Low Speed Pre Ignition (LSPI) - преждевременное воспламенение смеси в цилиндре.

[Oilfan 118]

Low Speed Pre Ignition (LSPI) - преждевременное воспламенение смеси в цилиндре.

 

Статья Infineum.(перевод гугл транслэйт)

LSPI и самовоспламенение масел.

 

Низкоскоростное предварительное зажигание ( LSPI ), форма ненормального сгорания, которая может привести к деструктивному супер-удару в двигателях меьшего размера, является серьезной проблемой для нескольких производителей оборудования. Доктор Сесиль Перо, Infineum, Performance Testing Лидер, обсуждает потенциальную связь между свойствами сгорания смазки и LSPI механизмами, которые она недавно представленными на UNITI Mineral Oil Technology конгресс.

 

LSPI усугубляется в двигателях с высокой удельной мощностью и является явлением, которое автомобильная промышленность изучает уже более десяти лет. Но, как это ни парадоксально, хотя LSPI не может быть устранен в двигателе, его непредсказуемая природа делает его чрезвычайно трудным для воспроизведения в управляемом тестовом двигателе.

Несмотря на то, что было выявлено несколько сложных взаимодействий, включая технологии двигателей, условия эксплуатации и свойства топлива и смазки, все еще нет единого мнения о механизме (механизмах) LSPI . В предыдущих статьях Insight были рассмотрены причины возникновения LSPI и некоторые воздействия компонентов добавок, включая моющие средства и антиоксиданты. Работа, рассмотренная на недавней конференции UNITI, была несколько иной, сосредоточив внимание на сгорающей части механизмов LSPI . Чтобы понять потенциальную роль смазки, ее склонность к самовоспламенению была измерена с помощью специального прибора для проверки качества зажигания.

Фокус горения

LSPI - это ненормальный цикл двигателя, наблюдаемый при высоких нагрузках и низких оборотах двигателя в двигателях с турбонаддувом и искровым зажиганием, чаще всего с прямым впрыском. LSPI включает три этапа, каждый из которых основан на конкретном процессе сгорания.

Шаг 1 - Предварительное зажигание, вызванное «горячими точками» в камере сгорания.
Источник предварительного возгорания не полностью известен. Некоторые группы исследований и разработок показали капли жидкого топлива / смазки, в то время как другие выделяли твердые отслаивающиеся отложения. Это предварительное зажигание происходит до момента зажигания, но само по себе не повреждает двигатель.

Шаг 2 - Последующее распространение пламени.
Эта стадия аналогична распространению пламени после нормального искрового события при нормальном сгорании и не приводит к повреждению двигателя. Проблема здесь в том, что его время не контролируется, что приводит к чрезмерному давлению в цилиндре и высокой температуре.

Шаг 3 - Индуцированный супер-стук в несгоревшей топливно-воздушной смеси.
Самовоспламенение очень похоже на общеизвестный стук, но гораздо более серьезное из-за более раннего (неконтролируемого) времени сгорания и того факта, что в нем задействована большая масса несгоревшей смеси.

LSPI включает три этапа, каждый из которых основан на конкретном процессе сгорания

Следуя теории сгорания ^1, можно охарактеризовать переход между безопасным распространением пламени и разрушительной детонацией в двигателе. Приведенная выше сложная диаграмма сочетает характеристики горячей точки (в зависимости от склонности к самовоспламенению топлива / смазочного материала), свойства сгорания топлива и реакцию двигателя через акустическую связь.

 

 

Дефлаграция на детонационный переход в современных двигателях

Диаграмма выше подчеркивает необходимость характеризации склонности к самовоспламенению топливно-масляных смесей. Тестер качества зажигания (IQT), устройство, используемое для измерения самовоспламенения дизельного топлива и авиационного топлива, был приспособлен для выполнения этой работы.

Тестер качества зажигания

IQT был использован для измерения абсолютного времени задержки воспламенения, в LSPI - движок-соответствующие условий, а также захватить часть физико-химического связывания гипотез , ответственную за LSPI . Горячие точки (шаг 1), создаваемые самовоспламенением смеси смазка / топливо, были целевыми. Измерение IQT, основанное на методе ASTM (D6890), потребовало нескольких повторных испытаний.

Для соответствующих результатов без изменчивости топлива суррогат бензина был определен на основе эмуляции самовоспламенения и нескольких ключевых свойств топлива ² . IQT показал, что добавление смазки в топливо значительно способствует самовоспламенению.

