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/

 

[power1 35 892]

Цитата

Причем здесь калорийность вообще, 98 бензин как раз наоборот более энергоемок, и не в калорийности его дело, а в том, что благодаря ему эбу может использовать наиболее оптимальные топливные карты и зажигание, увеличивая тем самым рабочее кпд мотора. Здесь важно не тепло, а работа (расширение газов).

 

похоже что-то с чем-то спутанно

 

https://www.google.de/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=23&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwiEx9G2nt7MAhULG5oKHdraC_o4FBAWCDAwAg&url=http%3A%2F%2Fstaet.ru%2Ffiles%2Ffiles%2Fbiblioteka%2Felektr_uchebniki%2FMSH%2FOP_15_02.docx&usg=AFQjCNFIPu7ZT0YHZl6J0tsr99hI5S9tIA&bvm=bv.122129774,d.d2s

[skylander521 379]

похоже что-то с чем-то спутанно

 

 

https://www.google.de/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=23&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwiEx9G2nt7MAhULG5oKHdraC_o4FBAWCDAwAg&url=http%3A%2F%2Fstaet.ru%2Ffiles%2Ffiles%2Fbiblioteka%2Felektr_uchebniki%2FMSH%2FOP_15_02.docx&usg=AFQjCNFIPu7ZT0YHZl6J0tsr99hI5S9tIA&bvm=bv.122129774,d.d2s

Ничего не спутано!

Есть теплота сгорания а есть термическая эффективность мотора, которая зависит еще от многих факторов, таких как алгоритм впрыска, регулирования фаз впуска и выпуска, скорости и качества распространения пламени.

Чем больше стойкость, те сильнее сжать можно, а отсюда, больше твс подать можно, больше давление при сгорании, больше мощности и т.д.

Если говорить о энергоемкости, то при большей сж, при одинаковом объеме цилиндра, можно добиться большей мощности или меньшего расхода топлива при той же мощности. Как-то так.

Энергоемкость, если мы под ней понимаем КПД (та же характеристика BSFC это характеризует), то он зависит не только от теплоты сгорания, которая является лишь одним из его аспектов.

Изменено 16 мая 2016 пользователем skylander521

[power1 35 892]

Цитата

Ничего не спутано!

 

Есть теплота сгорания а есть термическая эффективность мотора, которая зависит еще от многих факторов, таких как алгоритм впрыска, регулирования фаз впуска и выпуска, скорости и качества распространения пламени.

 

так разговор то вы завели о энергоэффективности топлива и конкретно 98го бензина, а не устройстве двигателя, например эффективность двигателя с внутренним смесеобразованием выше чем с внешним при одинаковой энергоемкости топлива, а вот kоличество теплоты, выделяемое при сгорании топлива, зависит от химического состава,

 тут уж определятся надо - "или шашечки или ехать"

[skylander521 379]

тут уж определятся надо

Вам надо, вы и делайте. Я не понимаю в чем сыр-бор!

Вы про теплоту сгорания. я вам про эффективность.

Считаю данную дискуссию беспредметной.

 

Да вы на меня не обижайтесь только, просто давайте не будем далеко уходить от данной темы, а эти вопросы можно порассуждать в соответствующей ветке. Простите, я сам поднял эту тему, но меня несколько возмутили доводы относительно дизеля и бензина того автора, поэтому я привел некоторые данные и свои собственные исследования.

Изменено 16 мая 2016 пользователем skylander521

[skylander521 379]

Не могу удержаться от лирических отступлений.

ВОт я тут вчера похвалил автора ролика за профессионализм, а сегодня посмотрел про дизель.

 

Автор утверждает, что прараметр BSFC (Brake Specific Fuel Consumption, удельный расход) для бензиновых моторов цикла Отто кардинально отличается тем, что разница между наиболее эффективной точкой BSFC и наименее (внизу и на низких нагрузках и высоких оборотах) чуть ли не в 4-5 раз, а у дизеля только в 2 раза.

Ну это откровенная ложь, это знаете такой излюбленный журналистский стиль современных блогеров среди 90% правды очень грамотно прятать 10% той самой правды, которая на самом деле может даже и ценней чем остальные 90%.

Вот график нашего экобуста

https://drive.google.com/file/d/0B_QNAbeCrH85MGllMUxTQW1zdUk/view?usp=drivesdk

взято отсюда 2015-01-1266-1.pdf

 

Но я не мог на этом остановится и решил сам все проверить на примере своего мотора.

Записал Логи программой Dashcommand

Параметры MAF, умножив на коэффициент 1.23 можно получить приблизительную мощность.

