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/

 

[Oilfan 118]

  10.02.2016 в 13:50, optogan сказал:

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

А вот интересная инфа с просторов инета:

 

When Modtc and Zndtp are used together, cation exchange

takes place and molybdenum dithiophosphate (Modtp) is formed in the

bulk lubricant phase [98]. MoS2 formation from Modtc and its confor-

mation in the presence of other additives in lubricants is an essential

point that improves the properties of reducing friction without decreas-

ing antiwear efficiency.

 

Другими словами при наличии  Modtc and Zndtp они обмениваются катионами и в масле все равно появляется MoS2!!! Уж не он ли влияет на негорючесть таких капель масла? А вот органический молибден, возможно, не имеет такой способности (я не химик, лишь предполагаю) и если этот путь верен, то может и не дать защиты.

Изменено 10 февраля 2016 пользователем Oilfan

[skylander521 379]

  Oilfan писал:

MoS2!!!

А здесь какой молибден?

MOX-G

http://www.xenum.ru/index.php?razdelID=1566&filenumber=6399

 

Вот еще один конкурент

http://www.oil-club.ru/forum/topic/15052-stabilizator-vyazkosti-masla-imagnet-p14/?p=570876

Изменено 10 февраля 2016 пользователем skylander521

[Oilfan 118]

  10.02.2016 в 14:46, Oilfan сказал:

А вот интересная инфа с просторов инета:

 

When Modtc and Zndtp are used together, cation exchange

takes place and molybdenum dithiophosphate (Modtp) is formed in the

bulk lubricant phase [98]. MoS2 formation from Modtc and its confor-

mation in the presence of other additives in lubricants is an essential

point that improves the properties of reducing friction without decreas-

ing antiwear efficiency.

 

Другими словами при наличии  Modtc and Zndtp они обмениваются катионами и в масле все равно появляется MoS2!!! Уж не он ли влияет на негорючесть таких капель масла? А вот органический молибден, возможно, не имеет такой способности (я не химик, лишь предполагаю) и если этот путь верен, то может и не дать защиты.

А что, MoS2 довольно высокотемпературная хрень, не исключаю, что в определенной концентрации в масле может выступать ингибитором самовоспламенения, смещая температуру возникновения этого процесса вверх за пределы возможных в камере сгорания до момента нормальной вспышки от зажигания.

Изменено 10 февраля 2016 пользователем Oilfan

[optogan 254]

Тогда Руслан должен срочно описать механизм как САТ ормекс противостоит lspi.

 

LM должен на банке с MoS2 additiv написать, средство против lspi. И тогда мы взгянем на этот древний продукт другими глазами. А там глядишь и тишина мотора понравится, правда придётся мирится с абразивоструйной и кислотой от молибдена.

 

Mox-g содержит дисульфид

 

Предлагаю дисульфид лить прям в бак, а то непонятно как ему оказаться в цилиндре для гашения lspi, если конечно масло не кушает.

Изменено 10 февраля 2016 пользователем optogan

[Dimmy 12 040]

 

 

  Oilfan писал:

В статье говорится дословно "фосфор в форме ZDDP", это может трактоваться как именно фосфор в составе соединения

Там говорится о 0.15% присадки ZnDTP, а это Фосфор и Цинк вместе

А по количеству Молибдена - наблюдения по маслам.

[skylander521 379]

А вот интересно: есть такой допуск Acura HTO-06 для двигателей с турбонаддувом!
В американских версиях Mobil1 этот допуск есть, а в российских нет.
И еще этот допуск есть у Равенола SFE 5w20 (у которога еще есть Ford WSS-M2C925-A/WSS-M2C925-B/WSS-M2C930-A/WSS-M2C930-B (удлиненный интервал замены, опять extended perfomance) и ECS 0w20,про них нам говорила Elena Rav?

 

Какие у нас есть масла, согласно спецификации HTO-06 (Допуск для турбо движек Хонда-Акура):

ECS EcoSynth SAE 0W-20 new

PENNZOIL Platinum Full Synthetic Motor Oil SAE 5W-30 (Pure Plus Technology)

PENNZOIL Ultra Platinum Full Synthetic Motor Oil SAE 5W-30 (Pure Plus Technology)

PENNZOIL Ultra Class Synthetic SAE 10W-30

MOBIL 1 SAE 5W-30 (в точности соответствует по тех характеристикам российскому X1 5w30, но почему-то в последнем нету допуска HTO-06)

MOBIL 1 Extended Performance SAE 5W-30 (Ford WSS-M2C929-A, Ford WSS-M2C946-A, GM 4718M, GM 6094M, GM dexos1™, Honda HTO-06)

PETRO-CANADA Supreme Synthetic SAE 5W-30 (Ford WSS-M2C929-A, GM dexos1™, Honda HTO-06)

везде красуется зелененький логотип Dexos1

Что общего у них?

Кальция вроде у всех , кроме Мобила больше 1500.

Да, у всех практически есть молибден, но его немного, максимум 100, где-то чуть больше.