Моющая химия

Влияние детергентов на основе кальция и магния на LSPI уже было предметом исследований Infineum. Было показано, что моющие средства на основе кальция сильно стимулируют LSPI, в то время как моющие средства на основе магния, по-видимому, почти не влияют на LSPI . Однако было обнаружено, что различные концентрации кальция и магния не имеют статистически измеримых различий в IQT для самовоспламенения газообразного топлива / масла / воздуха.

Перекись была смешана с маслом, чтобы сосредоточить исследование самовоспламенения IQT на разветвлении и цепи распространения процесса сгорания. Это добавление пероксида увеличивало реакционную способность, но снова не проявляло чувствительности к содержанию кальция или магния. Эти результаты, по-видимому, указывают на то, что кальций не играет роли ни в инициирующих, ни в разветвленных химических реакциях самовоспламенения масла в газовой фазе.

Выбор базового запаса

Наибольшее влияние на самовоспламенение, измеренное с помощью IQT, было вызвано общим химическим составом базового материала. В этом тесте различные качественные базовые запасы были добавлены к образцам топлива.

Выбор базового запаса оказывает значительное влияние на самовоспламенение

Испытания IQT показали, что склонность к самовоспламенению увеличилась с группы I до группы IV. Мы также отметили , что некоторые группы V препараты очень устойчивы к самовоспламенению (нет эффекта продвижения самовоспламенения по сравнению с чистым топливом), которые могут быть интересны для LSPI резистентных составов.

Выводы

LSPI - чрезвычайно сложное явление, включающее множество сложных муфт, причем горение является лишь одним из этих элементов. Тем не менее, многие вопросы остаются без ответа, в частности , почему кальций имеет  LSPI -promoting эффект , а магний не делает. Возможно, дальнейшая модификация IQT для обеспечения твердофазного самовоспламенения (самовоспламенение, катализируемое твердым отложением) может помочь ответить на этот вопрос.

Между тем, этот эксперимент позволил нам лучше понять роль базового запаса в механизмах LSPI . В зависимости от конкретных условий работы двигателя и типа LSPI , выбор базового запаса может быть существенным фактором при разработке смазок, устойчивых к LSPI.

 

Я хотел бы поблагодарить соавторов этой работы из Принстонского университета: доктора Санг Хи Вона, профессора Фредерика Драйера, доктора Фрэнсиса Хааса

Ссылки

1 Статьи по теории горения - [Norbert et al. SAE Paper 2013-01-1109] и [Bradley and Kalghatgi, Combust Flame 156, 2307-2318, 2009]

2 Суррогат бензина [Pera et al Fuel 96, 59-69, 2012].

 

https://www.infineuminsight.com/en-gb/articles/passenger-cars/lspi-and-lubricant-auto-ignition/

 

[sintez 7]

О каком заговоре говорите? Если бы Мобил сделал прорыв со своими маслами в борьбе с этим lspi, то вряд ли бы молчал. Трубил об этом уже со всех страниц журналов и экранов ТВ. Ничего личного - это бизнес. Зачем ему молчать об этом и прибыль не получить. Этот lspi, просто, подарком бы для маркетологов Мобил бы стал). Нашему народу вечно заговоры кругом мерещатся)

[skylander521 379]

  29.02.2016 в 12:05, sintez сказал:

О каком заговоре говорите? Если бы Мобил сделал прорыв со своими маслами в борьбе с этим lspi, то вряд ли бы молчал. Трубил об этом уже со всех страниц журналов и экранов ТВ. Ничего личного - это бизнес. Зачем ему молчать об этом и прибыль не получить. Этот lspi, просто, подарком бы для маркетологов Мобил бы стал). Нашему народу вечно заговоры кругом мерещатся)

Да хотя бы потому, что у Мобила и так прибыли выше крыши. Поэтому его маркетологи в последнее время вообще затихарились.

Ему реклама просто не нужна, он и так хорош собой, вот и все!

 

Мои выводы касательно Mobil1 основаны на косвенных данных о том, что Тойота (по крайней мере в европейской части) стала рекомендовать так называемое "безкальциевое" спецмасло 0w20 (предполагаю это SFE 0w20 или EP 0w20, в которых как раз этого кальция вдвое меньше за счет магния).

раньше предлагалось для обычной линейки Тойоты  Mobil Super Synthetic 0W-20 (TGMO)  http://www.mobil.com/USA-English/Lubes/PDS/GLXXENPVLMOMobil_Super_Synthetic.aspx с классическим моющим пакетом.

 

http://club-lexus.ru/forum/viewtopic.php?t=92666 ( Новое смазочное масло, не содержащее кальция, исключает возможность возникновения детонации при работе двигателя на низких оборотах.)

