jerseyAdmin
Administrator
- Samochód
- Kia Ceed CD 1.4 T-GDI
Autor: @jerseyAdmin
Źródła:
Alexander Michlberger, Michael Sutton [The Lubrizol Corporation]
LSPI Durability, a Study of LSPI over the Life of a Vehicle (doi:10.4271/03-11-01-0002)
Michael Clifford Kocsis, Thomas Briggs, Garrett Anderson [Southwest Research Institute]
The Impact of Lubricant Volatility, Viscosity and Detergent Chemistry on Low Speed Pre-Ignition Behavior (doi: 10.4271/2017-01-0685)
Kristin A. Fletcher, Lisa Dingwell, Kongsheng Yang, William Y. Lam, Jeremy P. Styer [Afton Chemical Corporation]
Engine Oil Additive Impacts on Low Speed Pre-Ignition (doi: 10.4271/2016-01-2227)
Kosuke Fujimoto, Minoru Yamashita, Satoshi Hirano, Katsuyoshi Kato, and Izumi
Watanabe [Toyota Motor Corp.]
Koki Ito [Idemitsu Kosan Co., L]
Engine Oil Development for Preventing Pre-Ignition in Turbocharged Gasoline Engine (doi: 10.4271/2014-01-2875)
Andrew Ritchie, Doyle Boese, and Anne W. Young [Infineum USA LP]
Controlling Low-Speed Pre-Ignition in Modern Automotive Equipment
Part 3: Identification of Key Additive Component Types and Other Lubricant Composition Effects on Low-Speed Pre-Ignition (doi: 10.4271/2016/01/0717)
Arthur Andrews, Raymond Burns, Richard Dougherty, Douglas Deckman, and Mrugesh Patel [ExxonMobil Research & Engineering]
Investigation of Engine Oil Base Stock Effects on Low Speed Pre-Ignition in a Turbocharged Direct Injection SI Engi (doi: 10.4271/2016-01-9071)
LSPI - podstawowe informacje
Co to jest
Zjawisko LSPI (Low Speed PreIgnition) polega na przedwczesnym zapłonie mieszanki paliwowo-powietrznej. Generuje to wysokie i nieprzewidziane konstrukcją fale nadciśnienia które negatywnie wpływają na elementy silnika, głównie tłoki. Występuje najczęściej w silnikach z wtryskiem bezpośrednim oraz turbodoładowanie: bezpośrednie rozpylenie paliwa pod wysokim ciśnieniem oraz wysokie ciśnienie wtłaczanego powietrza sprzyja występowaniu LSPI. Jednak możliwe jest wystąpienie tego zjawiska także w silnikach wolnossących z wtryskiem pośrednim a nawet gaźnikiem, jest to jednak znacznie mniej prawdopodobne, zwłaszcza w konstrukcjach europejskich i azjatyckich.
Co je powoduje
Badania wskazują na dwa możliwe mechanizmy powstawania LSPI: związany z rozpylonymi drobinkami paliwa lub oleju oraz z gorącymi depozytami które odrywają się od powierzchni tłoka na niskich obrotach i przy wysokim obciążeniu (drgania) i wywołują przedwczesny zapłon paliwa. W wypadku oleju, co nas tutaj najbardziej interesuje, głównymi winowajcami są dodatki czyszczące (detergenty) oraz przeciwutleniacze których skład może sprzyjać zarówno powstawaniu zanieczyszczeń na powierzchni tłoka jak również możliwości detonacji przed powstaniem iskry. Co ciekawe, wraz ze wzrostem przebiegu na oleju szansa na wystąpienie LSPI, po początkowym wzroście zaczyna spadać.
Sposoby zapobiegania
Uogólniając jest parę sposobów zapobigania LSPI, zależnie od jego rodzaju.
