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/

 

[Аргентум 6 319]

7 часов назад, Nonconfo сказал:

Вот зачем им на рубеже нулевых и десятых в Европе такое было нужно...

А так вообще, я вот это вспомнил, по теме магния

 

 

ты как-то хочешь увести )) от LSPI в сторону магния.

Заговора тут нет - магнием действительно решают проблему LSPI.

 

А может ты стал адептом идеи @bmwservice , что эвенты LSPI не способны разрушить поршень и риск выдуман?

 

Кстати. Я не уверен, что @bmwservice тут не ошибается. 

Хотя, если считать риск невысоким - может и не ошибается. Но я не вижу проблем, в общем, заменить часть мыло на магниевое и снизить общее содержание мыла (никакого смысла иметь 3000 нет, хотя эта цифра не самая страшная - как писал Саен).

[kap 652]

22 минуты назад, Аргентум сказал:

 

LSPI не способны разрушить поршень и риск выдуман?

 

Кстати. Я не уверен, что @bmwservice тут не ошибается. 

 

Тут же главный аргумент достаточно прост. После того, как Форд поменял программу управления на своем 2,0Экобуст (который во всех документах и является эталонным для исследований LSPI), то сие явление прекратилось. И ни одного достоверного случая с тех пор описано нигде не было. Блогеры и тик-токеры не в счет. И Форд вроде как от этого явления отказался, но на тот момент тема была раскручена, в заказные исследования влиты миллионы долларов, даже спец. масла (естественно по более дорогой цене) выпущены. И чтоб маркетологи после этого LSPI забыли??? Похоронили прибыль в песке??? 

[Аргентум 6 319]

28 минут назад, kap сказал:

Тут же главный аргумент достаточно прост. После того, как Форд поменял программу управления на своем 2,0Экобуст (который во всех документах и является эталонным для исследований LSPI), то сие явление прекратилось. И ни одного достоверного случая с тех пор описано нигде не было. Блогеры и тик-токеры не в счет. И Форд вроде как от этого явления отказался, но на тот момент тема была раскручена, в заказные исследования влиты миллионы долларов, даже спец. масла (естественно по более дорогой цене) выпущены. И чтоб маркетологи после этого LSPI забыли??? Похоронили прибыль в песке??? 

 

форд не заявлял LSPI как свою проблему.

Просто форд, как участник API/ILSAC и активный спонсор стендовых движков - именно его двигатели используются довольно часто (не только для Sequence IX). 

 

Ну тут просто так вышло, что первый тест на LSPI отрасли - сделали именно на этом фордовом движке (и сейчас это базовый тест, хотя есть и варианты). Но ноги всегда росли от VW. 

 

Кстати, swri для своей презентации 2010 использовали поршни от 3.5 V6 ecoboost. Что вообще похоже на фальсификацию, так как этот мотор не был в лабораторной практике:

 

https://www.swri.org/press-release/p3-consortium

 

^знаменитые скандальные фотки, сделанные «для объявления о проблеме осенью 2010»

 

( https://www.swri.org/field-collection/field-media-resources-fc/1171?width=500&height=500 )

 

Что касается «забытости» lspi - оно не только не забыто, но и развивается. В ILSAC GF-7 будет уже 2 теста на LSPI.

Изменено 4 марта пользователем Аргентум

[Nonconfo 1 408]

52 минуты назад, Аргентум сказал:

ты как-то хочешь увести )) от LSPI в сторону магния.

Не, lspi так lspi ) Я тут согласен с тобой, это на уровне рисков скорее, чем не неизменный спутник работы двигателя. Особенно учитывая, что их сделали чуть ли не главным маркетинговым инструментом целого поколения масел и с запасом купировали риски эти )

[Аргентум 6 319]

21 минуту назад, Nonconfo сказал:

Не, lspi так lspi ) Я тут согласен с тобой, это на уровне рисков скорее, чем не неизменный спутник работы двигателя. Особенно учитывая, что их сделали чуть ли не главным маркетинговым инструментом целого поколения масел и с запасом купировали риски эти )

 

 

в его ответе есть лабы, тут (в этой работе) они есть - 

 

https://www.osti.gov/servlets/purl/2076192

 

это (типа ORNL) ведущие гослабы в области энергетики. Почитай работу по ссылке ). Интересная по теме LSPI.

 

Возьмем упомянутый @SAE20 - Oak Ridge NL (ORNL) . А вот такие там были спикеры накануне - 

https://smmc.ornl.gov/blog/speaker/dr-terrence-terry-alger/

 

то есть, LSPI - это не гадкий утенок. Это хорошее имя (его придумали, кстати, в swri) и хороший проект. 

 

Почему все ушло в тестирование масел и топлива - ты же понимаешь?

 

Ну и реакцию от масла я тебе расписал, по детергенту ..

А да. И еще. Чем масло суше - тем скорее карбонат станет искрой )). 

 

Изменено 4 марта пользователем Аргентум

[Аргентум 6 319]

kap Nonconfo 

 

для наглядности - что такое Ca

 

 

[TCLmag 40]

3 часа назад, Аргентум сказал:

Кстати, swri для своей презентации 2010 использовали поршни от 3.5 V6 ecoboost. Что вообще похоже на фальсификацию, так как этот мотор не был в лабораторной практике:

Подробности есть? Выглядит, как фейк. 

