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/

 

[Izb 1 716]

:facepalm:

Вы хоть иногда эту маркетинговую лапшу от Равенола с ушей-то снимайте. По информации от Infineum, натрий в присутствии кальция практически удваивает возникновение LSPI и никак не может быть использован для его противодействия:

 

 

Полный текст статьи:

http://www.infineuminsight.com/insight/nov-2016/quenching-low-speed-pre-ignition

 

Большое спасибо за отличные комментраии и ссылки. Как же приятно читать ваши посты! 

[torcon 64 492]

 

 

Вы хоть иногда эту маркетинговую лапшу от Равенола с ушей-то снимайте. По информации от Infineum, натрий в присутствии кальция практически удваивает возникновение LSPI и никак не может быть использован для его противодействия:

там не сказано какой натрий? Прочитал не встретил - натрий и все. Они могли испытывать сульфонаты натрия и получить двойную LSPI, а могли использовать салицилаты натрия.

[VAn12 2 294]

Именно про натрий такого не сказано, однако про кальций сказано, что различий в соединениях при оценке частоты возникновения LSPI нет, то есть статистической разницы в зависимости от типа соединения не выявлено. Скорее всего, это будет справедливо также и по отношению к натрию, иначе на тип соединения было бы прямое указание в тексте. Так что получается, не важно салицилаты это будут или сульфонаты, натрий,  в любом случае, в присутствии кальция существенно увеличивает риск возникновения LSPI :)

The impact of different types of detergents was also examined. There was no statistical difference between salicylate, phenate and sulphonate or between two different types of alkylate backbones on LSPI behaviour. This confirms calcium as a promoter, regardless of chemistry.

Изменено 2 марта 2017 пользователем VAn12

[uZot 31]

Давно слежу за этой веткой, хоть она пока для меня неактуальна, и в "турбо-теме" я профан, поэтому возникает вопрос - неужели такое явление как LSPI невозможно диагностировать до того момента, пока оно не привело к поломке? Ведь современный двигатель имеет датчики детонации, умеет определять пропуски зажигания, причём по каждому цилиндру, в конце концов воздействие силы, способной разрушить поршень, должно быть просто слышно?

[Gaffer 3 259]

Давно слежу за этой веткой, хоть она пока для меня неактуальна, и в "турбо-теме" я профан, поэтому возникает вопрос - неужели такое явление как LSPI невозможно диагностировать до того момента, пока оно не привело к поломке? Ведь современный двигатель имеет датчики детонации, умеет определять пропуски зажигания, причём по каждому цилиндру, в конце концов воздействие силы, способной разрушить поршень, должно быть просто слышно?

По-моем, эта тема с LSPI неактуальна для японских и некоторых северо-европейских моторов - по миллиону миль проезжают без ремонта при использовании рекомендуемого масла.

[uZot 31]

По-моем, эта тема с LSPI неактуальна для японских и некоторых северо-европейских моторов - по миллиону миль проезжают без ремонта при использовании рекомендуемого масла.

Прогресс не стоит на месте, и японцы и корейцы вовсю внедряют турбированные моторы в своих линейках, как пример - новая CR-V в США идёт с 1.5 турбо, новый Tucson тоже имеет "наддутую" версию. Поэтому загодя и решил разобраться в данной теме

[dimcher 80]

Так ежели до конца неясно, что к этому приводит. Толку от того, что ты распознаешь сам факт LSPI, если никак на него не повлиять? 

 

Вот есть мотор 1.4TSI турбо+компрессор печальноизвестный

https://vk.com/photo-56624114_456239109

это картина LSPI или нет?

Но моторы эти просто разваливаются поголовно, а другие вариации TSI ездят себе без подобных проблем и с большей форсировкой... 

 

Поэтому не думаю, что ВАГу тому же сильно интересно вкладываться в эту тему. Если бы все моторы сыпались, то пришлось бы...

[uZot 31]

Картинка по ссылке конечно жуткая... Но всё таки поршни так разрушаются наверное не от единственного случая LSPI, с этой проблемой похоже ездили и достаточно долго. Как ни один датчик этого не определил, и владелец не услышал... Грохот должен был стоять почище любого детонационного стука!

[Nordman 2 059]

Скорее банальный детон от топлива, сейчас такие наездники что распознать детон впринципе не могут потому что не знакомы с ним да и из-за хорошей современной шумки его и не слышно.

[uZot 31]

Я думаю, обычную детонацию перестали слышать из-за того, что блоки управления современных двигателей успешно её подавляют. Соответственно с ней мало кто знаком - лично я "вживую" тоже не слышал, только в записи на различных видео.

 

Как было сказано выше, с LSPI блок управления бороться не может - судя по всему, уменьшение угла зажигания от него не помогает. Но в таком случае должна появиться ошибка по датчику детонации, или вообще аварийный режим - блок решит что датчик неисправен, раз у.о.з. уменьшен до минимума, а сигнал всё равно идёт.

 

Всё таки аварийный режим, с ограничением по нагрузке, скорости и оборотам - неплохая альтернатива размолотой поршневой

Изменено 2 марта 2017 пользователем uZot

[dimcher 80]

Мне кажется LSPI бесполезно так подавлять. Они не возникает как детонация такт за тактом несколько раз, это разовое явление в конкретном цилиндре. Можно скорректироваться на время, затем вернуться к базовым параметрам и опять успешно его получить, разве нет? :) Датчик детонации срабатывает на вибрацию определенной частоты и амплитуды, LSPI же даст единичный пик, который датчик детонации не заметит вовсе. Как отличить этот пик от ударной нагрузки от проезда ямы? В итоге чтобы определять LSPI нужна куча других датчиков в камере сгорания, сами понимаете, что на обычном серийном автомобиле это будет непозволительная роскошь, вы захотите ее оплачивать?

[Mo Simpson 40]

Прочитал всю ветку про LSPI и сложилось некое понимание проблемы, хоть и субъективное, тем не менее, здесь упоминалось про масла снижающее данный эффект, думаю что такое: http://www.oil-club.ru/forum/topic/27423-valvoline-maxlife-5w-30-svezhee/ вполне может подойти. Кальций на низком уровне, есть молибден, фосфор и цинк практически в равном количестве. А не менее важное, как мне кажется, все элементы (фосфор-цинк-магний-кальций) практически в одинаковом соотношении

И кстати, смотрел данный ролик:

OPEL уже при проектировании этого мотора знали проблему LSPI (Knock) и, видимо, поставили форсунку вертикально не просто так. Однако, такие движки, судя по отзывам владельцев: https://www.drive2.ru/l/461345184483904670/ , а особенно это: https://www.drive2.ru/l/469000259314385824/ 

всё же имеют огромную тенденцию к LSPI.
P.S. Или же просто поршни говно

Изменено 22 марта 2017 пользователем Mo Simpson

[bogdan79 0]

Gm рекомендует новое масло  https://www.drive2.ru/l/476141037580976523/

[SiOG 703]

Gm рекомендует новое масло  https://www.drive2.ru/l/476141037580976523/

 

Этому допуску уже 2 года. Лукойл точно можно достать :)

[IliaP. 1 275]

Проанализировал масла на рынке в свете допусков VW504/507+ Dexos 2/1gen2-получается подходит только Mobil1 esp formula 5w-30. 

 

VW502/505+Dexos 2/1gen2 полно

 

GM/Opel/Vauxhall рекомендует -если нет обновленного GM в наличии, лить Mobil1 американский.

Изменено 17 июля 2017 пользователем IliaP.