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/

 

[GVA 1 105]

  06.02.2016 в 19:00, Oilfan сказал:

Так напрямую складывать нельзя, в статье при эксперименте молибдена требовалось гораздо меньше, что бы убирать эффект LSPI, всего 0,07% массы, а это 70 мг/кг, в то время как цинко-фосфорной присадки требовалось 0,15%, а это уже 1500 мг/кг.

Мало кальция, достаточно zddp в маслах CJ-4.

При этом высокое щелочное и зольность до 1.

 

А детон - много факторов. Например от кривой заводской прошивки (завод косячит сильно, была возможность пообщаться с теми, кто настраивает прошивки для

автопроизводителей на стенде; инженеры тут не причем, люди в бизнесе - глупцы).

А также детон от любителей лить 95-й вместо 98-го бенза. Еще - эффективность вентиляции картера.

Пары масла через вентиляцию, смешиваясь с топливо-воздушной смесью, понижают детонационную стойкость смеси.

По-хорошему нужен высокоэффективный маслоотделитель, а не то, что идет с конвеера.

[skylander521 379]

  Oilfan писал:

Сейчас Форд для Экобустов выпустил специальное масло с новым допуском, в котором кальция стало меньше и другое

Ничего там не стало, смотри мои сообщения выше, там кальция 1910 в этом магнатеке с индексом E.

 

Вообще, мне видится, что никто кроме exxonmobil не заморачивается этим вопросом и продолжают штамповать по традиционной рецептуре, а у мобила есть патент читайте:

 

 

http://www.google.com/patents/WO2015171981A1?cl=en

 

Вот еще с картинками

http://www.patentsencyclopedia.com/app/20150322368

 

Причем это явно видно, посмотрите анализы на форуме напр. X1 или AFE.

Сколько там кальция?

 

Только мобил делает все «по феншую».

Изменено 7 февраля 2016 пользователем skylander521

[Dima_ace 46]

насколько я понял из описания патента мобил, они указывают в одном из разделов на то , что система рециркуляции отработанных газов (EGR) применяемая на турбо моторах с прямым впрыском, как раз является аппаратным решением для снижения LSPI ?

[skylander521 379]

  07.02.2016 в 08:46, Dima_ace сказал:

насколько я понял из описания патента мобил, они указывают в одном из разделов на то , что система рециркуляции отработанных газов (EGR) применяемая на турбо моторах с прямым впрыском, как раз является аппаратным решением для снижения LSPI ?

У бензиновых турбомоторов с непосредственным впрыском нет системы egr в привычном понимании (клапаны там, патрубки), рециркуляция в них осуществляется за счет перекрытия фаз газораспределения VVTI (ванос).

[Dima_ace 46]

  07.02.2016 в 09:22, skylander521 сказал:

У бензиновых турбомоторов с непосредственным впрыском нет системы egr в привычном понимании (клапаны там, патрубки), рециркуляция в них осуществляется за счет перекрытия фаз газораспределения VVTI (ванос).

Есть на моем mzr 2.3 disi turbo: клапан egr, патрубки..

[skylander521 379]

  07.02.2016 в 09:30, Dima_ace сказал:

Есть на моем mzr 2.3 disi turbo: клапан egr, патрубки..

В моем экобусте его точно нет.

Экобуст это уже новая модернизированная генерация MZR.

Изменено 7 февраля 2016 пользователем skylander521

[Oilfan 118]

  06.02.2016 в 20:48, Nordman сказал:

полагаю это справедливо только для турбиков, где приличное давление.

 

Абсолютно верно! Причем старые турбо с обчным впрыском от эффекта не страдали.

LSPI возникает при низких оборотах и высоком давлении (высоком крутящем). Из западной литературы (рунет об этом почему то молчит) когда поршень идет вверх под большим примерно 200 бар давлением форсунка впрыскивает топливо в цилиндр, топливо ударяясь о стенки разрывает масляную пленку (LSPI более подвержены движки с боковым, а не верхним расположением форсунок) и приводит к разлетанию микрокапель масла, которые при условии высокого давления в цилиндре (около 18 атм) самовоспламеняются и поджигают топливо. В атмосферниках нет такого давления и даже в случае непосредственного впрыска эффекта не будет.

