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/

 

[mkuzminov 132]

15 часов назад, riffa сказал:

Какое количество кальция считается приемлемым для турбомотора с непосредственным впрыском?

Где то читал, пруфы предоставить не смогу, исследования на эту тему, там был такой расклад

Кальций до 1000 ppm не провоцирует lspi, рост от 1000 до 2000 пропорционально увеличивает количество случаев, от 2000 и выше рост останавливается или медленно растет

Магний "нейтрализует" такое же количество кальция...

Так если посмотреть масла на пакете SP, там как правило кальция 1000 ppm, если больше то все что выше 1000, перекрывается соответствующим количеством магния.

 

Еще хотелось бы добавить из наблюдений, у Форда моторы Экобуст дохли как мухи от lspi, в 2013 году вышла прошивка и рекомендации перейти на 5w-20, прошивку все залили а вот масло..., многие до сих пор катают или Форд Формулу, или Лукойл где кальция 3000 ppm и ничего.

[mihail026 4 783]

3 часа назад, mkuzminov сказал:

...и ничего...

Вся суть этой темы.

[avtosegment 4]

А почему бмв по этому lspi кипешь не наводит? Кальций 2500 в лл 01 5/30

[MuxauJI 1 374]

14 минут назад, avtosegment сказал:

лл 01

Скрытый текст

Древнее г**но мамонта

 

[avtosegment 4]

1 час назад, MuxauJI сказал:

  Скрыть содержимое

Древнее г**но мамонта

 

А другого не дано. С надписью бмв

[DmitryNov 33]

Поясните пожалуйста. Вот в этой статье вроде шло повествование о LSPI в турбированных двигателях, а потом раз и просто GDI. Из текста получается что все GDI даже не турбированные? Т.е. мой мотор тоже? Или все таки LSPI это только в турбированных GDI?

Вот вырезка из этой статьи и ссылка. "_https://www.mehanika.ru/informatory/publications/kolonka-mastera/lspi/"

"Теперь добавьте сюда противодавление от турбокомпрессора, и вы получите эффект ухудшенной продувки цилиндра плохо приготовленной топливной смесью. Поэтому нет ничего удивительного в том, что в двигателях с непосредственным впрыском моторное масло сильнее разбавляется топливом, чем в двигателях с распределенным впрыском!"

 

2. И еще вопрос почему это в моторах GDI масло сильнее разбавляется топливом? Или это опять же только Турбо GDI?

Изменено 30 октября 2023 пользователем DmitryNov

[SL1 3 960]

1 час назад, DmitryNov сказал:

Поясните пожалуйста. Вот в этой статье вроде шло повествование о LSPI в турбированных двигателях, а потом раз и просто GDI. Из текста получается что все GDI даже не турбированные? Т.е. мой мотор тоже? Или все таки LSPI это только в турбированных GDI?

Вот вырезка из этой статьи и ссылка. "_https://www.mehanika.ru/informatory/publications/kolonka-mastera/lspi/"

"Теперь добавьте сюда противодавление от турбокомпрессора, и вы получите эффект ухудшенной продувки цилиндра плохо приготовленной топливной смесью. Поэтому нет ничего удивительного в том, что в двигателях с непосредственным впрыском моторное масло сильнее разбавляется топливом, чем в двигателях с распределенным впрыском!"

 

2. И еще вопрос почему это в моторах GDI масло сильнее разбавляется топливом? Или это опять же только турбо GDI?

LSPI это для всех двигателей с высокой степенью сжатия.

[S_Andrey 213]

16.09.2023 в 11:24, mihail026 сказал:

Вся суть этой темы.

Не торопитесь с выводами. Моторы FB16DIT c пробегами 80-92000 км. Две штуки за месяц. Одинаково, у обоих дыры в блоках. Пока не разбирали, судя по всему детонация и отрыв шатуна. Обе машины сток, даже без прошивок, везде 5w30 какое именно владельцы не знают (что в сервисе залили), бензин АИ 100 с брендовых заправок. 

Вопрос "LSPI+наш бензин" может быть актуален, а для некоторых моторов очень актуален. 

[mihail026 4 783]

1 час назад, S_Andrey сказал:

Не торопитесь с выводами. Моторы FB16DIT c пробегами 80-92000 км. Две штуки за месяц. Одинаково, у обоих дыры в блоках. Пока не разбирали, судя по всему детонация и отрыв шатуна. Обе машины сток, даже без прошивок, везде 5w30 какое именно владельцы не знают (что в сервисе залили), бензин АИ 100 с брендовых заправок. 

Вопрос "LSPI+наш бензин" может быть актуален, а для некоторых моторов очень актуален. 

Представьте себе, какая была бы тишина, если бы люди говорили только то, что знают.

Не море топит корабли, а ветер.

[Itseasy 6 325]

16.09.2023 в 06:32, mkuzminov сказал:

был такой расклад

Кальций до 1000 ppm не провоцирует lspi, рост от 1000 до 2000 пропорционально увеличивает количество случаев

Есть тут на форуме чистый API SP:

HiTEC-11458_PDS.pdf

Там заявляется примерно 30% от лимита 100 % по тесту LSPI. Если почитать описание теста, то там четыре итерации (попытки) и берется среднее за четыре итерации. Лимит среднее значение не более 5. То есть за 4 итерации не более 20 в сумме. У Хайтека 11458 получается 30% от 20 - 6 явлений LSPI. К чему это я? Недавно "рассказали" про фуллсапс SP A3/B4 с кальцием более 1400 ррм и LSPI = 0.

Изменено 30 октября 2023 пользователем Itseasy

[mkuzminov 132]

16.09.2023 в 06:32, mkuzminov сказал:

Магний "нейтрализует" такое же количество кальция...

Так если посмотреть масла на пакете SP, там как правило кальция 1000 ppm, если больше то все что выше 1000, перекрывается соответствующим количеством магния.

 

3 часа назад, Itseasy сказал:

Недавно "рассказали" про фуллсапс SP A3/B4 с кальцием более 1400 ррм и LSPI = 0.

А магния сколько там?

[Itseasy 6 325]

5 минут назад, mkuzminov сказал:

А магния сколько там?

под 1000 ррм. Но магний нейтрален. От него просто ничего не происходит.

[mkuzminov 132]

8 минут назад, Itseasy сказал:

под 1000 ррм. Но магний нейтрален. От него просто ничего не происходит.

Магний нейтрализует кальций

[mkuzminov 132]

12 минут назад, Itseasy сказал:

под 1000 ррм. Но магний нейтрален. От него просто ничего не происходит.

"Наблюдалась прямая зависимость между концентрацией кальция и средним числом событий LSPI, подтверждающая, что кальций является промотором LSPI."

"В отличие от действия кальция, изменение концентрации магния мало влияло на возникновение LSPI, что означает, что магний мог быть либо нейтральным, либо гасителем."

 

https://www.infineuminsight.com/en-gb/articles/quenching-low-speed-pre-ignition/

[Itseasy 6 325]

33 минуты назад, mkuzminov сказал:

Магний нейтрализует кальций

как это?