Składniki olejów wpływające na LSPI
Normy olejowe a LSPI
W zależności od normy jaką są oznaczone, oleje mogą mieć różny wpływ na zjawisko LSPI. Wbrew pozorom "stare i dobre" oleje FullSAPS wykazują zdecydowanie negatywny wpływ na to zjawisko.
W tabeli niżej widać porównanie olejów 0W-20 w różnych normach oraz jednego 0W-30. Są różnice w poziomach dodatków, ale jak widać najlepiej wypadł, z olejów referencyjnych olej z normą ACEA C2, najgorzej stary olej z normą API SM. Warto także zwrócić uwagę na produkty referencyjne A i B czyli oleje w lepkości 0W-20, ale z różbymi normami. Ten z nowszą (API SN) wypada ponad 50% lepiej niż olej mający identyczne poziomy istotnych pierwiastków, ale z normą API SM. Tabel także dobrze pokazuje wpływ fosforu i molibdenu w korelacji do wapnia.
Poniżej przykład formulacji testowanych względem wymogów normy ACEA C2 dotyczących czystości silnika oraz oszczędności pod kątem zastosowanych modyfikatorów lepkości oraz detergentów przy jednoczesnym niskim poziomie występowania LSPI. Jak widać proces nie jest taki łatwy, jakby się mogło wydawać.
Lepkość oraz rodzaj bazy olejowej
Jeżeli chodzi o LSPI to sam rodzaj baza olejowa jako taka praktycznie nie ma wpływu na zjawisko LSPI. Zarówno grupa I jak i PAO zachowują się podobnie. Znaczący wpływ ma natomiast lepkość bazy olejowej. Bazy mające wysoką lepkość w 100 stopniach Celsiusza zwiąkszają szansę wystąpienia LSPI bez względu na to o jakiej bazie mówimy - PAO wypada tak samo źle jak grupa I.
Źródła:
Alexander Michlberger, Michael Sutton [The Lubrizol Corporation]
LSPI Durability, a Study of LSPI over the Life of a Vehicle (doi:10.4271/03-11-01-0002)
Michael Clifford Kocsis, Thomas Briggs, Garrett Anderson [Southwest Research Institute]
The Impact of Lubricant Volatility, Viscosity and Detergent Chemistry on Low Speed Pre-Ignition Behavior (doi: 10.4271/2017-01-0685)
Kristin A. Fletcher, Lisa Dingwell, Kongsheng Yang, William Y. Lam, Jeremy P. Styer [Afton Chemical Corporation]
Engine Oil Additive Impacts on Low Speed Pre-Ignition (doi: 10.4271/2016-01-2227)
Kosuke Fujimoto, Minoru Yamashita, Satoshi Hirano, Katsuyoshi Kato, and Izumi
Watanabe [Toyota Motor Corp.]
Koki Ito [Idemitsu Kosan Co., L]
Engine Oil Development for Preventing Pre-Ignition in Turbocharged Gasoline Engine (doi: 10.4271/2014-01-2875)
Andrew Ritchie, Doyle Boese, and Anne W. Young [Infineum USA LP]
Controlling Low-Speed Pre-Ignition in Modern Automotive Equipment
Part 3: Identification of Key Additive Component Types and Other Lubricant Composition Effects on Low-Speed Pre-Ignition (doi: 10.4271/2016/01/0717)
Arthur Andrews, Raymond Burns, Richard Dougherty, Douglas Deckman, and Mrugesh Patel [ExxonMobil Research & Engineering]
Investigation of Engine Oil Base Stock Effects on Low Speed Pre-Ignition in a Turbocharged Direct Injection SI Engi (doi: 10.4271/2016-01-9071)
LSPI - podstawowe informacje
Co to jest
Zjawisko LSPI (Low Speed PreIgnition) polega na przedwczesnym zapłonie mieszanki paliwowo-powietrznej. Generuje to wysokie i nieprzewidziane konstrukcją fale nadciśnienia które negatywnie wpływają na elementy silnika, głównie tłoki. Występuje najczęściej w silnikach z wtryskiem bezpośrednim oraz turbodoładowanie: bezpośrednie rozpylenie paliwa pod wysokim ciśnieniem oraz wysokie ciśnienie wtłaczanego powietrza sprzyja występowaniu LSPI. Jednak możliwe jest wystąpienie tego zjawiska także w silnikach wolnossących z wtryskiem pośrednim a nawet gaźnikiem, jest to jednak znacznie mniej prawdopodobne, zwłaszcza w konstrukcjach europejskich i azjatyckich.
