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]

  28.02.2016 в 08:54, Палыч314 сказал:

Интересно, какие рекомендации по маслу для новых турбомоторов Порше?

Кстати, одно замечание, я уже несколько раз слышал у проезжающих мимо Кайенов такой же характерный треск при разгоне, как был у меня раньше на 95 бензине!

[ryb6 9]

На своей Куге 2, Экобуст, 1.6 турбо, на трассе, после 2-3 часов езды, я наблюдал неприятный эффект, объяснить который ни как не мог. На скорости 80-90, при сбросе газа, и падении оборотов до 1100-1200, раздается неприятный хруст, длительностью примерно секунду- полторы. Обычно такая ситуация складывается, когда пытаешься пойти на обгон, но условия не позволяют, и сбрасываешь газ. В городе загнать машину в такой режим ни разу не получалось. А тут как раз - 6 передача и малые обороты, нагрузка на мотор большая... Масло - Кастрол, 5W20, которое льет дилер. Похоже - это визуальное проявление LSPI. При коротких поездках по трассе, так же не получалось добиться такого эффекта (хотел записать звук, чтобы показать дилеру, но не вышло).

Изменено 28 февраля 2016 пользователем ryb6

[Дмитрий Анатольевич 380]

  28.02.2016 в 13:24, skylander521 сказал:

Самое интересное, что мануал KIA предписывает использование любого масла любой вязкости, главное, чтоб соответствовало API SM SN. Типо хотите экономии, лейте тридцатку, а не хотите, можно хоть пятилесятку.https://carmanuals2.com/d/59142

стр. 86

Как это так?

видимо корейцы пока не в курсе этого феномена))

пока поменяли два раза характеристики свечей и форму поршня))

Изменено 28 февраля 2016 пользователем Дмитрий Анатольевич

[dimcher 80]

@ryb6, так при сбросе газа топливо не должно поступать, значит и самовоспламеняться нечему

[skylander521 379]

  28.02.2016 в 17:40, dimcher сказал:

@ryb6, так при сбросе газа топливо не должно поступать, значит и самовоспламеняться нечему

Не всегда, если акпп, то в каких-то режимах бывает, что впрыскивается (по логам в елм смотрел).

Я кажется тоже однажды ловил этот треск даже на сбросе газа на плохом бензине.

Изменено 28 февраля 2016 пользователем skylander521

[ryb6 9]

Режим такой, что газ сбросил, но педаль до конца не отпустил. А топливо перестает подаваться, если педаль отпустить до конца. А тут как раз создается режим возникновения LSPI - низкие обороты и высокая нагрузка.

[Oilfan 118]

  28.02.2016 в 04:31, Дмитрий Анатольевич сказал:

к сожалению молибден никак не спас эти два движка. масло на обоих движках было с большим кальцием и молибденом http://www.oil-club.ru/forum/topic/4827-4827/

 

и некоторые выводы автора после пречтения этой темы https://www.drive2.ru/l/9058270/

Спасибо, это ценная информация в нашу копилку знаний об LSPI. Интересно, а как давно появилось это масло KIA? Уж не знаю, осмысленно ли КИА, или совпадение, но как буд-то не зря они бухнули в это масло 655 ppm молибдена! Это очень близко к заветной цифре 700 ppm  из исследования Тойоты. И все равно не помогло!

Вспомним второе серьезное исследование проведенное после Тойоты, скачивается в виде PDF по ссылке https://dspace.mit.edu/handle/1721.1/100352

Там молибден снижал вероятность, но не устранял ее полностью. И концентрация кальция выше 2000 ppm продолжала увеличивать риск LSPI. Возможно Тойота проводила исследование на своем двигателе и у него есть свои особенности, а в этом исследовании все проходило на специальной  установке.

В общем снижение кальция остается самым главным фактором предотвращения LSPI.

[Дмитрий Анатольевич 380]

@Oilfan, это масло появилось в продаже в ~2011 году, как A5. до этого оно было А3 но под тем же артикулом. что было раньше внутри не знаю.

[GerasimMumu 116]

Кальций... А как Millers Oils EE Longlife 5W-30 с его пакетом молибдена? Или же Mobil 1 ESP Formula 5W-30 будет лучше всё же?

[kroligoff 2]

  28.02.2016 в 17:50, ryb6 сказал:

Режим такой, что газ сбросил, но педаль до конца не отпустил. А топливо перестает подаваться, если педаль отпустить до конца. А тут как раз создается режим возникновения LSPI - низкие обороты и высокая нагрузка.

 

Я так понимаю у вас на механике EcoBoost? Потому что Автомат не дает так делать и переходит на ступень ниже

[skylander521 379]

  28.02.2016 в 21:03, GerasimMumu сказал:

Кальций... А как Millers Oils EE Longlife 5W-30 с его пакетом молибдена? Или же Mobil 1 ESP Formula 5W-30 будет лучше всё же?

Для группы ВАГ, да, и лучше ИМХО ЕСП.

Для америкосов и япов не подойдет из-за высокой вязкости, машина будет тупить.

У меня на M1 x1 5w30 с его 11сст 100° уже подтупливает, пока нормально не прогреется, по сравнению с жидким предыдущим Лукойл Люкс (9.7сст).

[ryb6 9]

Не, АКПП. Как бы объяснить поточнее, когда все это происходит.... Вот едешь за фурой, 80 км.ч. Обороты 1500-1600. Хочешь обогнать, высовываешь нос на встречку, чуть газу, а там нет возможности. Отпускаешь газ, и возвращаешься на свою полосу. Педаль газа немного нажата, и когда обороты падают до 1200-1100, раздается хруст. Хруст неприятный. Возникает только после относительно долгой и непрерывной езды (2-3 часа). Если едешь не долго, или по городу, то в такой режим загнать не удается. Условие, при котором возникает - - небольшие обороты и высокая передача и относительно постоянный режим. Небольшая перегазовка, сброс газа- и хруст.... Вот как то так. Если получится записать этот звук- выложу. Но на трассе я очень редко далеко, а когда не далеко, то не смог загнать машину в этот режим....

[torcon 80 998]

@ryb6, какое отношение это имеет к LSPI? 

[ryb6 9]

Я сравнил режимы возникновения LSPI, описанные в литературе, разрушения, которые происходят и режимы появления непонятного звука в моторе с турбиной и непосредственным впрыском. Получилось совпадение. И предположил, что при определенных режимах, эффект LSPI можно услышать. 

[VladimirR 2 517]

@ryb6, т.е. вы предполагаете, что слышите эффект, но поршня еще не разрушились?