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/

 

[dimcher 80]

Слушайте, а почему этот супер-взрыв не разрушает клапана? Свечи? Он же не направленный какой-то, расширение резкое должно во все стороны идти. Еще один довод в пользу к тому, что поршень-то разрушается не из-за непосредственного воздействия ударной волны, а из-за вероятного подклинивания у ВМТ? Может ли он из-за эффекта LSPI произошедшего где-то вблизи стенок цилиндра наклониться немного, но достаточно, чтобы подклинить? 

[dimcher 80]

Усталостные разрушения все-таки иначе выглядят. Если зарождается трещина, она прорастает, и потом уже непосредственно лавинообразное разрушение из-за ослабшего сечения. Так вот должна быть видна граница усталостного роста трещины и быстрого разрушения:

 

http://eam.su/3-3-vidy-razrushenij-i-izlomov.html

 

Вообще надо материаловедам на исследование отдать такие поршни, а не гадать. Думаю под микроскопом вполне смогут понять механизм разрушения - усталостный или ударный

[саныч 196]

 

LSPI суть разновидность калильного зажигания, а эта аномалия в первую очередь опасна большими термическими нагрузками

Абссолютно почти в точку, термические там ни о чем, (см выше фото - как били кувалдой наотмашь)

взрыв в момент конца наполнения, те детонация, догадайтесь от чего? От "огарков" торчащих на поршне, те депозитов и тд,

откуда они берутся? - зольность масла и качество бенза.

как минимизировать эффект? - см выше + прожигать иногда. 

Изменено 26 мая 2016 пользователем саныч

[саныч 196]

Немаслофан сказал(а) 27 Май 2016 - 05:17:

В момент конца сжатия

Поставить датчики, улавливающие вибрации соответствующих частот.

Но еще проще уменьшать давление наддува при малых частотах вращения КВ, либо изменить алгоритм работы АКПП чтобы мотор внатяг не работал

Спасибо, это и имел ввиду, 

По второму - они же ставят дачики для стандартных условий работы, от момента 1 и до момента 2 и при зажигании ОТ СВЕЧИ.

Моделируют в компе. В компе "огарков" не заложено, там стандартные условия работы прописаны.

 

зы - на моем авто (первая малолитражка такого плана) 1,6 л , я шкурой и ушами слышал (тонкий слух может) эту детонацию не раз,

она проступала на низах с полной тягой и невнятно, при том что авто тянул уверенно и тд,,

менял коробку на спорт режим или в ручную, прожигал на повышенных оборотах и затем это все уходило.

 

Кстати эту детонацию при тошнящих режимах езды замечал на всех авто всех производителей, (было немало),

на этих новых тфсай и тд видимо острее проявляется ( 180лс с 1,4 л к примеру??)

[саныч 196]

1-Датчику фиолетово от чего зажигание,

2-почему-то этим путем не идут, а вместо этого изобретают новые сорта масла, что наводит на некоторые мысли 

1- Как так получается что я ловлю а датчик нет?? 

был мот гипербайк, на нем сразу отсекалось электронникой, появлялось и "отрезалось", те хрюк и и все, доли секунды,

На машинах это по вялой как-то работает.

На с-шке (щас езжу) это слышно было в Сочи ехал по перевалам в потоке, в гору на низах тянет и гремят эти взрывы, и один хрен тянет машина, - на ручную - обороты - прожег - прошло сразу, было не раз и методика - сжигать нагар в горшках надо.

 

зы - у меня тонкий слух и я старый водила

 

2- детонация от "огарков" кот в тч от масла( в европе на 90 проц от этого зависит), 

то есть ищут масло и подешевле и без огарков, балланс скажем минералка/кряки/гтл - присадки - эстеры/алкилнафталины и чтоб подешевле было.

Эстеры скажем огарков не оставляют(оставляют меньше) но они дороже чем АН,

Помимо этого зеркало (в новых моторах) цилиндра очень тонкое, крупинка попала и досвидос цилиндр,

Им нужен балланс между ценой, качеством, и ясен перец наваром, те прибылью, и еще что б моторы ездили подольше. 

Изменено 26 мая 2016 пользователем саныч

[torcon 64 493]

Не надо все разрушения приравнивать к LSPI.

 

Вот у человека поршень треснул на дизельном Prado 1KD-FTV пополам. Ровной трещиной. Тоже LSPI? 

 

нет - тойота признала в Toyota Service Bulletein что это "недостаточная прочность поршня" - брак. 

 

Что каждый треснувший поршень теперь будем здесь показывать и пугать публику медведем на цепи? Да бросьте

[саныч 196]

 ЭБУ не сразу гасит детонацию, а дает движку некоторое время подетонировать. Насколько долго дает зависит от заложенной программы. Ибо, как это не удивительно звучит для непосвященных в сие таинство, непродолжительная работа с детонацией мотору полезна.

Уточню, продолжительная и ее тяжело просечь/услышать - на низах, полной тяге и потрескивание как детонация, не на доли секунды, а весь подъем может постукивать, и оо-чень тихо, ее трудно услышать. ЭБУ ее не ловит. 

выход описал выше, не слышу и не слушаю ее больше, подкручиваю мотор иногда, экто лью через раз.

Изменено 27 мая 2016 пользователем саныч

[swen 4]

Я только на нём и езжу,у меня нагара никогда не будет?На турбопукалке пока не заглядывал,но на атмосфернике глядел в свечной колодец,нагара хватало,хотя катал только экто.Даже проволочкой царапал нагар тихонько.Особенно при постоянной езде по городу.

Изменено 27 мая 2016 пользователем swen

[саныч 196]

Я только на нём и езжу,у меня нагара никогда не будет?На турбопукалке пока не заглядывал,но на атмосфернике глядел в свечной колодец,нагара хватало,хотя катал только экто.Даже проволочкой царапал нагар тихонько.Особенно при постоянной езде по городу.

Прожигай иногда, когда позволяет, спорт режим или езда пободрее. Экто все больше спасает топливную,

за концом форсунки и далее только выжигать подкручивая и подвваливая иногда.

Изменено 27 мая 2016 пользователем саныч

[power1 33 219]

что-то тут все смешали в кучу - и калильное зажигание, и детонационное горение, и даже пользу от такого сгорания,

нужно во первых определить понятия - калильное зажигание (преждевременное воспламенение) это поджиг (химическая реакция) от горячих чaстей или отложений в цилиндре и аномальное горение смеси ДО принудительного воспламенения эл. свечой,

общепринятое понятие детонация подразумевает аномальное горение смеси после поджига эл. свечой,

Low Speed Pre Ignition (LSPI) же основывается на самовозгорании при сочетании определенных химических элементов в условиях большого давления и (относительно)  малой скорости поршня, когда бывает достаточно времени для образования гидроперекиси – нестойкого органического соединения, получающиегося в результате окисления молекул углеводородов при соответствующих температуре и давлении,
и если превышенна критическая масса то происходит самовозгорание с элементами аномального (детонационного) сгорания смеси,

поэтому и ведутся поиски таких хим. элементов в маслах и топливе которые запрудняют образование критического уровня пероксидов,

такое мое мнение

[power1 33 219]

Я бы выразился так: LSPI это вид калильного зажигания, возникающего в бензиновых турбомоторах при малых и средних оборотах КВ.

Кратко, по сути и без гаданий.

 

а технические сотрудники Afton также не гадают, они утверждают что LSPI  возникает в турбодвигателе с прямым впрыском где немаловажную роль играет и положение топливной форсуки и т.д.

 

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

 

Может возникать и после искры - наз. последующее калильное зажигание

 

может возникнуть и в катализаторе, только это не "преждевременное воспламенение" уточненное мной специально для ушлых коллег ищющих неправильно поставленную запятую

[power1 33 219]

видимо мой ум еще молод - не дошёл

 

 

в этом плане я воздержусь от комментария

В шапке ветки автор топика смешивает калильное зажигание с детонацией, выходит нелепеца

 

 

так и понятно, технические специалисты Aftonа умом не блещут

 

""Зажигание тлеющим нагаром возникает при переходе двигателя с режима малых нагрузок, способствующих накоплению нагара в камере сгорания, на режим больших нагрузок, способствующих устранению нагара. Отделяющиеся при этом раскаленные частицы нагара являются инициаторами воспламенения смеси. В результате увеличиваются скорость распространения пламени, температура и давление в камере сгорания, жесткость работы двигателя. ...

Особенностью зажигания тлеющим нагаром является его взаимодействие с детонацией. Детонационные волны механическим путем снимают нагар со стенок камеры сгорания, вызывая тем самым калильное зажигание. Вследствие происходящего при этом увеличения скорости сгорания смеси детонация прекращается, а затем вновь начинается после выноса частиц нагара. Это явление периодически повторяется и поэтому носит название перемежающейся детонации.""

[power1 33 219]

В этом плане я воздержусь от комментария.

 

А то, что вы процитировали, практически слово в слово воспроизводится в этой книге

 

воздержитесь, это отсюда -

 

 

Есть лишь одно но: никто не пишет, что LSPI сродни перемежающейся детонации

 

есть еще другое НО - эти тупые AFTONцы посмели говорить о различной природе возникновения преждевременного воспламенения, чем привели в негодование некоторых коллег из OIL клуба

 

В шапке ветки автор топика смешивает калильное зажигание с детонацией, выходит нелепеца

 

но я предлагаю ссылку на молодость принять в оправдание

[power1 33 219]

рекомендую прочесть, получите огромную пользу

 

 

не сомневаюсь - вам принесет, мне это уже не интересно, на сегодняшний день имеются более продвинутые работы nо изучению сгорания смеси с помощю оптически "прозрачного" двигателя в том числе и с прямым впрыском

 

https://duepublico.uni-duisburg-essen.de/servlets/DerivateServlet/Derivate-22664/Kallmeyer_Diss.pdf

 

http://www.emitec.com/fileadmin/user_upload/Bibliothek/Vortraege/5tes_dresdener_motorenkolloquium_5_6_06_2003.pdf

 

http://www.iap.tu-darmstadt.de/fileadmin/nlq/theses/Masterthesis_Frank_B%C3%BCchler.pdf

 

и т.д.

[skylander521 378]

В этом плане я воздержусь от комментария.

А то, что вы процитировали, практически слово в слово воспроизводится в этой книге

 

Есть лишь одно но: никто не пишет, что LSPI сродни перемежающейся детонации

Спасибо, читаю!

LSPI сродни процессу самовоспламенения, т.е. при определенном давлении в камере сгорания (высокие нагрузки) и смешении с капельками масла, выбиваемые струей непосредственного впрыска из межпоршневого пространства, содержащих критическую концентрацию кальциевого детергента, являющимся по сути катализатором лавинообразно ускоряющейся реакции окисления, приводящей в конечном итоге к самовоспламенению. И здесь возникает не сколько ударная волна, а аномальное противодавление, направленное в противоположную сторону движения поршня, вызывая динамические усталости в наиболее слабых местах прочности поршня и шатунах (иногда гнет шатуны).

Здесь нет взрыва как в детонации, здесь мы имеем дело с самоподжигом, но при очень высокой противонагрузке, поэтому последствия столь разрушительны.

т.е. LSPI по сути - неправильное зажигание, т.е. точно так же как если слишком раннее зажигание от свечи и возникает оно (его очаг)  опять же в неправильных зонах цилиндра.

 

Я просто не понимаю, в чем предмет обсуждения.

Эффект LSPI это совершенно доказанное явление и известны его основные причины. как, чего, откуда.

Способы борьбы с ним тоже известны их как минимум два: 1 - не допускать попадания в зону риска возникновения путем правильной настройки карт ЭБУ и 2 - использование ГСМ, минимизирующих риск возникновения эффекта.

Все!

 

Если конечно вам интересна физика и химия процесса самовоспламенения через смешение с кальциевым детергентом, то давайте по изучаем, для этого нужно много умных книжек читать, одна из них, то, что вы указали выше. Спасибо!