Изменено 10 февраля 2016 пользователем skylander521

[Penske 849]

@skylander521,  

 

http://www.oil-club.ru/forum/topic/14515-maslo-v-acura-rdx/

 

https://www.drive2.ru/l/2761867/

[skylander521 379]

По спецификации HTO-06

В общем эта специальная спецификация Mobil1 для Хонд с турбонаддувом (была еще 2009г)

Так, что зря я к ней прицепился.

 

http://owners.acura.com/vehicles/information/2009/RDX/specs#mid^TB1829JNW

Notices

REQUIRED ENGINE OIL: Oil is a major contributor to your engine’s performance and longevity. Your vehicle is equipped with a high-performance turbocharged engine that requires the use of synthetic motor oil. Always use Mobil 1® 5W-30 or an equivalent oil that meets the HTO-06 standard. Not all synthetic oils will meet this standard. Only use oils that display the HTO-06 standard on the label.

Failure to use Mobil 1® or an equivalent oil that meets the HTO-06 standard can lead to a reduction in engine performance or durability, and can cause engine damage not covered by your warranty.

 

 

Хонда сама про этот тест пишет:

Спецификация масел для турбированных двигателей
Honda/Acura HTO-06

Основная особенность — это измененный тест в калильной трубке. Цели:
определить закономерность образования масляных отложений после его окисления (тестирование масла лишь при нормальных условиях — бесполезно)
с помощью процесса окисления воспроизвести расход присадок и образование осадка/сажи.
Проведение данной процедуры доступно по запросу компаний-производителей смазочных веществ и присадок.
Эта процедура не дифференцирует масла по уровню содержания молибдена (масла с высоким содержанием молибдена не представляют проблему для технологии турбокомпрессора Honda).
Этот тест вполне коррелирует с тестированием турбокомпрессора Honda (и в условиях лаборатории, и на практике). 

Изменено 10 февраля 2016 пользователем skylander521

[Oilfan 118]

  10.02.2016 в 17:00, Dimmy сказал:

Там говорится о 0.15% присадки ZnDTP, а это Фосфор и Цинк вместе

А по количеству Молибдена - наблюдения по маслам.

 

1. Да, согласен! Хоть с этим теперь мы разобрались, если в первой колонке они говорят двусмысленно о концентрации фосфора в соединении с цинком и называют 0,15%, то во втором столбце они называют уже концентрацию ZnDTP 0,15%

(уже радует, так как ZnDTP 0,15% и даже выше встречается очень часто)

2. Вы (как и мы) пока не знаете миханизма работы молибдена в предотвращении LSPI, если органический, как модификатор трения хорош, это не значит, что как "пожарный" он будет так же хорош. Что не дает воспламениться капле, соединение Мо (напр MOS2) или анионы металла? Найти бы исследование процессов "взрыва" капли.

[Oilfan 118]

  10.02.2016 в 18:54, skylander521 сказал:

MOBIL 1 SAE 5W-30 (в точности соответствует по тех характеристикам российскому X1 5w30, но почему-то в последнем нету допуска HTO-06)

К сожалению не полностью, вязкость у них почему то немного разная. Может конечно погрешность измерений, а может ПАО не доложили.

[sirauron 5]

Может глупое утверждения будет,но как владелец TSI рискну предположить,что данное масло  http://www.oil-club.ru/forum/topic/14974-shell-helix-ultra-ect-0w-30-svezhee/ (которое очень тут хвалят и я сам хочу себе залить весной) имеет крутейший показатель кальция,по сравнению с тем же великим Мобил 1 ESP 5w30? Чуть более 2000 показатель. Можно смело лить?

Изменено 10 февраля 2016 пользователем sirauron

[Dimmy 12 040]

 

 

  sirauron писал:

Чуть более 2000 показатель. Можно смело лить?

Ну, частота LSPI из-за Кальция увеличится троекратно, а на подавление только ZnDTP, которое едва за 0.15% переваливает, а Молибдена нет 8P

[Oilfan 118]

А давайте попробуем понять, что есть самовоспламенение капли масла с топливом.

 

Самовоспламенение — резкое самоускорение экзотермических химических реакций, начальная стадия горения. Происходит при определенных (критических) условиях (температура, размеры реакционного сосуда и другие) из-за того, что тепловыделение в ходе реакции больше теплоотвода в окружающую среду.

 

Экзотермическая реакция — химическая реакция, сопровождающаяся выделением теплоты. Противоположна эндотермической реакции.

 

Мне почему то кажется, что молибден тут не просто пассивный тугоплавкий участник (как в прочем и соединение фосфора с цинком), его слишком мало, что бы физически разделять каплю. Возможно соединение молибдена поглащает лишнюю энергию, запуская некую эндотермическую реакцию в капле. Эх, химика бы сюда, что бы смоделировал возможные процессы!

[dimcher 80]

  10.02.2016 в 20:11, Dimmy сказал:

Ну, частота LSPI из-за Кальция увеличится троекратно

на лабораторном двигателе с искореженной программой управления  :db:

[Oilfan 118]

  10.02.2016 в 20:22, dimcher сказал:

на лабораторном двигателе с искореженной программой управления  :db:

С чего это искареженной? Движок перевели в обычный режим работы турбодвигателя, низкие обороты 1800 об/мин и высокий крутящий. У меня, например, если на круизе это примерно 90-95 км/ч по трассе.