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]

DI - Detergent Inhibitor

Оффтоп

Какой облом! :(

Изменено 9 февраля 2016 пользователем skylander521

[GVA 1 101]

 

 

Все же непосредственный впрыск подразумевает послойный впрыск, иначе как тогда ворсунка выбивает масло для детона когда сжимается только воздух.

Не только воздух.

Масло попадает в камеру сгорания через систему вентиляции картера.

Понижая тем самым детонационную стойкость смеси.

Т.е. нарушение подвижности колец (масложер через вентиляцию картера) - это опасно.

[Mr.Zmi 2]

Теоретически, если верить этому http://fuelsandlubes.com/digital/fli/2013-Q3/index.html#/42/ исследованию, то в группе риска пакеты с содержанием кальция от 0.1-0.2% (1000-2000)

Но эффект нейтрализуется, если МО или ZN - 0.07-0.15% (700-1500)

вот и смотрите: цинка там 1108 (0.11%), молибдена нет, а кальция по верхней планке 2824 (0.2%) - 824 не считается уже

 

Но это теоретически!

А как же Фосфор? Он разве не участвует в нейтрализации Кальция?

 

Подобрали себе масло под Экобуст?

Mobil Х1 что то не хочется - ездил я на нем. Мотор туповат и расход есть небольшой. На др. маслах расхода не было, кроме масла первой заливки, но это возможно момент притирки...

[skylander521 378]

А как же Фосфор? Он разве не участвует в нейтрализации Кальция?

 

Подобрали себе масло под Экобуст?

Mobil Х1 что то не хочется - ездил я на нем. Мотор туповат и расход есть небольшой. На др. маслах расхода не было, кроме масла первой заливки, но это возможно момент притирки...

Вообще-то про Фосфор там ни слова. 

Оффтоп

Это я сначала не разобрался

[skylander521 378]

Mobil Х1 что то не хочется - ездил я на нем. Мотор туповат и расход есть небольшой. На др. маслах расхода не было, кроме масла первой заливки, но это возможно момент притирки...

Оффтоп

Ну это уже ваше дело, что для вас - "думайте сами, решайте сами"!

Изменено 9 февраля 2016 пользователем skylander521

[power1 33 219]

Цитата

Явление Low Speed Pre Ignition (LSPI) и влияние моторных масел на него.

 

это явление является следствием далеко не только от влияния масел -

 

http://www.ukintpress-conferences.com/uploads/SPEX12/Day1_6_Rik_Alewjinse.pdf

 

вот и хочетсся спросить "умельцев" глушащих EGR и рекомендующих масло с высоким TBN - не сами ли они подталкивали двигатель к разрушению?

[skylander521 378]

Все же непосредственный впрыск подразумевает послойный впрыск,

 

Кстати у меня на атмо счётчик пропусков тоже elm ловит паразитные, которых реально нет.

Обращаю внимание, что данный режим (послойный впрыск) сейчас есть не на всех DISI моторах! (на CAXA кажется есть)

 

Откуда вы знаете, что они паразитные? Вы знаете принцип, как все это работает - датчик коленвала считает частоту вращения и если в определенный момент зажигания какого-то цилиндра происходит резкое изменение (скачок) частоты, то в ЭБУ прописывается событие - пропуск в таком-то цилиндре. А при LSPI наверняка должно происходить аномальные динамические явления, что неминуемо должно сказываться на частоте датчика ДПКВ.

Изменено 9 февраля 2016 пользователем skylander521

[skylander521 378]

У меня кстати вообще knock sensor закрыт протоколом, и его не увидеть сканером, только косвенно по углам отката. Так что ещё вопрос что там на MPS пытались увидеть и не увидели.

 

Еще раз подробнее, что-то не понял вашего вопроса?

Изменено 9 февраля 2016 пользователем skylander521

[Oilfan 115]

Penske,

 

Ну и каков объем этого двигателя?

3,6л?

Изменено 9 февраля 2016 пользователем Oilfan

[Oilfan 115]

Зарегался, увидев эту тему)

Авто Mazda 3 MPS gen1 рестайлинг, двигатель L3-VDT MZR 2.3 DISI Turbo, тнвд, непосредственный впрыск, все как полагается.

Масло: всегда декселия 5w-30, замена каждые 5000км.

 

Компрессия на пробеге 195500км: 13-10-13-13

Ликдаун тест: 7% - 70% - 15% - 14%

Эндоскоп показал оплавление поршня во 2 цилиндре рядом со стенкой и мелкую шершавость поверхности от детона. (при нагрузке детона не было ни разу, вот прям ни единого - постоянно мониторю)

Приехали, в общем)

 

На днях удалось записать лог с LSPI, думаю, будет интересно посмотреть (внизу можно выбирать параметры для отображения):

http://datazap.me/u/alyabiev/31012016-safe-cruise-mafcal?log=0&data=1-2-9-13&zoom=2284-2716

 

Попутно спрошу: заказал новый лонгблок от gen2, что ж туда лить то теперь с этим детоном?)

А как нибудь чувствовалось это LSPI, может перебой, толчок, удар во время движения?

[alyabiev 0]

 

 

А как нибудь чувствовалось это LSPI, может перебой, толчок, удар во время движения?

 

Всегда по-разному выходило. В момент записи этого конкретного лога ничего в поведении машины не изменилось. В других случаях иногда чувствуются одиночные толчки. Просто дернет разок (как пропуск зажигания) и прекратится все. При этом чек не начниет моргать, как моргал бы в случае пропуска)

[skylander521 378]

 

 

 

 

Всегда по-разному выходило. В момент записи этого конкретного лога ничего в поведении машины не изменилось. В других случаях иногда чувствуются одиночные толчки. Просто дернет разок (как пропуск зажигания) и прекратится все. При этом чек не начниет моргать, как моргал бы в случае пропуска)

 

Чек начинает моргать, когда катушка неисправна (искрит, коротит на массу или плохой контакт). А постоянно чек по пропускам зажигается, когда превышен определенный порог (накопилось больше 100 за расчетный период - на тебе чек, не появилось в другой раз, чек погас).

Изменено 9 февраля 2016 пользователем skylander521

[skylander521 378]

иногда чувствуются одиночные толчки

Одиночные толчки у меня на 95 от Лукойла были на холостых, но это может быть еще и бензин с присадками плохо горит и засирает свечи угольным нагаром, хотя как знать, но если бы это был LSPI я думаю что движок  не проработал бы и нескольких минут.

На 98 Газпрома и Лукойла двигатель работает ровно без перебоев.

Изменено 9 февраля 2016 пользователем skylander521

[alyabiev 0]

 

 

Одиночные толчки у меня на 95 от Лукойла были на холостых, но это может быть еще и бензин с присадками плохо горит и засирает свечи угольным нагаром, хотя как знать, но если бы это был LSPI я думаю что движок долго бы не проработал, бы и нескольких минут.

На 98 Газпрома и Лукойла двигатель работает ровно без перебоев.

На холостых нагрузка слишком мала, этого эффекта не будет.

Заправляюсь исключительно Shell V-Power Racing 98 (он же - VP-Racing 98)

[Oilfan 115]

Это проблема раннего воспламенения в GDI моторах турбированных. Поршень идёт вверх, а ему навстречу бабах! Нам показывали на обучении в Германии на RAVENOLe анимацию как и почему это происходит. Это учтено в рецептурах RAVENOL EFE 0W-16, RAVENOL ECS 0W-20, RAVENOL SFE 5W-20.

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.