 

Оффтоп

не по теме заодно нашел антимотиватор по тойотовским моторам с непосредственным прыском.

http://anti-toyota.narod.ru/engine/1az-fse/index.html

Изменено 29 февраля 2016 пользователем skylander521

[GVA 1 105]

  VladimirR писал:

а не может такого быть, что Мобил1 сам это явление на своих маслах открыл, и сам от него же избавился с помощью правильной рецептуры, а остальные производители масел, как не знали про это явление, так до сих пор и живут спокойно?!

 

Это не возможно в современном мире

Этому всегда предшествуют научнные публикации, патенты и выступления на конференциях по трибологии.

Под авторством сотрудников соответствующих компаний и ислледовательских центров, ассоциаций.

 

Если этого (научных работ, публикаций) нет, то варианта два:

- нет проблематики, заслуживающей внимания (а безграмотное проектирование моторов (в т.ч. с внутренним смесеобразованием)

   и "кривой" софт - не являются прдеметом научных дискуссий)

 

- это полуподвальная контора, не ведущая исследований в соотв.  предметной области (если вдруг появилось "супернано" от "полуподвальщиков",

   рассказы про "военные" и "космические" технологии и прочая муть как "троофей от пришельцев",

  но при этом нет публикаций, патентов  и результатов исследваний в научном мире)

 

[Oilfan 118]

  29.02.2016 в 07:38, ryb6 сказал:

Так дело то в том, что на тех моторах детонация возникала правильно, в момент увеличения нагрузки, а здесь все наоборот - стационарный режим , или вообще, сброс газа... И говорил про то, что я знаю, как звучит детонация, в разных вариантах...

 

Давайте попробуем подумать, может ли возникнуть LSPI в таком режиме. Основные требования:

1. Низкие обороты до 2000 (выше 3000 вообще считается LSPI маловероятным)  - есть

2. Высокое давление. (порядка 18 бар и выше)

3. Наличие смеси в цилиндре (ясно, что в режиме торможения когда в цилиндре только воздух капельки могут самовозгораться сколько им хочется - вреда не будет. Но тут Вы говорите. что смесь есть). -есть.

 

Остается под вопросом пункт 2. Если говорить про движение по трассе на высокой скорости и малых оборотах, то там все понятно. Но тут если только из-за инерционности турбины, когда вы вначале ее раскрутили, а потом вдруг передумали. Но по идее перепускной клапан должен сбрасывать лишний наддув. А если и он не успевает или подклинивает? Вполне вероятно такое явление. В общем Ваш случай нужно исследовать. Не зря LSPI в западных источниках считается в большей степени трассовой проблемой, так как трассовые режимы турбодвижка к этому располагают.

[Oilfan 118]

  29.02.2016 в 12:40, GVA сказал:

Это не возможно в современном мире

Этому всегда предшествуют научнные публикации, патенты и выступления на конференциях по трибологии.

Под авторством сотрудников соответствующих компаний и ислледовательских центров, ассоциаций.

 

Если этого (научных работ, публикаций) нет, то варианта два:

- нет проблематики, заслуживающей внимания (а безграмотное проектирование моторов (в т.ч. с внутренним смесеобразованием)

   и "кривой" софт - не являются прдеметом научных дискуссий)

 

- это полуподвальная контора, не ведущая исследований в соотв.  предметной области (если вдруг появилось "супернано" от "полуподвальщиков",

   рассказы про "военные" и "космические" технологии и прочая муть как "троофей от пришельцев",

  но при этом нет публикаций, патентов  и результатов исследваний в научном мире)

 

Как это нет публикаций!? Вы что тему читать только с этой страницы начали? Было как минимум 2 исследования известных широкой общественности и обнаружены ряд патентов Мобил по предотвращению LSPI. В одном из исследований даже описано достаточно подробна методика измерений. Все эти ссылки есть на предыдущих страницах.

[ryb6 9]

Так высокое давление тоже будет. Впрыск то все равно нам его даст. Это ж непосредственный впрыск, прямо в камеру сгорания, и без давления топливо туда не засунешь... Я по этому и сделал вывод, что это очень похоже на LSPI.

[Oilfan 118]

  29.02.2016 в 09:40, VladimirR сказал:

@skylander521, а не может такого быть, что Мобил1 сам это явление на своих маслах открыл, и сам от него же избавился с помощью правильной рецептуры, а остальные производители масел, как не знали про это явление, так до сих пор и живут спокойно?!

Далеко не все масла Мобил обладают низкокальцевым пакетом. К тому же эти масла появились в продаже раньше, чем в СМИ пошла волна. Думаю, что это просто совпадение, что у Мобила есть такие масла. Не знаю как про других производителей, но как минимум Форд и Тойота знают о проблеме и борются с ней.

