s přísadami, které jsou schopny neutralizovat kyselé látky.

Motory s velmi vysokými teplotami na pístu vyžadují olej s čistící (detergentní) schopností, zabraňující usazováni laků a pryskyřic na plášti pístu a v pístních drážkách, aby nedocházelo k zapékání kroužků. Pro dosažení detergentní schopnosti oleje je možné volit přísady, které současně zajišťují i požadavky podle bodů 8 a 9. Olej pro vzduchem chlazené motory s velmi vysokými teplotami na svíčce nesmí obsahovat fosfor, jinak dochází k potížím popsaným u olejů AD.

Výhody oleje M 2 T proti M 6 A při použití pro mazání dvoudobého motoru

Motorový olej M 6 A může více či méně zajistit pouze prvních pět požadavků. I to postačí, aby mohl být používán bez zjevných potíží pro starší motory s poměrně malým měrným výkonem, pro motory chlazené vodou s poměrné nízkými teplotami na pístu a tepelně nejvíce exponovaných místech spalovacího prostoru a všeobecně při provozu za celkově mírných podmínek. Nemůže však poskytovat za všech okolností dostatečnou ochranu proti korozi ložisek odstaveného motoru. Obsahuje sice přísadu, která např. v podmínkách mazání čtyřdobého motoru působí i jako antikorodant, ale nemá alkalický charakter a schopnost neutralizovat kyselé látky. Olej M 6 A nesplňuje dále požadavky 7. a 9. a nevyhovuje proto pro mazání moderních vysoce výkonných dvoudobých motorů, pokud jsou chlazeny vzduchem a pracují dlouhodobě při velkém zatížení. Za těchto podmínek dochází k zapékání pístních kroužků a poměrně brzy k tvorbě objemných úsad na svíčce, které nemají dost vysoký bod tání, takže tvoří můstek mezi elektrodami a motor se zastaví nebo poklesne výkon. Ještě před tím je někdy možné pozorovat klepání a samozápaly, které způsobují horká místa ve spalovacím prostoru, vznikající jako důsledek nedostatečné tepelné vodivosti úsad. Všechny tyto jevy lze pozorovat např. při použití M 6 A pro mazání motorů současných vysoce výkonných motocyklů a je vyloučeno s tímto olejem např. úspěšně absolvovat náročnější motocyklovou soutěž. Ke stejným jevům může docházet i u automobilových dvoudobých motorů při provozu za těžkých podmínek.

Naproti tomu olej M 2 T dokonale zajišťuje všechny uvedené požadavky. Má poměrně vysokou viskozitu, ale po spálení zanechává jen málo úsad, které jsou křehké a nevytvářejí silně ulpívající povlak, takže změnami teploty se odlupují a jsou vynášeny ze spalovacího prostoru. Při správném dávkování zůstavají čisté i výfukové kanály, podstatně čistější než s M 6 A. (Vyšší viskozita M 2 T dovoluje použít nižší dávkování.) Úsady ve spalovacím prostoru teplejších motorů, vznikající z M 2 T, jsou hnědé až šedé, dobře vedou teplo, takže se nepřehřívají ani při nejvyšším tepelném zatížení motoru a nedochází k nekontrolovanému zapalování. Mají vysokou teplotu tání a nesnižují proto životnost a spolehlivost zapalovacích svíček. Detergentní účinek oleje M 2 T zajišťuje, že ani v nejtěžších provozních podmínkách při vysokých teplotách pístu nedochází k váznutí kroužků.

Z toho co bylo uvedeno vyplývá, že olej M 2 T je pro moderní motory a těžké provozní podmínky naprosto nezbytný, ale i při použití pro mazání staršího a méně tepelně namáhaného motoru přináší proti oleji M 6 A nejméně tyto výhody:

• zabraňuje zapékání pístních kroužků, snížení výkonu a poruchám svíček při přechodném i déle trvajícím přehřátí motoru,

• chrání odstavený motor podstatně lépe proti korozi ložisek,

• vyšší viskozita dovoluje snížit poměr oleje v palivu.

I když je olej M 2 T dražší, dosáhne se úspory v delší životnosti a vyšší spolehlivosti motoru. Možnost snížení dávkování oleje má značný význam z hlediska čistoty ovzduší, protože touto cestou je možné omezit kouření dvoudobých motorů.

Srovnání olejů M 6 A a M 2 T z hlediska vhodnosti pro mazání dvoudobých motorů vychází z výsledků mnoha zkoušek, uskutečněných ve zkušebnách, v silničním provozu, ale i v podmínkách závodů a soutěží. Jde tedy o praxí ověřené chování těchto olejů a o mnohaleté zkušenosti. Získané podkladové materiály jsou velmi bohaté a není možné je pro jejich obsáhlost podrobně uvádět. Pro ilustraci alespoň jeden konkrétní příklad, který dokumentuje vliv olejů M 6 A, M 6 AD a M 2 T na poruchy svíček ve třech různých dvoudobých motorech s rozdílným tepelným namáháním:

*) v závorkách jsou uvedeny typické prvky přísad oleje

Výsledky jsou naprosto přesvědčivé a dokazují, že rozdíly v užitné hodnotě zkoušených olejů se projevují nejvíce na motorech s vysokými teplotami.