[Oilfan 118]

  06.02.2016 в 19:23, Зеленоградец сказал:

Товарищи специалисты, в свете этой темы valvoline 0-40 на старой рецептуре API SJ можно лить в турбо зажигалку?

http://www.oil-club.ru/forum/topic/3752-valvoline-synpower-0w40-api-sj-svezhee-ot-abc/

В масле мало кальция, нормально цинка с фосфором. Был бы еще моибден вообще было бы хорошо.

[skylander521 379]

  07.02.2016 в 10:21, Oilfan сказал:

Абсолютно верно! Причем старые турбо с обчным впрыском от эффекта не страдали.

LSPI возникает при низких оборотах и высоком давлении (высоком крутящем). Из западной литературы (рунет об этом почему то молчит) когда поршень идет вверх под большим примерно 200 бар давлением форсунка впрыскивает топливо в цилиндр, топливо ударяясь о стенки разрывает масляную пленку (LSPI более подвержены движки с боковым, а не верхним расположением форсунок) и приводит к разлетанию микрокапель масла, которые при условии высокого давления в цилиндре (около 18 атм) самовоспламеняются и поджигают топливо. В атмосферниках нет такого давления и даже в случае непосредственного впрыска эффекта не будет.

Все верно!

Ис чо для наглядности видео этого процесса:

http://origin-qps.onstreammedia.com/origin/lubrizol/Markets/EngineOilAdditives/131995LSPI%20animations/130132-LSPI-w-IntroNOV.html

Изменено 7 февраля 2016 пользователем skylander521

[Oilfan 118]

Проанализировав всю вышеописанную информацию можно собрать вместе рекомендации к выбору масла для турбо с непосредственным впрыcком:

 

1. Желательно масла с минимумом кальция (в лабораторных тестах Эксон-мобила при полном исключении кальция из пакета к-во LSPI упало до 0). Лучше с магниевым пакетом. Чем больше кальция, тем выше вероятность LSPI (однако превышение концентрации с 2000 мг/кг до 3000 мг/кг уже не дает повышения LSPI) .

2. Но совсем безкальциевых масел практически нет. К счастью другие присадки нейтрализуют вред от кальция. Чем больше молибдена и фосфора с цинком, тем меньше шансов возникновения LSPI.

3. База масла. Вероятность LSPI меньше на ПАО, на маслах 1-3 группы она выше до нескольких раз. (А вот как быть с GTL не совсем понятно).

4. У нового масла вероятность LSPI ниже, чем у пробежавшего. Возможно причина тут в частичках золы, которые накапливаются в масле. Рекомендация не более 5000 км на масле в городском режиме.

5. Выбирать масло с минимумом расхода. Чем больше его попадает в цилиндр, тем больше шансов в LSPI

6. Следить за чистотой поршней и камеры, на сколько это возможно. Быть может использовать очищающие присадки в топливо.

7. Предпочитать топливо с минимумом ароматических углеводородов, которыми увеличивают октановое число. Эта ароматика так же повышает риск LSPI. (Вот только где же его взять с нашим топливом!?)

[skylander521 379]

  07.02.2016 в 10:51, Oilfan сказал:

Проанализировав всю вышеописанную информацию можно собрать вместе рекомендации к выбору масла для турбо с непосредственным впрыcком:

 

1. Желательно масла с минимумом кальция (в лабораторных тестах Эксон-мобила при полном исключении кальция из пакета к-во LSPI упало до 0). Лучше с магниевым пакетом. Чем больше кальция, тем выше вероятность LSPI (однако превышение концентрации с 2000 мг/кг до 3000 мг/кг уже не дает повышения LSPI) .

2. Но совсем безкальциевых масел практически нет. К счастью другие присадки нейтрализуют вред от кальция. Чем больше молибдена и фосфора с цинком, тем меньше шансов возникновения LSPI.

3. База масла. Вероятность LSPI меньше на ПАО, на маслах 1-3 группы она выше до нескольких раз. (А вот как быть с GTL не совсем понятно).

