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/

 

[blingo 122]

To avoid misunderstanding: I cannot imagine much of a missing link, I meant to say. As long as there can be enough repetition of initial Ca-havoc to cause everything else "in the long run" :-)

So, I expect that SPI / LSPI to be real. (I'd not necessarily be focussed entirely on Ca, be open for deposits contributing, and MMT and whatnot, but who'd ask me anyway?)

Изменено 5 марта 2024 пользователем blingo

[Аргентум 6 406]

47 минут назад, blingo сказал:

Ca

 

ну тут простое объяснение, которое я написал.

 

Не то, что даже важны эти таблицы -

 

 

хотя они важны.

 

Если ты понимаешь химию - ты сразу поймешь в чем дело. До прочтения той самой диссертации - я тоже читал разные теории. Но там все стало понятно.

 

В любом overbased soap есть карбонат. Реакция распада карбоната - эндотермическая, но поглощаемого тепла недостаточно, чтобы охладить частицу (мизерный фрагмент) до температуры отсутствия проблемы. Именно потому - и молибден и фосфор в помощь, именно потому и сухое масло - хуже.

Не смоченный (сухое современное масло 2009 года) карбонат Ca превращается в CaO , но не охлаждается достаточно. Дальше - встречая CO2 из EGR он просто становится свечой с температурой 1100+ (реакция CaO + CO2 серьезно экзотермическая).
Ты видел как выглядит реакция при 1000 градусах - когда на оксид CaO подают CO2? Я видел. Он вспыхивает буквально - начинает сиять из бледно красного - в белый, перегреваясь и давая «искру».

 

Формально и магниевое мыло - может дать схожий эффект, вот только он сильнее охлаждается (если считать моли золы) при распаде карбоната - и меньше нагревается при встрече с CO2. То есть почти не искрит.

 

Да - можно играть с минералками (несухими) маслами, молибденом и прочим - но пока ты не снизишь Ca мыло - ты не уберешь искрение.

Изменено 5 марта 2024 пользователем Аргентум

[blingo 122]

Скрытый текст

Артур, я не буду расспрашивать тебя. Я хотел помочь всем отпустить возможные идеи или инсинуации, которые немного кальция или что-то еще должно было бы обеспечить гораздо больше энергии. Знаете, так много фотографий массового распада.
Поэтому я просто думал, что акцент на бегство, несколько переводов в течение последовательных циклов, как ваш цитируемый рис уже имел его, в основном, должно помочь сосредоточиться на инициациях. Разумно разделять вещи, когда не все требуется, чтобы прийти к большому взрыву в рамках одного цикла.

 

Arthur, I'm not questioning yours. I meant to help all let loose on possible ideas or insinuations that bit of Calcium or whatever would need to provide much more energy. So many pics of massive meltdown, you know.

Therefore I merely thought the emphasis on run-away, multiple translations over consecutive cycles, like your cited pic basically already implied, should help focussing on the initiations. It's reasonable to separate things (two acts) when not everything is required to come to a big bang within one cycle.

 

Forget about mine. Just go on!

 

[Аргентум 6 406]

blingo Moritzchen, дружище, 

Скрытый текст

Google translate никак? У тебя беда - переводчик часто ) местные не поймут

 

[Гостомысл 26]

Я могу ошибаться, но результат теста на LSPI это число проявлений этого эффекта в единицу времени. Очень условно, чтобы получить допуск SP, эффект должен наблюдаться не более 100 раз в минуту. Если 99 - тест пройден. А эти условные 99 случаев могут получиться и для масла без обилия магния. А, к примеру, 88 без магния уже недостижимы, но для прохождения теста они и не нужны.

[IvanRND 3 033]

5 часов назад, Гостомысл сказал:

Я могу ошибаться, но результат теста на LSPI это число проявлений этого эффекта в единицу времени. Очень условно, чтобы получить допуск SP, эффект должен наблюдаться не более 100 раз в минуту. Если 99 - тест пройден. А эти условные 99 случаев могут получиться и для масла без обилия магния. А, к примеру, 88 без магния уже недостижимы, но для прохождения теста они и не нужны.