Optimální mísící poměr

Z toho, co bylo uvedeno vyplývá, že množství oleje přidávaného do benzínu je stanoveno jako kompromis mezi rozdílnými požadavky různých částí motoru a není pro všechny motory jednotné. Proto je nutné nejvýše s malými úchylkami přesně dodržovat zkouškami stanovený poměr benzínu a oleje, individuálně pro každý typ motoru. Zásadně platí, že je pro motor nebezpečné dávat málo oleje, ale je škodlivé dávat oleje mnoho. Škodlivé nejen pro motor, ale i pro tlumič výfuku a především pro čistotu ovzduší. Zanese-li se potrubí nebo tlumič výfuku úsadami z nespáleného oleje, ztratí motor výkon a náprava je možná obvykle jen výměnou celého výfuku. To představuje např. u vozu Trabant cca 500 Kčs, což je více než třetina ceny generální opravy motoru.

Obecné se pohybuje množství oloje doporučovaného do benzínové směsi pro motory silničních vozidel od 2 do 5 %, v případě některých speciálních dvoudobých motorů i více a do jisté míry platí zásada – čím menší motor, tím větší poměr oleje a benzínu. Vývoj však jde ke snižování spotřeby oleje. Jestliže dříve byla střední hodnota pro motory bez speciálních nároků 4 až 5 %, pro dnešní motor je to spíše 2 až 3 %. Moderní motor musí mít kvalitnější olej, který mimo jiné netvoří velké množství úsad, ale nízké tvorby úsad se dosahuje též sníženým dávkováním oleje. Proto mají moderní motory řešena ložiska tak, aby pro jejich mazání postačilo oleje co nejméně (byla zavedena např. jehlová ložiska pístního čepu v oku ojnice) a náročnost ložisek bývá hlavním faktorem ohraničujícím možnost snižováni poměru oleje v palivové směsi.

Snad každý výrobce motorů měl v minulosti sklon doporučovat více oleje, než je nezbytně nutné. Důvody byly různé, ale především šlo o vytváření co největší rezervy s ohledem na velmi nepříznivé podmínky pro mazání, dokud je motor ještě úplně studený a při chodu s uzavřenou škrticí klapkou (šoupátkem), hlavně při velkých otáčkách, tj. při brzdění motorem.

Mísící poměr 1:50 byl schválen pro některé typy motorů osobních automobilů mazaných směsí oleje a benzínu teprve v poslední dobé. Zkouškami bylo prokázáno, že předtím doporučované dávkování oleje bylo zbytečně vysoké a že jeho snížením se dosahuje řady výhod. Tento směr vývoje byl vyvolán současnými a především perspektivními požadavky na minimální emise škodlivých látek do ovzduší. Minimálního obsahu škodlivin ve výfukových plynech se samozřejmě nedá dosáhnout s velkým obsahem oleje v palivu. Proto se v poslední době výrobci dvoudobých motorů mimo jiné intenzivně věnují otázce zdokonalení ložisek, aby postačovalo pro jejich mazáni co nejméně oleje. Výsledky svědčí o tom, že alespoň u větších motorů se to podařilo úspěšně vyřešit. Velmi významné a přitom málo známé jsou výsledky zkoušek provedených s řadou motorů Wartburg, při kterých byla ověřena možnost používat mísící pomér 1:50. Zkoušky uskutečnil výrobce motorů VEB Aulomobliwerk Eisenach. Jako palivo byl použit běžně v NDR prodávaný benzín VK 88, pro mazání olej MZ 22, určený pro dvoudobé motory. V první části zkoušek byly sledovány během 30 000 km provozu dva motory mazané uvedeným olejem v poměru 1:50 a dva motory 1:33, a dále byla uskutečněna 400hodinová zkouška s dvěma motory na brzdě, s jedním mazaným 1:50 a druhým 1:33. Zkoušky pokračovaly v druhé části, kdy bylo v provozu pět motorů mazaných 1:50 a dva motory 1:33, každý 80 000 km, přičemž byly kontrolovány a důkladně prohlédnuty po 50 000 km a na konci zkoušky. Na závěr celé akce bylo sledováno celkem 30 motorů, mazaných směsí 1:50 ve vozidlech technických služeb a vozového parku VEB Automobilwerk Eisenach a vozového parku policie v Erfurtu. Vedle toho odzkoušel výrobce pístů Metallgusswerk Leipzig vliv poměru oleje v palivu na teplotu pístu. Ze zkoušek vyplynuly tyto závěry:

• motor typu 353.1 může být bez závad mazán směsí oleje a benzínu 1:50.

• hodnoty opotřebení při poměrech 1:33 a 1:50 jsou stejné.