4. У нового масла вероятность LSPI ниже, чем у пробежавшего. Возможно причина тут в частичках золы, которые накапливаются в масле. Рекомендация не более 5000 км на масле в городском режиме.

5. Выбирать масло с минимумом расхода. Чем больше его попадает в цилиндр, тем больше шансов в LSPI

6. Следить за чистотой поршней и камеры, на сколько это возможно. Быть может использовать очищающие присадки в топливо.

7. Предпочитать топливо с минимумом ароматических углеводородов, которыми увеличивают октановое число. Эта ароматика так же повышает риск LSPI. (Вот только где же его взять с нашим топливом!?)

Можно я внесу несколько поправочек!

Смотрим документ: http://www.slideshare.net/AftonChemical/afton-chemical-the-impact-of-low-speed-preignition-on-next-generation-engine-oils

по 3 пункту:

масла только 1 и 2 группы в несколько раз, 3 группа максимум на 20% (а что за PAO High Vis?).

 

6. Как мы можем за этим следить. Очищающие присадки в топливо как известно сами до определенного момента формируют нагар в камере сгорания, но по мере его накопления в определенной концентрации его формирование останавливается (это у них называется контроль нагара). У нас в мануале кажется четко прописано бензин - без моющих добавок!

вот я об этом писал: http://www.oil-club.ru/forum/topic/21432-langzeit-injection-reiniger/?p=555576

7. Да бензины совсем без ароматики сейчас не найти, но ее определенно меньше в тех бензинах, где больше концентрация МТБЭ, но не всегда.

- разница влияния на lspi между 95 и 98 не существенна, а где нам взять 100 бензин!

Изменено 7 февраля 2016 пользователем skylander521

[skylander521 379]

  Oilfan писал:

1. Желательно масла с минимумом кальция (в лабораторных тестах Эксон-мобила при полном исключении кальция из пакета к-во LSPI упало до 0). Лучше с магниевым пакетом. Чем больше кальция, тем выше вероятность LSPI (однако превышение концентрации с 2000 мг/кг до 3000 мг/кг уже не дает повышения LSPI) .

 

Вот на всякий случай таблица анализов американского института

http://pqiamerica.com/March2013PCMO/Marchsyntheticsallfinal.html

Изменено 7 февраля 2016 пользователем skylander521

[Phisbotan 2]

Получается mobil 1 0w40 жутко вреден для моего 1.4tsi?

Кальций - 3240

фосфор - 978

цинк - 1067

http://www.oil-club.ru/forum/uploads/monthly_08_2014/post-2-0-80635100-1409029848.jpgПолучение информации...

[lzsound 2 170]

  07.02.2016 в 10:34, skylander521 сказал:

Все верно!

Ис чо для наглядности видео этого процесса:http://origin-qps.onstreammedia.com/origin/lubrizol/Markets/EngineOilAdditives/131995LSPI%20animations/130132-LSPI-w-IntroNOV.html

Если присмотреться внимательней к анимации ( тем кто знает в какие моменты открываются и закрываются клапана в момент продувки и наполнения ) , то станет понятно откуда растут ноги у этой теории. ВЫпускной клапан ( в реальности, а не в этой анимации) открывается НЕ тогда когда поршень после вспышки пошёл вниз, а когда он почти внизу и пошёл вверх выталкивая выхлоп. газы. У них же вообще х.з. что в анимации и поршень сжимает выхлопные газы при закрытом выпускном и происходит вторая вспышка - типа "тот самый эффект". Но фишка в том, что в реальности клапан выпуска ещё открыт в этот момент ибо поршень (и только он) всё ещё выталкивает отработанные газы. В общем у них в анимации поршень сжимает отработанные газы и происходит повторное калильное зажигание. Изменили работу ГРМеханизма под свою теорию ) Супер!

Ну и впрыск не может начинаться тогда, когда впускной клапан ещё открыт.

Вот как это в реальности происходит - в какие моменты открываются клапана и когда они закрываются.

https://www.youtube.com/watch?v=a4amlYFodZs

https://www.youtube.com/watch?v=z1kUIdUFAPo

Изменено 7 февраля 2016 пользователем lzsound

[AndyML 1 483]

Тогда безцинковые технологии Фукса специально для таких движков - ошибка?