Low Speed Pre Ignition (LSPI) - преждевременное воспламенение смеси в цилиндре.

[Oilfan 119]

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/

 

[sergun 611]

Oilfan,sergun,  Ну что вы, ну не ссорьтесь! Мы же все в одной песочнице со своими проблемами-переживаниями. Успокойтесь!

Где у меня в постах хоть один намек, на "неспокойное" состояние  Я разве неверно охарактеризовал смысловую нагрузку данного поста?

 

Как у ВАГов реализована система ЕГР? Механически или виртуально, посредством перекрытия фаз?

2-м способом.

Изменено 12 апреля 2016 пользователем sergun

[skylander521 379]

Вообще если сравнить немецкую школу TSI и американскую t-GDI, а у меня и свагами в прошлом опыты были, то с одной стороны моторы вроде бы и похожи, только немцы они тяжелее и в стоке имеют все же меньшую степень форсировки, нежели америкосовские  облегченные бусты. И группы масел для них совершенно разные - для немцев крепкие и густые a3, а для американцев (японцев) - жидкие A5.

С другой стороны немцы более горячие (управляемый термостат), у меня при нормальной езде температура масла спокойно переваливала за 110 градусов, а на экобусте (механический термостат) несколько часов поездить и поотжигать, чтобы такого достичь! Температурный режим на LSPI и детонацию играет существенную роль, это своего рода моторный (реальный) показатель октанового числа. Если иметь хороший куллеж, то можно спокойно и на 92 ездить, кстати ваги едят его спокойно.

 

ИМХО степень форсировки определенно играет роль, а это как раз среднее эффективное давление BMEP (LSPI происходит у верхней полки его значения)

Изменено 12 апреля 2016 пользователем skylander521

[Oilfan 119]

@Oilfan,@sergun,  Ну что вы, ну не ссорьтесь! Мы же все в одной песочнице со своими проблемами-переживаниями.

Успокойтесь!

 

Да действительно, создается такое впечатление, что а/м концерна VAG не замечены в подобном проявлении этого эффекта.

Как у ВАГов реализована система ЕГР? Механически или виртуально (как в экобустах и японских T-GDI), посредством перекрытия фаз?

Ну если бы Сергун был не писатель, а читатель, он бы прочел всю тему. Там не раз упоминалось про 1,4 турбо да еще и с комрессором, которые выдавали 150 и выше л.с. Вот у них поршни ломались только так. Сам читал на Ети форуме, народ скидывает авто 1,4.

[Oilfan 119]

Мой скептицизм касается исключительно ВАГов, про него речь и велась. Отрицать LSPI в целом смысла нет, если уж авто/маслопроизводители озаботились, правда все, кроме ВАГа, почему-то. Конкретно по моему вопросу есть что сказать? Или так, отметится зашли?

Оффтоп

Я ответил выше. А вы смотрю заскучали, больше про молибден ничего не пишется, бедный стержень с молибденом "обсосан" со всех сторон?

[swen 4]

 

 

Да действительно, создается такое впечатление, что а/м концерна VAG не замечены в подобном проявлении этого эффекта.

Тогда это как обьяснить(читаем диалог) http://vwts.ru/forum/index.php?showtopic=158165&view=findpost&p=3542271

[power1 36 377]

Читал когда-то, что проблему LSPI выявили на ВАЗе аж в 90-х гг прошлого века.

 

вот оно чтоо Федя , а коллеги сдесь ломают головы - оказывается ВАЗы еще в 90-х имели прямой впрыск и турбокомпрессор из-за которых собственно и появляется LSPI

 

запишу и поставлю в рамочку :db:

[skylander521 379]

Тогда это как обьяснить(читаем диалог) http://vwts.ru/forum/index.php?showtopic=158165&view=findpost&p=3542271

А что они там говорят? Начитались нашу ветку и испужались, теперь в каждом клине lspi подозревать будут.