• při mísícím poměru 1:50 se znatelně snižuje kouření z výfuku

• spotřeba oleje klesne o 33 %

• životnost zapalovacích svíček se zvýší na cca 25 000 km provozu

• při používání poměru 1:50 se oktanový požadavek motoru (sklon ke klepání) zvyšuje během prvních 20 000 km provozu pomaleji, než při používání poměru 1:33, ale po 30 000 km se tyto rozdíly vyrovnají a potom už nelze rozlišit, který poměr oleje a paliva byl pro motor používán – není rozdíl v tvorbě úsad, ani v tloušťce olejového filmu na všech součástkách vnitřku motoru.

• vedle motoru 353.1 je na základě stejných konstrukčních detailů ihned použitelný mísící poměr 1:50 i u těchto dalších: typ 353.0, 312.1 a 312.0, od motoru číslo 2416792. tj. od roku výroby 1964 (duben), kdy bylo zavedeno uložení pístního čepu v oku ojnice na jehlách.

Pokud jde o vozy Trabant, doporučuje výrobce prozatím mísící pomér 1:33 s olejem MZ 22. Očekává se vsak, že během tohoto roku bude zavedeno též jehlové uložení pístního čepu v oku ojnice a že bude možné přejit na řidší dávkováni oleje. Poměr 1:33 platí též nadále pro motory Wartburg, vyrobené před dubnem 1964. Je třeba zdůraznit, že v NDR používaný olej MZ 22, na který se vztahují uvedené mísící poměry, je předředěný a odpovídá v tomto směru našemu M 2 T – Mix. (Poměr 1:50 odpovídá při použití nepředředěného oleje poměru 1:62,5, tj. přesně 1,575 % oleje v benzínu.)

U nás je zatím praxe taková, že se pro vozy Wartburg používá mísící poměr 1:33 a 1:40 s M 2 T – Mix. I když byly výsledky zkoušek s mísícím poměrem 1:50, s olejem MZ 22 již publikovány, např. v SM 22/73, nebyly zatím učiněny potřebné kroky pro využiti těchto poznatků v našich podmínkách, především nebylo vydáno doporučení výrobce vozidla, že výsledky zkoušek platí i pro olej M 2 T – Mix, ani nebyly u nás uskutečněny zkoušky, které by tuto platnost ověřily. České instrukční knížky současně prodávaných vozidel stále doporučují mazat v poměru 1:33 a dokonce nepředředěnými oleji (uvádí se M 2 T a M 6 A).

Na základě zkušeností v provozu je možné u nás považovat za ověřený vedle mísícího poměru 1:33 i poměr 1:40 s olejem M 2 T – Mix, který už řadu let používá mnoho majitelů vozů Wartburg. Uvedené mísící poměry pro motory Trabant a Wartburg, vztažené na předředěný olej, platí pro výdej z mísících stojanů, kde se směs připravuje výhradně s olejem M 2 T – Mix.

Nepředředéný olej M 2 T, prodávaný jen v originálním drobném baleni, se dávkuje v nižších poměrech:

namísto 1:40 s M 2 T – Mix	se dávkuje	1:50 s M 2 T
1:33,5 s M 2 T – Mix		1:40 s M 2 T
1:22 s M 2 T – Mix		1:30 s M 2 T.

V tabulce jsou uvedeny objemy benzínu a oleje z drobných obalů, odpovídající nejběžnějším mísícím poměrům:

Pro motocykly československé výroby nebyly v poslední dobé v doporučeni mísících pomérů žádné změny a je třeba dodržovat původní doporučení výrobce. Pro dále uvedené typy se doporučuje mazáni 1:30 olejem M 2 T, což v praxi odpovidá 1:25 s olejem M 2 T – Mix:

Jawa 50 typ 50.30, 50.31 • Jawa 90 typ 53.30, 53.31 • Jawa 350 typ 360, 633.4 • ČZ 125 typ 476

Zbývá ještě otázka vyššího dávkováni oleje při záběhu motorů. Stále více se rozšiřuje názor, že není třeba pro záběh přidávat větší množství oleje. Doporučeni některých výrobců jsou vydávána v tomto duchu, jiní dosud doporučují mírně zvýšení dávkování. Je však ještě řada řidičů, kteří se sami rozhodnou pro vyšší dávkováni oleje při záběhu. Měli by se v tom případě řídit alespoň zhruba zásadou, nezvyšovat dávkování oleje vzhledem k doporučení pro normální provoz o více než 1 %, (např. místo 1:30 dávkovat 1:25. místo 1:40 dávkovat 1:33 atd.), v žádném případě nepoužívat třeba až dvojnásobnou dávku oleje.

Vzhledem k důležitosti správného dávkování oleje do benzínu by měl každý řidič vozidla s dvoudobým motorem před tankováním přesně objednat požadovaně složení směsi a ve svém zájmu se přesvědčit, byl-li jeho požadavek splněn tím, že pohledem zkontroluje nastavení výdejního stojanu. Obdobně, je-li směs připravována s olejem M 2 T z originálního obalu, měl by řidič přesně udat, jaký objem oleje a benzínu má být použit, aby měl jistotu, že bude motor správně namazán.

Ing. Vl. MATĚJOVSKÝ

---

Zdroj článku: Svět motorů, 14/1974

Vloženo: 26/1/2006 • Zpracoval: eins • Z vlastních podkladů