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

[Oilfan 115]

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 378]

Я проверил вышеуказанные масла. Не хотелось бы превращать в рекламу Равенола, не уверен, что у них достаточно мощностей для всесторонних экспериментов, что бы однозначно быть уверенным, в то, что они правы. Да и были уже замечания по составу. Но если все это откинуть и взглянуть на состав, несмотря на высокое содержание кальция, присутствует хорошая доза молибдена. Сложно сказать на сколько сбалансирован состав, но Елена утверждала, что сбалансирован.

Равенол SFE практически без загустителя.

Я даже хотел в свое время его заценить, но потом, что-то сомнения стали одолевать в стабильности качества, раз они даже на наклейках экономят и еще у них подозрительно столько допусков (каких только нет)!

 

А RAVENOL EFE 0W-16 - это уже практически новый класс ILSAC GF6

Что же получается, что Ravelol впереди планеты всей?

Подозрительно как-то!

Изменено 9 февраля 2016 пользователем skylander521

[Oilfan 115]

Oilfan если не против я перекинул в эту тему наши старые разговоры с картинками и статьями на эту тему.

Я не против, только IMHO в шапку хорошо бы кинуть общий обзор проблемы (как это было у меня, можно урезано), а то кто не в теме пока не прочтет содержание не поймет о чем речь. Или точнее решит, что это обсуждение какого то нового очень низковязкого стандарта масла.

[torcon 64 511]

@Oilfan, ага сделал как ты сказал. 

[MuscleJuce 829]

@torcon, это только для турбомоторов? или для любых с непостредственным впрыском?

[Oilfan 115]

Коллеги, кто нибудь может подсказать, что такое Dispersant Nitrogen в масле и можно ли его как нибудь вычислить или найти?

Копаю патент ексон-мобил. Из их опытов видно, что зольность сульфатная сама по себе практически ничего не значит, главное правильное соотношение присадок и базовых масел. Например в одном случае при зольности 1,1 у них было 55 LSPI , а в другом при зольности 1,6 всего 1 на 25 000 моторных циклов.

Изменено 9 февраля 2016 пользователем Oilfan

[Penske 832]

А в AMG, наверное, и не в курсе. В А-Klasse из 2-х литров "выдули" 381 л.с. и и еще "получили" 475 н.м крутящего момента, а масло такое же как G65: http://www.oil-club.ru/forum/topic/17275-17275/

[skylander521 378]

Коллеги, кто нибудь может подсказать, что такое Dispersant Nitrogen в масле и можно ли его как нибудь вычислить или найти?

Копаю патент ексон-мобил. Из их опытов видно, что зольность сульфатная сама по себе практически ничего не значит, главное правильное соотношение присадок и базовых масел. Например в одном случае при зольности 1,1 у них было 55 LSPI , а в другом при зольности 1,6 всего 1 на 25 000 моторных циклов.

Оффтоп

Вот ты замарочился "Нитроген" - дипресант, так и до антидепресанта не долго.

Бери Равенол, что Elena RAV рекомендовала, таким вредным женщинам можно всегда доверять, я знаю!

А я на Мобиле пока летом поезжу, посмотрю как у тебя мотор с этим маслом вести себя будет  

Изменено 9 февраля 2016 пользователем skylander521

[skylander521 378]

@Oilfan, ага сделал как ты сказал. 

Оффтоп

Может еще фотки отломаных поршней в шапку вставить для большего страха!)))

 

 

Вот еще для чтения: http://www.lube-media.com/documents/contribute/Lube-Tech099-Fueleconomydriveschangeforpassengercaroilformulations.pdf

 

 

http://ballots.api.org/marketing/ballots/docs/LSPI-Test-is-Ready-for-Precision-Matrix-Testing.pdf

Изменено 9 февраля 2016 пользователем skylander521

[skylander521 378]

Струя топлива при впрыске бьёт в стенку цилиндра на которой масляная плёнка. Отрываются микрокапли смеси топлива с маслом и это провоцирует ранее воспламенение. Так же влияние на это оказывают продукты износа в камере сгорания. Усиливается эффект так же с деградацией масла и повышением кислотного числа. Нейтрализуется эффект присадкой.

Что-то у меня такое подозрение, что эта присадка и есть молибден, посмотрите в ализах этих масел

 

RAVENOL EFE 0W-16, RAVENOL ECS 0W-20, RAVENOL SFE 5W-20.

 

его приличное количество 100-200, в других маслах (анализах) равенола их вроде вообще нет.

 

А какую молибденовую присадку чистую сейчас можно найти?

Хотя если честно, не сторонник присадок, уж лучше нормальное масло залить, в котором все сбалансировано.

Изменено 9 февраля 2016 пользователем skylander521

[Dimmy 11 099]

Я не моторист и не конструктор, но проблема мне видится так: прогар поршней и прочие проблемы - конструктивный недостаток. На масло пенять нечего. Единственная ниточка, связывающая их с маслом - интервал замены. Если катать по 10-15 тык в городе, то вполне реально залегание колец и лакообразование, что вполне могут способствовать прогару поршней. Дело в том, что залегание колечек ведет к падению компрессии и перерасходу масла, что обеспечит масляные отложения в камере сгорания. А это прямой путь к проблемам с двигателем.