Co je powoduje
Badania wskazują na dwa możliwe mechanizmy powstawania LSPI: związany z rozpylonymi drobinkami paliwa lub oleju oraz z gorącymi depozytami które odrywają się od powierzchni tłoka na niskich obrotach i przy wysokim obciążeniu (drgania) i wywołują przedwczesny zapłon paliwa. W wypadku oleju, co nas tutaj najbardziej interesuje, głównymi winowajcami są dodatki czyszczące (detergenty) oraz przeciwutleniacze których skład może sprzyjać zarówno powstawaniu zanieczyszczeń na powierzchni tłoka jak również możliwości detonacji przed powstaniem iskry. Co ciekawe, wraz ze wzrostem przebiegu na oleju szansa na wystąpienie LSPI, po początkowym wzroście zaczyna spadać.
Sposoby zapobiegania
Uogólniając jest parę sposobów zapobigania LSPI, zależnie od jego rodzaju.
- Mechaniczne - silniki TGDI mogę być budowane wg starej metodologii podobnej do pierwszych jednostek turbodoładowanych, czyli z niewielkim obciążeniem na niskich obrotach i zwiększeniem doładowania dopiero wraz ze wzrostem obrotów. Podniosłoby to poziom spalania, a także zmniejszyło komfort użytkowania i negowało sens istnienia takich silników których główną zaletą jest z jednej strony niewielkie spalanie, a z drugiej szeroki zakres użytecznych obrotów silnika.
- Czystość komory spalania - istotne jest dbanie o czystość komory spalania żeby zapobiec LSPI powstającemu w wynku odrywania się gorących zanieczyszczeń z powierzchni tłoka. Tutaj zalecane jest stosowanie paliwa wysokiej jakości z dodatkami czyszczącymi lub regularne stosowanie dodatków czyszczących do paliwa, najlepiej wraz z każdą wymianą oleju lub w wypadku silników bardzo narażonych na to zjawisko - częściej. Można także stosować dodatki do zwykłego paliwa poprawiające jego właściwości czyszczące. Ważne jest, żeby w jak największym stopniu zminimalizować tworzenie depozytów w komorze spalania.
- Olej silnikowy - szansę na wystąpienie LSPI można także zmniejszać poprzez wybór odpowiedniego oleju silnikowego. Można to robić wybierając olej z odpowiednią normą (ogólną lub producetna), albo starając się dobrać olej zawierający odpowiednie poziomy dodatków o czym poniżej.
Zdecydowanie nie poleca się stosowania dodatków do oleju które mają zapobiegać LSPI, w tworzeniu takiego oleju chodzi o odpowiedni dobór wszystkich składników, gdyż przesadzenie w którąkolwiek stronę z jakimś dodatkiem może dać efekty inne od zamierzonych i doprowadzić nawet do zniszczenia silnika.
Składniki olejów wpływające na LSPI
- Wapń - praktycznie nie da się uniknąć zawartości wapnia w oleju, jako że o ten pierwiastek oparty jest sukteczny i najczęściej stosowany detergent. Jednak jego nadmierne ilości, jeżeli nie są równoważone innymi składnikami bardzo negatywnie wpływają na LSPI i znacząco zwiększają szansę wystąpienie tego zjawiska. W zależności od rodzaju detergentu (są 3 podstawowe) częstotliwość wystąpienia zjawiska jest różna, jednak zawsze wysoka.