Единственного проявления LSPI хватит, чтобы уничтожить поршневую. 

Его природа до конца не ясна (окончательного ответа нет, почему одни движки подвержены данному явлению, а другие нет) и некоторые производители авто это пофиксили настройкой и изменением прошивки ЭБУ.

[torcon 83 795]

А мне кажется все давно изучено и понятно, если на простом языке, зольная окалина вспыхивает "по мимо кассы" и микровзрыв в поршневой. Просто после кальция, своя окалина - вспыхивает, после магния не вспыхивает. Заменяют кальций магнием, уменьшая его содержание, получили снижение вероятности LSPI. Это же Infineum объяснял на своем сайте в картинках. https://www.infineuminsight.com/en-gb/articles/lspi-and-lubricant-auto-ignition/

[Styler 2 576]

SAE20 когда-то говорил, что и рецептуры API SN без магния у грандов защищены от LSPI, ибо LSPI - огромный репутационный ущерб. Видимо, до массового появления три,иционных рецептур API SP,  были и другие методы борьбы. И в самом деле, много ли мы знаем случаев LSPI на маслах VW 504 или MB 229.51?

Изменено 11 июня 2024 пользователем Styler

[Павел-1966 2 302]

14 минут назад, torcon сказал:

А мне кажется все давно изучено и понятно, если на простом языке, зольная окалина вспыхивает "по мимо кассы" и микровзрыв в поршневой. Просто после кальция, своя окалина - вспыхивает, после магния не вспыхивает. Заменяют кальций магнием, уменьшая его содержание, получили снижение вероятности LSPI. Это же Infineum объяснял на своем сайте в картинках. https://www.infineuminsight.com/en-gb/articles/lspi-and-lubricant-auto-ignition/

Мне в этой статье понравилась эта картинка (публикую в переводе на русский). Старые двигатели живут себе и горя не знают. Новые, малообъёмные с завышенной удельной мощностью детонируют и разрушаются. Старый советский афоризм, что мы сами создаём себе проблемы чтобы потом их героически преодолевать теперь у буржуев во всей красе!

 

[Styler 2 576]

15 минут назад, Павел-1966 сказал:

Старый советский афоризм, что мы сами создаём себе проблемы чтобы потом их героически преодолевать теперь у буржуев во всей красе!

Без этого до сих пор бы на ослах передвигались

[знаток 6 845]

24 минуты назад, Павел-1966 сказал:

теперь у буржуев во всей красе!

Скоро и у нас так же будет. ))

[Гостомысл 26]

2 часа назад, IvanRND сказал:

Единственного проявления LSPI хватит, чтобы уничтожить поршневую. 

Его природа до конца не ясна (окончательного ответа нет, почему одни движки подвержены данному явлению, а другие нет) и некоторые производители авто это пофиксили настройкой и изменением прошивки ЭБУ.

Сомневаюсь. Иначе тест проводили бы по-другому.

[Павел-1966 2 302]

50 минут назад, Styler сказал:

Без этого до сих пор бы на ослах передвигались

Прогресс для человека, а не человек для прогресса! Что это за прогресс, ухудшающий реальные потребительские качества, в данном случае, автомобиля? Увеличивающий стоимость его эксплуатации, снижающий надёжность?

[Styler 2 576]

21 минуту назад, Павел-1966 сказал:

Прогресс для человека, а не человек для прогресса! Что это за прогресс, ухудшающий реальные потребительские качества, в данном случае, автомобиля? Увеличивающий стоимость его эксплуатации, снижающий надёжность?

 

В странах, в которых создаются эти двигатели, бензин стоит столько, что за сэкономленные на топливе благодаря использованию современных моторов деньги можно ещё один мотор купить

[Павел-1966 2 302]

Styler , так оно и стОит потому, что налогами до неба цену искусственно задрали. Наша олигархия нефтедобывающей страны у них дурной пример берёт, слава Богу, в меньшей степени. Но у нас и зарплаты в разы ниже. А прогресс, да, как в том анекдоте «во имя человека. И я даже знаю имя этого человека».  

Изменено 11 июня 2024 пользователем Павел-1966