[Oilfan 119]

А я поставил плюсы и Немаслофану и Повер1, потому что проблема с кальцием значит известна давно, но встала она остро только сейчас, так как не было тогда таких движков, таких условий и таких последствий. В очередной раз подтверждение, что много кальция для турбы с непосредственным впрыском зло.

[skylander521 379]

Low speed pre-ignition - преждевременное зажигание на низких оборотах (при высоких значениях BMEP).

 

На вазовских движках, вы сможете получить высокое среднеэффективное давление более 10-20 bar?

 

 

Даже маздовские скайактивные движки не способны на это!

Турбонаддува нет!

Изменено 15 апреля 2016 пользователем skylander521

[power1 36 377]

Для начала, вы сможете дать точное научное определение понятия LSPI ?

 

 

неее, не смогу, у меня напроч отсутствует  эээ.... эта самая логика, да и пальцы другим заняты, но попробуйте обратится к автору темы, помоему в "шапке" он все написал, удачи

[Жанна 59]

 

 

Многочисленные испытания показали, что причина в масле, а точнее сказать в присадках!!! Капельки масла просачиваясь между кольцом при высоком давлении и температуре детонируют в противоход поршню, и привет...

          Мне кажется здесь что то не совсем верно сформулировано. Масло конечно играет свою роль, но сдается мне лишь в формировании отложений и как следствие "калильного зажигания", ни как не в том что оно просачивается между колец и детонирует. Детонирует не масло а топливная смесь (детонирует преждевременно от перегрева металлических поверхностей либо отложений), а при резком ускорении с низов и наддуве нагрузка на шпг вырастает еще больше.

[Oilfan 119]

          Мне кажется здесь что то не совсем верно сформулировано. Масло конечно играет свою роль, но сдается мне лишь в формировании отложений и как следствие "калильного зажигания", ни как не в том что оно просачивается между колец и детонирует. Детонирует не масло а топливная смесь (детонирует преждевременно от перегрева металлических поверхностей либо отложений), а при резком ускорении с низов и наддуве нагрузка на шпг вырастает еще больше.

 

А может сначала немного тему почитать? Несколько серьезных исследований организованных разными серьезными организациями говорит о том, что именно капли масла. А смесь с топливом лишь повышает вероятность LSPI. Опыты с маслом совсем без кальция сводят количество LSPI к нулю.

А что касается отложений, то в испытаниях двигатели и лабораторная установка не имели таких отложений, а LSPI возникало.

[skylander521 379]

 

 

А что касается отложений, то в испытаниях двигатели и лабораторная установка не имели таких отложений

Кстати да, очень точное замечание!

[sergun 611]

Low speed pre-ignition - преждевременное зажигание на низких оборотах (при высоких значениях BMEP).

 

На вазовских движках, вы сможете получить высокое среднеэффективное давление более 10-20 bar?

 

engine_speed_rpm.png

 

Даже маздовские скайактивные движки не способны на это!

Турбонаддува нет!

 

Копипаста:

"Определение BMEP звучит таким образом: среднее (mean) давление, которое равномерно воздействует на поршень во всём диапазоне его хода, от верхней до нижней части каждого рабочего такта и производит измеренную (brake) выходную мощность.

Следует учесть, что BMEP только теоретическое понятие и никак не связано с актуальным давлением цилиндра. Это просто инструмент для оценки эффективности данного двигателя в производстве крутящего момента от заданного объёма."

 

BMEP (psi) = 150.8 x TORQUE  (lb-ft) / DISPLACEMENT (ci)

(Equation 8-a, 4-Stroke Engine)

 

Считаем для ВАЗ 21126 (степень сжатия - 11). Момент - 145, объем - 1,6

BMEP (bar) = (150.8 x 106.9 / 97.4) / 14.5 = 11.4

 

Скайактив нервно курит в сторонке... 

Изменено 15 апреля 2016 пользователем sergun

[Жанна 59]

@Oilfan,не совсем поняла, катализатором чего является масло с кальцием, "текучести сквозь кольца", детонации или того и другого? Изменено 15 апреля 2016 пользователем Жанна