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/

 

[skylander521 379]

  10.02.2016 в 12:21, sergun сказал:

Оффтоп

Немного не по теме, но эта маздовская чудо компрессиия 14:1 очень дурно пахнет.. Не может быть у нормального серийного бензинового атмосферного двс для гражданского авто, геометрическая компрессия в 14:1, ему тогда и 98-го может не хватить..

 

Степень сжатия 14:1 от Мазды - компрессия 14 (авто новое).. Норма, при такой степени сжатия должна быть 17-18..

 

Так шо Сикай Актиф неимоверно рулит!

Ура!

[Dimmy 12 040]

  Dimmy писал:

Что получается для снижения эффекта LSPI согласно статье: 1. Нужно порядка 700 ppm МоDTC; 2. Нужно не более 1000 ppm Кальция, т.е. нужен кальциево-магниевый пакет; 3. Нужно ZDDP на уровне 1500 ppm на Цинк и Фосфор вместе.

В общем, вывод простой: для значительного снижения и даже исключения эффекта LSPI нужно

1. Молибден (если органический, то достаточно 50-100 ppm)

2. Хороший ZDDP (не менее 1500 ppm суммарно)

3. Минимум Кальция (1000-1200 ppm) вкупе с Магнием или Бором.

При всем при этом нужно контролировать масло по зольности, т.е. зольность выбираем поменьше (желательно не более 0.8 как у масел С3). В противном случае, весьма вероятны нагары на клапанах, что будет провоцировать раннее калильное воспламенение (LSPI). А залегание колец тут, оказывается, большой роли не играет (это, конечно, негативный момент, но не применимый к LSPI). 

Как-то так

Изменено 10 февраля 2016 пользователем Dimmy

[AndyML 1 483]

  10.02.2016 в 12:47, Dimmy сказал:

В общем, вывод простой: для значительного снижения и даже исключения эффекта LSPI нужно

1. Молибден (если органический, то достаточно 50-100 ppm)

2. Хороший ZDDP (не менее 1500 ppm суммарно)

3. Минимум Кальция (1000-1200 ppm) вкупе с Магнием или Бором.

При всем при этом нужно контролировать масло по зольности, т.е. зольность выбираем поменьше (желательно не более 0.8 как у масел С3. В противном случае весьма вероятны нагары на клапанах, что будет провоцировать раннее калильное воспламенение (LSPI).

Как-то так

 

или не берем GDI-Turbo

[dimcher 80]

http://www.velosterturbo.org/forum/xenon-element/10454-lspi-risk-minimization-tips-research.html

 

  Цитата

 

 

If your TBN value drops to 0, LSPI event probability increases substantially.

 

  Цитата

 

 

08. Use a periodic (every 3000 miles) fuel treatment if your fuel is not top-tier (i.e., containing additives) - Techroline, CERMA fuel treatment, Red Line fuel treatment, AMSOIL fuel treatment, etc.

 

Не зря может быть ВАГ стал рекомендовать топливную присадку на каждом ТО...

  10.02.2016 в 13:04, AndyML сказал:

или не берем GDI-Turbo

в текущей ситуации это будет лучшим решением. Менять каждые 2-3 года машину после окончания гарантии в новых условиях вряд ли будет возможно.

[skylander521 379]

  dimcher писал:

http://www.velostert...s-research.html

 

Pennzoil Ultra Platinum 5W-30 - ну скажите, чем это масло особенно отличается от остальных брендов. Кальция там сколько?

GF6 еще не ввели.

 

Ничего не понятно, все абстрактно и вокруг да около, опять ПАО-Шмао, а что конкретно?

 

Если TBN упадет до 0  - да оно никогда до абсолютного нуля не упадет, а то, что масло менять нужно вовремя, пока оно не сравнялось с кислотным это любому здравомыслящему автовладельцу понятно.

Насчет моющих присадок тоже не все так однозначно - надо точно знать какие, где, чего и как.

Кто-то рекомендует каждую третью замену масла проводить раскоксовку, кто-то наоборот говорит нельзя и у каждого вроде как железные аргументы.

 

Водометанол это конечно замечательная вещь - можно фактически из хренового 80 или 92 готовить настоящий 98 и 100 бензин прямо в камере сгорания за счет охлаждения и заодно отмывая нагар, но на это конечно не каждый решится, быть может и я когда-н решусь, не знаю, это надо весь мотор тогда перепрошивать и перекраивать.

Изменено 10 февраля 2016 пользователем skylander521

[Oilfan 118]

  10.02.2016 в 12:47, Dimmy сказал:

В общем, вывод простой: для значительного снижения и даже исключения эффекта LSPI нужно

1. Молибден (если органический, то достаточно 50-100 ppm)

2. Хороший ZDDP (не менее 1500 ppm суммарно)

3. Минимум Кальция (1000-1200 ppm) вкупе с Магнием или Бором.