[Oilfan 118]

  29.02.2016 в 13:00, ryb6 сказал:

Так высокое давление тоже будет. Впрыск то все равно нам его даст. Это ж непосредственный впрыск, прямо в камеру сгорания, и без давления топливо туда не засунешь... Я по этому и сделал вывод, что это очень похоже на LSPI.

Вы немного не поняли или я Вас не понял. Говорится не о высоком давлении впрыска, а о высоком давлении воздуха (со смесью или без), которое достижимо только на турбо двигателях. Причем как показывает одно из исследований добавление инертных газов сильно снижает вероятность LSPI. В роли таких газов могут выступать газы подаваемые через клапан ЕГР.

[skylander521 379]

  Oilfan писал:

К тому же эти масла появились в продаже раньше, чем в СМИ пошла волна.

В СМИ пошла волна, когда начались уже массовые отказы, если учесть, что первые такие двигатели появились где-то в 2004 г. http://avtomaxx.ru/tfsi-turbo-fuel-stratified-injection-sistema-neposredstvennogo-vpryska-benzina-s-turbonadduvom.html

то Мобил вполне мог подтихую за 10 лет перестроить основную свою линейку масел и не кому не сказав.

А как говорится, пока нет официальной публикации, то и проблемы-то вроде бы и нет. Это политика!

Навыпускали этих downsized engines, так зачем же портить рекламу, пусть лучше никто не знает пока, а отказы если будут, то часть претензий будет погашена гарантийными рекламациями, а часть просто будет списана на якобы плохой бензин по вине потребителя. Всем выгодно - все За!

Изменено 29 февраля 2016 пользователем skylander521

[Oilfan 118]

  29.02.2016 в 13:18, skylander521 сказал:

В СМИ пошла волна, когда начались уже массовые отказы, если учесть, что первые такие двигатели появились где-то в 2004 г. http://avtomaxx.ru/tfsi-turbo-fuel-stratified-injection-sistema-neposredstvennogo-vpryska-benzina-s-turbonadduvom.html

то Мобил вполне мог подтихую за 10 лет перестроить основную свою линейку масел и не кому не сказав.

А как говорится, пока нет официальной публикации, то и проблемы-то вроде бы и нет. Это политика!

Навыпускали этих downsized engines, так зачем же портить рекламу, пусть лучше никто не знает пока, а отказы если будут, то часть претензий будет погашена гарантийными рекламациями, а часть просто будет списана на якобы плохой бензин по вине потребителя. Всем выгодно - все За!

Вот давай не будем тут строить версии заговора. Мобил не рекламирует свои масла как снижающие LSPI (хотя Тойота делает это). К тому же на Западе можно получить иски, если LSPI произойдет на масле, которое продается как "не вызывающее LSPI". Это явление нужно рассматривать в комплексе, слишком много факторов влияют на него. Масло лишь часть из них, на который (фактор) мы хоть как то можем влиять снижая вероятность LSPI для себя. Все остальное находится в ведении производителей авто.

[sintez 7]

Где можно почитать о массовых отказах (разрушении поршней)? Именно массовых, на Вагах, например, т.к они свои TSI уже давно выпускают. Я только один у них такой двигатель знаю 1,4 TSI с компрессором. Там поршни на усиленные меняли, т.к двигатель очень нагруженным получился. Если бы проблема была такой острой, то не думаю что на TSI даже по 100000 км. наезжали. Думается мне, что проблема в большей части надумана.

[skylander521 379]

  sintez писал:

Думается мне, что проблема в большей части надумана.

Только не надумана, а слегка преувеличена, но это нормально, это характерно для неокрепшей психики, особенно когда слышишь об этом впервые.

А вот интересно в ваговских TSI 1.8 и 2.0 есть система EGR (не имитация перекрытием фаз, а реальная)?

Изменено 29 февраля 2016 пользователем skylander521

[skylander521 379]

 

 

  Oilfan писал:

хотя Тойота делает это

Очень вскользь, и не трубит на первых полосах, а так как бы мелким шрифтом для особо въедливых, если очень постараться поискать.

[sergun 610]

 

 

  skylander521 писал:

А вот интересно в ваговских TSI 1.8 и 2.0 есть система EGR (не имитация перекрытием фаз, а реальная)?

 

Нетути

[Oilfan 118]

  29.02.2016 в 14:25, skylander521 сказал:

Очень вскользь, и не трубит на первых полосах, а так как бы мелким шрифтом для особо въедливых, если очень постараться поискать.

 

Ну в принципе оно и понятно. Никто не заинтересован в широкой огласке. Если честно, прочти я об этом LSPI перед покупкой...скорее всего ездил бы на дизеле или другом авто.