LSPI: co należy wiedzieć

Co to jest LSPI?

LSPI (ang. Low Speed Pre-Ignition) to niepożądane zjawisko występujące podczas spalania. W szczególności, mieszanka paliwowo-powietrzna zapala się zbyt wcześnie, co powoduje nadmierne ciśnienie w cylindrach.

W wielu przypadkach LSPI może być słyszalny jako "hałas silnika". Co gorsza, LSPI może powodować poważne uszkodzenia. To sprawia, że jest to jedno z najważniejszych wyzwań współczesnej techniki silnikowej.

Co powoduje LSPI?

Aby zaspokoić globalne zapotrzebowanie na oszczędniejsze zużycie paliwa i mniejszą emisję spalin, producenci samochodów opracowali silniki benzynowe z turbodoładowaniem (zwane też doładowaniem). Silniki te mogą pracować przy niskich prędkościach obrotowych i wysokim momencie obrotowym. Ich większa gęstość mocy i lepsza sprawność pozwalają osiągnąć cele wyznaczone przez rynek, a w wielu krajach także przez ustawodawstwo.

Na przykład Ford i GM wprowadziły na rynek 3-cylindrowe silniki z doładowaniem o pojemności 1,0 l, które według doniesień mają podobną moc jak ich silniki czterocylindrowe o pojemności 1,6 l, a jednocześnie zapewniają o 20% niższe zużycie paliwa i mniejszą emisję CO2. Najlepszym wskaźnikiem ich sukcesu jest fakt, że każdego roku produkowane są miliony tych silników.

Jednak w silnikach tych pojawił się problem. Znany jako LSPI (ang. low-speed pre-ignition), czyli przedwczesne spalanie przed normalnym spalaniem inicjowanym przez iskrę. Można to rozpoznać po silnym, słyszalnym dla kierowcy odgłosie stukania.

Wiemy, że LSPI występuje w zmniejszonych silnikach, ale dokładna mechaniczna przyczyna LSPI jest nadal niejasna. Jedna z teorii mówi, że kropla oleju dostaje się do komory spalania przez otwór między tłokiem a ścianą cylindra, gdzie miesza się z paliwem i ulega zapłonowi. Inna teoria zakłada, że źródłem zapłonu są osady. Udowodniono, że obie sytuacje mają miejsce i nie wykluczają się wzajemnie.

Jakie są tego skutki?

Poza hałasem, LSPI może spowodować katastrofalne uszkodzenia już po kilku cyklach pracy silnika. Ponieważ w momencie wystąpienia LSPI tłoki i korbowody podnoszą się, są one szczególnie narażone na uszkodzenia. W skrajnych przypadkach dochodzi do uszkodzenia, a nawet pęknięcia pierścieni tłokowych, wygięcia korbowodów i uszkodzenia świec zapłonowych.

Dla producentów samochodów efektem działania LSPI jest ograniczenie możliwości wykorzystania pełnego potencjału silników z turbodoładowaniem do bardziej wydajnej pracy. Innymi słowy, LSPI stanowi wąskie gardło dla innowacji.

Jakie działania są podejmowane w tym zakresie

Co zatem może zapobiec LSPI? Badania nad tym procesem stanowią duże wyzwanie ze względu na niszczący charakter LSPI i jego przypadkowe występowanie. Istnieją jednak silne przesłanki, że skład środka smarnego może odgrywać kluczową rolę w ograniczaniu LSPI. Dostawcy dodatków przeprowadzili przełomowe badania w tej dziedzinie.

Na przykład: oleje z wyższym stężeniem wapnia wydają się zwiększać prawdopodobieństwo wystąpienia LSPI. Z drugiej strony, detergenty na bazie magnezu i związki molibdenu nie wydają się sprzyjać LSPI, a nawet je zmniejszają. 

Jednak naprawa LSPI nie jest tak prosta, jak usunięcie jednego składnika i dodanie innego - każdy składnik spełnia wiele funkcji, a zmiana składu zawsze oznacza zmianę działania środka smarnego na różnych poziomach.

W jaki sposób zapobieganie LSPI zostanie uwzględnione w specyfikacjach?

Przemysł środków smarnych nie ustaje w wysiłkach na rzecz opracowania sensownego testu silnika, który pozwoliłby zmierzyć wpływ składu środków smarnych na LSPI. Naszym celem jest opracowanie technologii środków smarnych nowej generacji, które położą kres występowaniu LSPI i umożliwią producentom OEM kontynuację prac nad silnikami oszczędzającymi paliwo i emitującymi niewielkie ilości zanieczyszczeń.

Przyszłe specyfikacje olejów już uwzględniają zapobieganie LSPI, a ILSAC GF-6 ma zawierać test silnika Forda wskazujący na zmniejszone prawdopodobieństwo wystąpienia LSPI.

Streszczenie:

• LSPI (ang. Low Speed Pre-Ignition) to niepożądane zjawisko występujące podczas spalania.
• Wiemy, że LSPI występuje w silnikach o zmniejszonej pojemności, ale dokładna mechaniczna przyczyna LSPI jest nadal niejasna.
• Oprócz hałasu w silniku, LSPI może powodować katastrofalne uszkodzenia już po kilku cyklach pracy silnika.
• Istnieją silne przesłanki, że skład smaru może odgrywać kluczową rolę w tłumieniu LSPI.
• Naszym celem jest opracowanie technologii środków smarnych następnej generacji, które położą kres LSPI i umożliwią producentom OEM kontynuację prac nad silnikami oszczędzającymi paliwo i emitującymi niewielkie ilości zanieczyszczeń.