 

Не надо искать присадки и мудреные масла. Нужно всего лишь:

1. Лить честное масло с допуском;

2. Менять масло, пока не идет активный рост TAN.

[skylander521 378]

Я не моторист и не конструктор, но проблема мне видится так: прогар поршней и прочие проблемы - конструктивный недостаток. На масло пенять нечего. Единственная ниточка, связывающая их с маслом - интервал замены. Если катать по 10-15 тык в городе, то вполне реально залегание колец и лакообразование, что вполне могут способствовать прогару поршней. Дело в том, что залегание колечек ведет к падению компрессии и перерасходу масла, что обеспечит масляные отложения в камере сгорания. А это прямой путь к проблемам с двигателем.

 

Не надо искать присадки и мудреные масла. Нужно всего лишь:

1. Лить честное масло с допуском;

2. Менять масло, пока не идет активный рост TAN.

Согласен с вами, и как Elena Rav писала, что усиливается эффект деградацией масла и кислотного числа.

Меняйте масло вовремя Господа и не надо бояться никакого преигнишн, тем более проблема не имеет массовый характер и поэтому скорее всего зависит от условий эксплуатации и обслуживания.

Ну вот подумайте сам, станет ли дилер предлагать своим клиентам, особенно в период гарантийного обслуживания (которое итак дороже раза эдак в 2.5) менять масло каждые 5000,а это по любому 2 раза в год. Так это же отпугнет потенциальных покупателей. У нас же психология какая - можем купить машину за 2 ляма, а потом экономить 5 рублей на разнице бензина или масла и т.д.

Не мудрено, что при официальном пробеге обслуживания (13-15, а то и 25 тыс как на бмв), у людей там уже далеко не масло, а самая насоящая гремучая кислотная смесь.

 

Вы посмотрите мануал к новому Lexus nx 200t, сразу видно, что все по честному пишут 5000 и не более, значит уважают свою репутацию, поэтому и рекомендуют правильные интервалы обслуживания.

Изменено 9 февраля 2016 пользователем skylander521

[dimcher 80]

Все бы хорошо...но эксперимент в лаборатории что, на старом масле ставили? 

[skylander521 378]

Все бы хорошо...но эксперимент в лаборатории что, на старом масле ставили?

 

Интересный вопрос!

 

Но тогда бы все новые машины, пустя несколько дней после покупки выходили из строя.

Тут эффект похоже поиходит не сразу, а по мере накопления депозитов в камере сгорания и в масляных каналах поршней и по мере старения масла, усталости цпг и т.д. В общем это целый комплекс условий.

По всей видимости, производитель сделал определенный среднестатический расчет, что в период гарантии (2-3 года) частота выхода из строя моторов не будет превышать 5% порог. Ну отремонтируют они несколько «невезунчиков», сославшись на плохой бензин или неправильную эксплуатацию еще и будут ерепенится, пока не подашь в суд.

Я хотел сказать, что они свои риски просчитали - «не слышу зла, не вижу зла»!

 

Зы

Я вот еще что подумал, все-таки определенный фактор риска зависит и от ОЧ бензина, логично, что и температура порога самовоспламенения у 98 должна быть выше и это тоже играет значительную роль, фракционный состав топлива (процентное содержание олефинов и ароматических углеводородов). Что еще важно, ну конечно температура на впуске (интеркулер), да и в целом эффективность системы охлаждения тоже наверняка играет свою роль.

Изменено 9 февраля 2016 пользователем skylander521

[roxi 476]

Что-то у меня такое подозрение, что эта присадка и есть молибден, посмотрите в ализах этих масел

 

его приличное количество 100-200, в других маслах (анализах) равенола их вроде вообще нет.

 

А какую молибденовую присадку чистую сейчас можно найти?

Хотя если честно, не сторонник присадок, уж лучше нормальное масло залить, в котором все сбалансировано.

 

Я точно также подумал.

Совет владельцам Turbo GDI - заливайте масло, в котором минимум молибдена 0.07 (70) и будет вам счастье.

Изменено 9 февраля 2016 пользователем roxi

[skylander521 378]

Я точно также подумал.

Совет владельцам Turbo GDI - pаливайте масло, в котором минимум молибдена 0.07 (70) и будет вам счастье.

Так минимум или наоборот? чтобы было больше, как писали выше - в результате многочисленных экспериментов установлено, что паразитный эффект lspi возникает при наличии кальциевого детергента в концентрацц от 0.1-0.2 (далее эффект не прогрессирует по мере увеличеня), а наличие молибденосодержащей присадки или zddp в концентрации от 0.07—1.2 нивелирует его.

Поэтому наоборот надо, но надо как. Я не сторонник добавления в товарные масла дополнительных присадок сторонних производителей, уж лучше сразу заводское товарное масло с молибденом лить!

 

Вы сами себе противоречите, посмотрите внимательно на вашу картинку с графиком зависимости вероятности эффекта lspi от концентрации молибдена! :-)

Изменено 9 февраля 2016 пользователем skylander521