И параметр расхода топлива в л/ч

 

Как известно BSFC https://en.wikipedia.org/wiki/Brake_specific_fuel_consumption

 

Вот мои логи:

мгновенный расход в матрице абсолютной нагрузки и оборотов

Fuel Flow.jpg

И массовый расход воздуха

MAF.jpg

 

 

1 точка - высокая нагрузка при наиболее низких оборотах

1600RPM, 135ABS - 17.7 л/ч*0.720 (плотность бензина)=12.744 кг/ч*1000=12744 г/ч

MAF 52.2*1.23=64.206 л/с*0,735499=47.2234 квт

BSFC= 12744/47.2234=269 (g/kwh)

 

2 точка - 

3200rpm, 80 ABS - 20.6*720=14832 g/h

maf 58.2*1.23=71.586*0,735499=52.6514 квт

BSFC=281  (g/kwh)

 

Ну и где в 5 раз?

Экобуст - хороший мотор!

 

Берем еще самую мощную точку:

maf 191.5*1.23=235 л/с=173.2 квт

81.4*720=58608 г/ч

BSFC=338 (не оптимально конечно, но не в 2 раза)

так, что мухлюет автор ролика.

Ну что, братцы-кролики, а пулемет-то я вам не дам!)))

Вот сегодня наконец допилил таблицу - матрицу эффективности удельного расхода BSFC для моего экобуста. В предполагаемую зону LSPI мой мотор не попадал.

Расчеты конечно нельзя считать 100% идеальными, брались показатели датчика MAF (массовый расход воздуха), CALC.FUEL_Flow (расчетный мгновенный расход топлива), ну и обороты RPM и LOAD_ABS (нагрузка).

На матрице отображены последние значения, т.е. есть еще минимальные, средние и максимальные при данных режимах, и количественная матрица частоты заполнения ячеек.

BSFC_204PT.xls

 

Если посмотреть на матрицу количественного заполнения

то мы увидим, что мотор достаточно продолжительную долю времени работал на холостых 700-800RPM при нагрузке 35-45% (максимальная нагрузка считается 200%, поскольку мотор форсирован) - в режиме кондиционера

и без кондиционера при нагрузке 25%

 

 

Самое клевое, что все это можно построить практически для любого автомобиля с помощью простого ELM327 с ПО Dashcommand и ScanXL (саму матрицу делал непосредственно в этой программе, предварительно отработав в Excelе формулу расчета столбца BSFC).

В среднем эффективность варьируется в пределах от 250-300 g/Kwh. 

 

PS

Думаю таким способом можно вполне изучать эффективность топливных присадок, которые обещают прибавку мощности и при этом снижение расхода топлива.

Изменено 17 мая 2016 пользователем ModeratorSigma

[power1 35 892]

Цитата

Вам надо, вы и делайте. Я не понимаю в чем сыр-бор!

 

сыр-бор в вашем утверждении -

"И еще я не согласен с формулировкой, что раз дизельное топливо более калорийно, а бензин видишь ли менее, а особенно 98, потому, что у него там ароматика и мтбэ. Автор бред пишет,"

 

и кто пишет бред большой вопрос

 

Lower Heating Value (MJ/kg) - это и есть те самые "калории"

 

http://www.greencarcongress.com/2009/05/mahle-bp-blends-20090501.html

 

 

Цитата

Считаю данную дискуссию беспредметной.

 

 да и обсуждать-то известное бессмысленно

[skylander521 379]

@power1, ну хорошо, я с вами полностью согласен и признаю, что написал бред. Все правильно, молодец!

Вопросов нет.

Изменено 17 мая 2016 пользователем skylander521

[swen 4]

но меня несколько возмутили доводы относительно дизеля и бензина того автора,

Этот товарищ никогда не держал в руках ничего тяжелее клавы,на других форумах его просто.....просят удалиться.Особенно веселят его ролики с рассуждениями о проблемах в ДВС,которые он никогда в жизни в глаза не видел разобраными.Это я об авторе видеоролика.

Изменено 18 мая 2016 пользователем swen

[skylander521 379]

Ну что, братцы-кролики, а пулемет-то я вам не дам!)))

Вот сегодня наконец допилил таблицу - матрицу эффективности удельного расхода BSFC для моего экобуста. В предполагаемую зону LSPI мой мотор не попадал.

Расчеты конечно нельзя считать 100% идеальными, брались показатели датчика MAF (массовый расход воздуха), CALC.FUEL_Flow (расчетный мгновенный расход топлива), ну и обороты RPM и LOAD_ABS (нагрузка).

На матрице отображены последние значения, т.е. есть еще минимальные, средние и максимальные при данных режимах, и количественная матрица частоты заполнения ячеек.

BSFC_204PT.xls

 

Если посмотреть на матрицу количественного заполнения

NUM.jpg

то мы увидим, что мотор достаточно продолжительную долю времени работал на холостых 700-800RPM при нагрузке 35-45% (максимальная нагрузка считается 200%, поскольку мотор форсирован) - в режиме кондиционера

и без кондиционера при нагрузке 25%

 

 

Самое клевое, что все это можно построить практически для любого автомобиля с помощью простого ELM327 с ПО Dashcommand и ScanXL (саму матрицу делал непосредственно в этой программе, предварительно отработав в Excelе формулу расчета столбца BSFC).