[Аргентум 6 319]

1 час назад, TCLmag сказал:

Подробности есть? Выглядит, как фейк. 

 

фейк в каком смысле? Со стороны swri?

 

Подробности простые - те явления, что сейчас принято называть LSPI были заявлены в самом начале 2010 года. 

 

https://saemobilus.sae.org/content/2010-01-0355?tabType=references

 

В октябре 2010 swri дает явлению название - LSPI. И рассказывает на выставке детали (кратко) в рамках -

 

 

фотки этих поршней (что я давал) сняты как раз для этого мероприятия. 

 

До этого уже заявлен условный консорциум для борьбы.

SWRI - ключевая лаба API (одна из двух).

 

подробное описание выходит в 2011 -

 

https://saemobilus.sae.org/content/2011-01-0342/

 

К проблеме сразу подключаются все - Ford, Toyota (фамилии известные - типа Hirano и других, кто командирован от этих производителей в ILSAC), четверка присадочников. Все берутся за дело и весь 2011-12 занимаются проблемой. 

 

Но сами фотки, возможно, не имеют отношения к lspi и действительно фейк.

Это же самая популярная тачка в США - трак форда и его мотор V6 3.5. 

Возможно просто взяли «гарантийные» поршни у форда.. не вникая что это и сделали фотки к выставке.

 

Изменено 4 марта пользователем Аргентум

[TCLmag 40]

17 минут назад, Аргентум сказал:

Это же самая популярная тачка в США - трак форда и его мотор V6 3.5. 

Возможно просто взяли «гарантийные» поршни у форда.. не вникая что это и сделали фотки к выстав

Как можно понять, что это поршни от v6 3,5?

[Аргентум 6 319]

17 минут назад, TCLmag сказал:

Как можно понять, что это поршни от v6 3,5?

 

тут видно их

 

 

 

 

Изменено 4 марта пользователем Аргентум

[Normet 4 840]

17 часов назад, Аргентум сказал:

Почему это стали связывать чаще? - GDI усугубило риск того, что частица мыла и CaCO3 попадет в топливо, "сгорит" и выдаст перегретую частицу CaO.

Скорее массовое появление фазовращателей.

Когда на двигателе внешняя система EGR - выхлопные газы проходят через жидкостный охладитель и остывают, причём достаточно сильно, практически до температуры ОЖ.

Когда EGR стали реализовывать "внутренний", путём перекрытия фаз ГРМ на определённых режимах - выхлопные газы уже не проходили через охладитель EGR, а просто "перелетали" из одного цилиндра в другой, с соответствующей температурой.

Хотя может прямой впрыск тоже свою лепту вносить - впускные клапаны прилично горячее, чем при распределённом впрыске + там со временем шуба налёта - может работать как нечто "тлеющее" и являться дополнительным инициатором.

[Аргентум 6 319]

5 минут назад, Normet сказал:

Скорее массовое появление фазовращателей.

Когда на двигателе внешняя система EGR - выхлопные газы проходят через жидкостный охладитель и остывают, причём достаточно сильно, практически до температуры ОЖ.

Когда EGR стали реализовывать "внутренний", путём перекрытия фаз ГРМ на определённых режимах - выхлопные газы уже не проходили через охладитель EGR, а просто "перелетали" из одного цилиндра в другой, с соответствующей температурой.

Хотя может прямой впрыск тоже свою лепту вносить - впускные клапаны прилично горячее, чем при распределённом впрыске + там со временем шуба налёта - может работать как нечто "тлеющее" и являться дополнительным инициатором.

 

теория Ca (с доказанной экзотермией образования карбоната и перегревом образования оксида - при недостаточной эндотермии в балансе) сейчас превалирует.

 

GDI - само собой, ведь капля мыла должна попасть в топливо, чтобы были те реакции, что я написал 

 

Ну а регистрация - все только подтверждает -

 

Изменено 4 марта пользователем Аргентум

[Normet 4 840]

Аргентум я о том, что ты упираешься в прямой впрыск, как первопричину явления, только это явление возникло сильно позже после того, как первые моторы получили прямой впрыск топлива.

Я же больше склонен думать о том, что температура выхлопных газов на впуске кратно различается при "внешнем" и "внутреннем" механизмах реализации EGR и как раз все турбо-перделки, на которых и начали регистрировать LSPI как раз начали оснащать фазорегуляторами.

Плюс сам по себе впрыск топлива стал осуществляться не по классическому циклу, а хрен пойми как, в разных фазах движения поршня.

[TCLmag 40]

24 минуты назад, Аргентум сказал:

тут видно их

2.0 Экобуст, поршень.  

[Аргентум 6 319]

12 минут назад, TCLmag сказал:

2.0 Экобуст, поршень.  

 

это не он.

Я же дал видос )

 

Вот фотка для выставки (2010 swri) -

 

 

вот фотки из видоса -

 

 

 

а вот фотки просто с сайта запчастей -

 

 

 

это 3.5 явно