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/

 

[Yes.duk 273]

  03.11.2023 в 08:39, S_Andrey сказал:

мотор с плоскими поршнями гораздо сильнее требователен к качеству топлива и маслу

Раскрыть  

Дык , не удивительно. Конические поршни видимо образуют вытеснители в камере сгорания. Вытеснители обеспечивают лучшее перемешивание смеси и естественно более равномерное сгорание смеси.

[S_Andrey 247]

  03.11.2023 в 09:21, Yes.duk сказал:

Дык , не удивительно. Конические поршни видимо образуют вытеснители в камере сгорания. Вытеснители обеспечивают лучшее перемешивание смеси и естественно более равномерное сгорание смеси.

Раскрыть  

Ну так и размышляем об LSPI и насколько этот вопрос актуален.

Вспоминаем субару леворги, пока что не разбирали. 

[mihail026 5 631]

Так

  30.10.2023 в 09:36, S_Andrey сказал:

LSPI

Раскрыть  

или

  03.11.2023 в 08:39, S_Andrey сказал:

детонация

Раскрыть  

?

Вы уж определитесь.

[S_Andrey 247]

  03.11.2023 в 13:49, mihail026 сказал:

Так

или

?

Вы уж определитесь.

Раскрыть  

Лкойл об этом

 

В профессиональной среде природа феномена LSPI до сих пор не установлена. Одна из теорий называет причиной эффекта повышенное накопление сажевых отложений на поршнях, которое приводит к их перегреву и, следовательно, к преждевременной спонтанной детонации.

Другие исследования винят капли масла, которые попадают в камеру сгорания через неплотно прилегающие к стенкам цилиндра поршневые кольца. Мельчайшие частицы масла смешиваются с топливом и провоцируют воспламенение воздушно-топливной смеси ещё до воздействия искры от свечи зажигания. Поэтому качество топлива и масла оказывают влияние на процесс преждевременной детонации.

 

А вы о чём?

[kap 799]

  04.11.2023 в 08:59, S_Andrey сказал:

Лкойл об этом

 

В профессиональной среде природа феномена LSPI до сих пор не установлена. Одна из теорий называет причиной эффекта повышенное накопление сажевых отложений на поршнях, которое приводит к их перегреву и, следовательно, к преждевременной спонтанной детонации.

Другие исследования винят капли масла, которые попадают в камеру сгорания через неплотно прилегающие к стенкам цилиндра поршневые кольца. Мельчайшие частицы масла смешиваются с топливом и провоцируют воспламенение воздушно-топливной смеси ещё до воздействия искры от свечи зажигания. Поэтому качество топлива и масла оказывают влияние на процесс преждевременной детонации.

 

А вы о чём?

Раскрыть  

Самое интересное, что изначально про LSPI начали говорить именно в привязке к фордовскому 2-х литровому Экобусту. Поршни разрушались при работе. И кто то вот мысль толкнул, что это не банальная детонация, а некое доселе невиданное явление. И понеслось! Миллионы долларов в исследования. маркитанты хлопают в ладоши, на рынок выбрасываются масла, стойкие к ЛСПИ. Конечно дороже. Но что поделаешь, когда внезапно рождается такая идея. И тут форд, корректирует программу, меняет зажигание и ЛСПИ на Экобусте пропадает, как класс. Оказывается никакая не струя топлива воспламеняет капельки масла, а банальная детонация. Она и ломает поршня. Банально. Скучно. Но деньги то были вложены. И немаленькие. Вот и продолжают безумную тему... Заказные исследования, графики, таблички, заумные выводы... Но вот кто енту ЛСПИ встречал то? И как заключил, что это не банальная детонация, а ее величество ЛСПИ? Вот жалко, на неграмотно спроектированный корпус турбины в одном узле с выхлопным коллектором никакого явления не придумали... Все легче бы было, чем чертей конструкторам посылать...

[bmwservice 553]

  14.11.2023 в 06:18, kap сказал:

И тут форд, корректирует программу, меняет зажигание и ЛСПИ на Экобусте пропадает, как класс

Раскрыть  

 

Детонацию практически невозможно увидеть в современных ДВС. А если точнее, то не саму детонацию, а ее последствия.

 

Кроме того, ни один из поршней "LSPI" не выглядит как последствия детонации. Не существует ни одного изображения.

[kap 799]

  14.11.2023 в 09:12, bmwservice сказал:

 

Детонацию практически невозможно увидеть в современных ДВС. А если точнее, то не саму детонацию, а ее последствия.