При всем при этом нужно контролировать масло по зольности, т.е. зольность выбираем поменьше (желательно не более 0.8 как у масел С3). В противном случае, весьма вероятны нагары на клапанах, что будет провоцировать раннее калильное воспламенение (LSPI). А залегание колец тут, оказывается, большой роли не играет (это, конечно, негативный момент, но не применимый к LSPI). 

Как-то так

1. Откуда такая уверенность? Какой коэффициент пересчета MoDTС к органическому? А МоDTC это тогда какой? (мы еще не до конца понимаем роль молибдена в процессе. Сможет ли органический предотвращать самовоспламенение?

2. В статье говорится только о фосфоре в составе ZDDP. Только о фосфоре, а не сумарно вместе с цинком (возможно первое понимание, что с цинком было ошибочным).

3. С этим вопросов нет.

Изменено 10 февраля 2016 пользователем Oilfan

[Oilfan 118]

И сразу вопрос. В Ликви Моли Молибден Аддитив (самая дешевая темная присадка) какой молибден?

[optogan 254]

  Цитата

 

 

А вот статья об отложениях на впускных клапанах и камере сгорания в том числе в GDI двигателях:

Это как бы не америка, давно известно что впускные клапана там заростают т.к. топливо их не моет

  Цитата

 

 

у моего TSI как раз в зоне LSPI идет двукратный впрыск. Как-то спокойнее стало, может ВАГиновцы все-таки учли этот момент и могут бороться с LSPI правильным управлением впрыском

У всех GDI многократный впрыск, даже у первых япах GDI, неговоря о последних. Это принципиальное решение т.к. если прыскать сразу за раз и все то стехиометрия будет кривая в объеме камеры. В обычных инжекторах смешивание происходит по пути в цилиндр. Хотя??!!

[optogan 254]

  Цитата

 

 

И сразу вопрос. В Ликви Моли Молибден Аддитив (самая дешевая темная присадка) какой молибден?

Ха-Ха. Добро пожаловать в мир дисульфида молибдена! Так стоп - он превращается в абразив и в кислоту. Значит не подходит((

Качай Вася, качай!!

И не забываем про сульфатную зольность которая убивает катализатор.

Вам что разрушенный поршень, убитый катализатор, или стертый молибденом и съеденый кислотой мотор

[sergun 610]

  10.02.2016 в 13:43, optogan сказал:

Это как бы не америка, давно известно что впускные клапана там заростают т.к. топливо их не моет

У всех GDI многократный впрыск, даже у первых япах GDI, неговоря о последних. Это принципиальное решение т.к. если прыскать сразу за раз и все то стехиометрия будет кривая в объеме камеры. В обычных инжекторах смешивание происходит по пути в цилиндр. Хотя??!!

Вы наверное чего то путаете. В тси ген3 форсунки установлены как в цилиндре, так и во вспускном коллекторе. В ГДИ так же сделано?

[Dimmy 12 040]

 

 

  Oilfan писал:

1. Откуда такая уверенность? Какой коэффициент пересчета MoDTС к органическому? А МоDTC это тогда какой?

MoDTC указано же - 700 ppm, но сейчас, как правило, используют органический Молибден.

 

 

  Oilfan писал:

2. В статье говорится только о фосфоре в составе ZDDP. Только о фосфоре, а не сумарно вместе с цинком (возможно первое понимание, что с цинком было ошибочным).

Масло с Фосформ 1500 ppm найти непросто, если только старая п/синка. Да и речь там о 0.15% применительно к присадке Zinc+Phosphorus.

[optogan 254]

  Цитата

 

 

Вы наверное чего то путаете. В тси ген3 форсунки установлены как в цилиндре, так и во вспускном коллекторе. В ГДИ так же сделано?

Я не имел в виду про разные форсунки как у VAG, а то что где только непосредственные там послойный впрыск. Может VAG тут вместо послойного использует форсунку из коллектора.

[sergun 610]

В ВАГе от послойного внутри цилиндра отказались, кажется, по причине повышенного сажеообразования

Изменено 10 февраля 2016 пользователем sergun

[optogan 254]

Вот как у BMW

Правда непонятно про турбо или атмо, т.к. у турбы там завихрения всякие будут активно перемешивать

[Oilfan 118]

  10.02.2016 в 13:51, Dimmy сказал:

MoDTC указано же - 700 ppm, но сейчас, как правило, используют органический Молибден.

 

 

Масло с Фосформ 1500 ppm найти непросто, если только старая п/синка. Да и речь там о 0.15% применительно к присадке Zinc+Phosphorus.

 

Откуда уверенность в том, что органический заменит MoDTC да еще в соотношении 1:7 - 1:14, как Вы пишите?

В статье говорится дословно "фосфор в форме ZDDP", это может трактоваться как именно фосфор в составе соединения, то есть важно количество фосфора. Но, так же возможна трактовка и как Вы предлагаете трактовать.