В среднем эффективность варьируется в пределах от 250-300 g/Kwh. 

 

PS

Думаю таким способом можно вполне изучать эффективность топливных присадок, которые обещают прибавку мощности и при этом снижение расхода топлива.

Если считать средний удельный расход - 260 g/kwh

тогда приблизительный КПД будет равен 

260g/kwh=13846153.84 дж/кг=13.84 МДЖ/КГ  (http://www.translatorscafe.com/cafe/RU/units-converter/fuel-efficiency-mass/c/)

а если удельная теплота сгорания бензина = 41.87 МДЖ/КГ

тогда КПД = (13.84/41.87)*100=33%

 

КПД Экобуста равен приблизительно 33%.

А передаваемая работа на колеса и того меньше.

Вот такой вот паровоз!

 

Если учесть, что у дизеля может быть BSFC = 200, то тогда у него может конечно быть КПД = 43% теоретически.

 

Да никто не спорит, что дизель экономичней на эти 10%, но это капля в море! :(((

 

Лучше электро конечно - у него КПД 80-95%

Изменено 24 мая 2016 пользователем skylander521

[skylander521 379]

Вы не поняли посыл автора.

Дело в том, что у дизельмотора за счет более высокой степени сжатия СС и возможности работать на сверхобедненной смеси при снижении нагрузки удельный эффективный расход топлива увеличивается менее стремительно, чем у оттомоторов с внешним смесеобразованием. Вот тут и может возникнуть эта разница в уд. расходе топлива в 4-5 раз.

Но многие современные оттомоторы имеют внутреннее смесеобразование и способны тоже работать на обедненных смесях (с коэф-м избытка воздуха где-то до 5), т.е. по экономичности на малых нагрузках приближаются к дизелям, кот. выигрывают за счет более высокой СС.

Но есть одно но. Говорят, что современные прямовпрысковые  Оттомоторы уже не работают на обедненных смесях, т.к. это повышает выделения сажи, которая в данный момент объявлена главным экологическим врагом. А значит, их топливная экономичность намеренно ухудшена в угоду экологии.  

Извиняюсь за офтоп

 

 

На мой взгляд поршень заклинил из-за чего и вырвало кусок. Т.е. здесь не результат действия ЛСПИ

ИМХО

если бы заклинил, то тогда и задир на стенке цилиндра более характерный был! Стенку цилиндра тогда вообще бы разнесло в хлам.

Я думаю, что сначала откололся, а потом заклинил. А потом вы представьте. это до какой степени его должно перекосить. чтобы он вот так заклинил. А раз сначала откололся, значит это детонация или мегадетонация.

Нет, ваша версия не правдоподобна!

Изменено 25 мая 2016 пользователем skylander521

[skylander521 379]

Кусок вырван не из-за удара, а из-за усталостного напряжения в самом слабом месте поршня, в результате многочисленных событий противонагрузки давления расширяющихся газов.

[skylander521 379]

С чего вы решили, что имели место "многочисленные события"?

Отчего отломился кусок можно только гадать, в первоисточнике откуда это фото лишь сказано, что это повреждение вызвано LSPI, и для этого достаточно нескольких циклов - весьма спорное утверждение на мой дилетантский взгляд.

И опять же повторю: опасность LSPI, как и всякого калильного зажигания, к которому оно относится, заключается не в резком росте давления цикла (газовым нагрузкам), а в резком росте температуры во 2-м и 3-м тактах.

Соответственно перегретый поршень утрачивает прочность, учитывая, что прочность современных пиписочных поршней и так на пределе, поэтому малейшая "перегрузка" вызывает их поломку.

Нет!

[sergun 610]

Собственно, вот первоисточник картинки: https://www.oronite.com/products/lspi.asp (вкладка CAUSES OF LSPI)

[power1 35 892]

sergun сказал

 

Собственно, вот первоисточник картинки: https://www.oronite....oducts/lspi.asp (вкладка CAUSES OF LSPI)

 

 

вы поаккуратней со ссылками на шеврон, мне вот сказали что это вообще "рекламные буклеты" и доверия не вызывают   (звыняюс, завтра тяпница)

[skylander521 379]

Если не секрет: где в первоисточнике от Инфиниум  или Оронайт вы увидели фото стенки цилиндра, кот. задрал изображенный на фото поршень?

Нигде!

И это ничего в сути не меняет.

И тут дело даже не в том видел ли я или нет, как в парадоксе про мертвого кота.

Просто мы не знаем как на самом деле, вот и все.

Изменено 26 мая 2016 пользователем skylander521