 

Кроме того, ни один из поршней "LSPI" не выглядит как последствия детонации. Не существует ни одного изображения.

Раскрыть  

Ну фотографий поломанных детонацией поршней хватает. А насчет изображений разрушенных от LSPI поршней - вы правы. Никто не видел. Но деньги то потратили, масла выпускают - значит должно быть. Как та кошка в темной комнате..

Изменено 14 ноября 2023 пользователем kap

[Tattooed_arm 1 542]

Да фоток полным полно, отличительная черта у них, что видно поршень разрушился не сверху вниз, а между колец

[kap 799]

  14.11.2023 в 12:13, Tattooed_arm сказал:

Да фоток полным полно, отличительная черта у них, что видно поршень разрушился не сверху вниз, а между колец

Раскрыть  

Ну так то детонация именно перемычки в первую очередь и ломает. И потом, при ЛСПИ должно быть одно условие: явление происходит на малых оборотах. Т.е. читаем буквально: на холостом ходу. И? А ломать поршень сверху вниз это как: пополам что ли? Давайте фото с образцами

[Tattooed_arm 1 542]

kap При обычной детонации, наблюдаются повреждения днища поршня + редко бывает страдает жаровый пояс. При LSPI этого нет, при этом на фото видно, разрешение началось с перегородок. 

Сорри за фото, но посыл надеюсь понятен.

[kap 799]

В чем разница то?? В обоих случаях неконтролируемое воспламенение, взрывообразное горение с большой скоростью, что и разрушает поршень. И ломаться поршень, в зависимости от конструкции будет в самом слабом месте...  Вы подумайте, это же новый принцип воспламенения топлива в камере сгорания. Ни свечей тебе не надо, ни высокой степени сжатия. Знай из форсунки на стенку цилиндра в масле струйкой бенза прыскай и все!

По моему жизненному опыту, если некое явление не удается смоделировать в натуре, если оно носит плавающий характер, то не надо искать новое неизвестное явление. Ищите хорошо известное. За 12 лет предположения о существовании некоего явления появились только маркетинговые продукты, которые предположительно, от этого явления защищают. Между тем Форд избавился от этого явления изменив программу управления двигателем. С тех пор нарицаний на Экобусты не стало..

P.S. Отъездил на Экобусте 160 тыс км, заправлял 100-м бензином и Татнефтью Люкс. Проблем не было.

Изменено 15 ноября 2023 пользователем kap

[bmwservice 553]

  15.11.2023 в 07:03, Tattooed_arm сказал:

наблюдаются повреждения днища поршня

Раскрыть  

 

Обе картинки просто орут о том, что они не могут быть получены при помощи одного процесса.

 

На первом фото действительно крайне вероятны детонационные повреждения - холодный скол (выкрошенный) по периферийной части поршня, множественные следы от взрывов детонационного сгорания. Фото такого типа никогда официально не предъявлялись по теме LSPI (кроме компьютерной анимации). Получить их в исправном (без ошибок) ДВС просто невозможно.

 

На втором - тепловой скол от асимметрии остывания. Эти проблемы начались, на самом деле, в далеком 2004+ у VW и до 2010 никак и никем не комментировались. Как только такие же проблемы начались в США у FORD на турбобоустах, так почти сразу и придумали "новый феномен" для проталкивания бесперспективной технологии SwRI HEDGE ("EGR+бедная смесь") и до сих пор доят ей простодушных.

[bmwservice 553]

  15.11.2023 в 09:44, kap сказал:

В чем разница то??

Раскрыть  

 

Чтобы понимать разницу, необходимо изучение азов курса "Поршневые ДВС" и "Теория сплавов". Разница в том, что один поршень сфотографирован сверху, а второй - сбоку.

P.S.Если объяснять по-простому, то отличия, примерно, как между головой и жопой в анатомическом атласе.)

Изменено 15 ноября 2023 пользователем bmwservice

[bmwservice 553]

  15.11.2023 в 05:14, kap сказал:

Ну так то детонация именно перемычки в первую очередь и ломает.

Раскрыть  

 

Нарисуйте процесс ломания перемычек сверху.

 

[bmwservice 553]

  15.11.2023 в 09:44, kap сказал:

С тех пор нарицаний на Экобусты не стало..

Раскрыть  

 

FORD, VW, BMW и многие другие просто поменяли поршневую группу. Изменена отливка. Установлены внутренние тепловые перемычки.