- Magnez - jest pierwiastkiem który także odgrywa ważną rolę przy tworzeniu detergentów, jednak w przeciwieństwie do wapnia jego wpływ na LSPI jest pozytywny. Zastąpnienie części detergetnów wapniowych tymi opartymi o magnez zmniejsza szansę wystąpienia zjawiska
- Molibden - pierwiastek mający różne zastosowania, jednak w kontekście LSPI jest on jego mitygantem czyli obecność zmniejsza szansę wystąpienia LSPI. Aby efekt był jakkolwiek znaczący potrzebne są duże ilości tego pierwiastka (powyżej 200ppm).
- Tytan - podobnie jak molibden jest związkiem zmniejszającym szansę wystąpienia LSPI. Ma też tą zaletę, iż jego wpływ nie spada znacząco wraz ze starzeniem się oleju.
- Cynk i fosfor - jeżeli występują jako niezależne dodatki (nie są częścią ZDDP), a także jako część ZDDP: zwiększenie ich koncentracji wpływa pozytywnie na szansę wystąpienia LSPI, przy czym w wypadku cynku można mówić wyłącznie jeżeli występuje jako część ZDDP, w wypadku fosforu także jeżeli jest samodzielnie występującym, bezcynkowym dodatkiem. Sam cynk, bez połączenia z fosforem nie ma praktycznego wpływu na LSPI.
Tabelka niżej pokazuje jak niewielki margines błędu (pole oznaczone gwiazdką) mają producenci olejów jeżeli chodzi o LSPI oraz zawartość ZDDP w oleju i jego negatywny wpływ na kompatybilność z systemami oczyszczania spalin oraz wydajnością samych detergentów.
- Sód - detergenty oparte o sód wpływają skrajnie niekorzystnie na częstotliwość występowania LSPI. Oleje z zawartością takich detergentów podwajały szansę na występowanie LSPI
- Dysperganty - bez względu na skład, ich zwiększony poziom zmniejsza szansę na wystąpienie LSPI. Nie mamy jednak możliwości realnej oceny ich zawartości w oleju chyba że występują pod postaci związków manganu
Normy olejowe a LSPI
W zależności od normy jaką są oznaczone, oleje mogą mieć różny wpływ na zjawisko LSPI. Wbrew pozorom "stare i dobre" oleje FullSAPS wykazują zdecydowanie negatywny wpływ na to zjawisko.
W tabeli niżej widać porównanie olejów 0W-20 w różnych normach oraz jednego 0W-30. Są różnice w poziomach dodatków, ale jak widać najlepiej wypadł, z olejów referencyjnych olej z normą ACEA C2, najgorzej stary olej z normą API SM. Warto także zwrócić uwagę na produkty referencyjne A i B czyli oleje w lepkości 0W-20, ale z różbymi normami. Ten z nowszą (API SN) wypada ponad 50% lepiej niż olej mający identyczne poziomy istotnych pierwiastków, ale z normą API SM. Tabel także dobrze pokazuje wpływ fosforu i molibdenu w korelacji do wapnia.
Poniżej przykład formulacji testowanych względem wymogów normy ACEA C2 dotyczących czystości silnika oraz oszczędności pod kątem zastosowanych modyfikatorów lepkości oraz detergentów przy jednoczesnym niskim poziomie występowania LSPI. Jak widać proces nie jest taki łatwy, jakby się mogło wydawać.
Lepkość oraz rodzaj bazy olejowej
Jeżeli chodzi o LSPI to sam rodzaj baza olejowa jako taka praktycznie nie ma wpływu na zjawisko LSPI. Zarówno grupa I jak i PAO zachowują się podobnie. Znaczący wpływ ma natomiast lepkość bazy olejowej. Bazy mające wysoką lepkość w 100 stopniach Celsiusza zwiąkszają szansę wystąpienia LSPI bez względu na to o jakiej bazie mówimy - PAO wypada tak samo źle jak grupa I.
Attachments
Last edited: