Преждевременное воспламенение смеси в двигателе (LSPI): Что это такое и как его не допустить

Преждевременное воспламенение смеси в двигателе с системой LSPI - (что это такое и как его не допустить)

Сегодня мы хотим поговорить с вами друзья об одном крайне важном явлении, которое может запросто проесть дыру в вашем семейном бюджете. Чтоб не томить наших читателей общим предисловием, сразу опишем суть дела.

В поле зрения инженеров, технологов и ученых данная проблема появилась не так уж давно и очень неожиданно. Ее наблюдали почти на всех турбированных двигателях с непосредственным впрыском топлива типа GDI-Turbo. Суть явления такова – поломка поршня в результате особого вида детонации происходящей из-за раннего зажигания.

Этот феномен был назван Low Speed Pre Ignition (LSPI), на русский язык переводится как, «преждевременное воспламенение смеси в цилиндре». Уникальность этого явления заключается в том, что уничтожение поршня в цилиндре блока происходит в тот момент, когда двигатель находится не под нагрузкой и работает на не очень больших оборотах (тривиальный пример этому – движение на автомобиле по трассе).

Многочисленные испытания показали, что причиной этому стало моторное масло, а точнее, сами присадки, которые добавляют в масло. Пленка масла начинает просачиваться под поршневые кольца и под высоким давлением с огромной температурой начинается детонирование, которое и разрушает поршень.

Узнать больше о самой природе явления а заодно и понять, как этого можно избежать, вы можете из этой прочитанной статьи

Глубоко внутри двигателя автомобиля крошечная вспыхнувшая искра от свечи зажигания моментально воспламеняет впрыснутую и точно измеренную в объеме бензиново-кислородную смесь множество раз за секунду.

Взаимодействие этой искры с топливовоздушной смесью приводит к серии контролируемых микровзрывов, которые происходят внутри каждого цилиндра двигателя.

Двигатель автомобиля чудесным образом превращает образовавшуюся силу от этих маленьких взрывов в крутящий момент, благодаря чему автомобиль может начать движение. Теперь вы по-любому будете знаеть (кто еще не знает) основы работы двигателя.

Чтобы двигатель внутреннего сгорания продолжал работать без сбоев и должным надежным образом, эти крошечные микровзрывы (т.е. воспламенение воздушно-топливной смеси) обязаны происходить каждый раз в строго определенном порядке и времени. Ни раньше и не позже. (Речь здесь идет о миллисекундах). За контроль над временем воспламенения смеси в бензиновом двигателе отвечает как-раз свеча зажигания.

Но иногда может происходить сбой в синхронизации воспламенения бензина в цилиндрах и в таком случае последствия могут быть самыми непредсказуемыми, а именно печальными для самого двигателя.

Чтобы произошел контролируемый микровзрыв бензина в камере сгорания цилиндра, требуется тепло искры свечи зажигания. Но свеча зажигания является не единственным источником тепла внутри цилиндров работающего мотора. Иногда, когда что-то идет не так, внутри двигателя становится слишком горячо и бензин воспламеняется раньше времени прежде чем свеча запустит инициирующую возгорание искру

В такой момент и в ситуации топливо начинает сгорать взрывным методом. То есть оно действительно в буквальном смысле слова взрывается и наносит урон повышенными нагрузками всем частям цилиндропоршневой группы. Как вы уже наверное поняли друзья, этот давно изученный феномен работы мотора называется детонацией. Данная проблема реально может превратить внутренности вашего двигателя в кучу металлолома. Но речь сегодня пойдет не совсем об этом, так как к нашему с вами счастью, детонация это вполне предсказуемое и давно изученное явление. Она настолько была хорошо изучина, что все современные двигатели стали оснащать такими системами, которые полностью и вообще предотвращают ее появление.

Если вы владеете современным автомобилем, который вовремя обслуживается и работает на качественном бензине с правильным октановым числом, то детонация это не то зло, о чем вам стоит беспокоиться.

Что такое преждевременное воспламенение смеси в цилиндре (Low Speed Pre Ignition (LSPI)

Исследователи в свое время выяснили, что у современного автомобилиста есть куда более опасный враг, который может очень быстро уничтожить двигатель автомобиля.

Явление называется- «преждевременное воспламенением смеси в цилиндре» (LSPI), вот оно как-раз серьезно и разрушительно. Многие из вас наверно напуганы и насторожились? Эксперты вроде Скотта Линдхольма, то есть специалиста по глобальному применению продуктов смазочных материалов Shell (Global Product Application Specialist для Shell Lubricants), не до конца еще понимают, чем точно и именно это вызвано, но первые рекомендации по правилам защиты мотора они уже дать могут.

«Классическая детонация и LSPI – два разных события, вызванные двумя различными явлениями, – объясняет Линдхольм. – Типичная детонация может контролироваться при помощи топливного октанового числа и расчетом появления искры которая предсказуема. LSPI (преждевременное воспламенение смеси в цилиндре) все еще не очень хорошо понята специалистами и она может произойти спонтанно».

И LSPI, и типичная детонация появляются из-за того, что бензин в цилиндрах воспламеняется в неправильное время хотя сами условия приводящие к каждому феномену разные

Детонация обычно происходит на более высоких оборотах и под более высокой нагрузкой, когда двигатель разогрет и упорно крутит маховик. Но LSPI (преждевременное воспламенение смеси) может произойти и на очень низких оборотах и при гораздо более легкой нагрузке. Второе явление также случается в рабочем диапазоне, где у современных двигателей наиболее высокая топливная экономичность. В отличие от детонации это LSPI очень непредсказуемо.

Какие двигатели восприимчивы к преждевременному воспламенению смеси в цилиндре..

Это явление было замечено, как мы уже говорили ранее, на многих современных двигателях. В зоне риска – это стремительно распространяющаяся порода небольших турбированных моторов и двигателей с прямым впрыском топлива (TGDI).

В наши дни становится все труднее найти автомобиль, который не питался бы от этого типа двигателя, так как многие автопроизводители переключаются на силовые агрегаты с прямым впрыском топлива и начинают оборудовать их турбинами, для того чтобы сократить расход топлива.

Примечание: Многие новые автомобильные двигатели также могут быть подвержены разрушительному явлению.

Что делает LSPI с двигателем..

Что происходит с двигателем, когда начинается преждевременное воспламенение? Вопрос действительно серьезный. Если вкратце, то точно, ничего хорошего.

Специалист Shell объясняет так: «Эффект от LSPI можно услышать в таком виде, как громкий взрыв (хлопок под капотом), который большинство из водителей списывают на очень сильную детонацию. Однако из-за сбоя синхронизации зажигания и от тяжести последствий некоторых событий, повреждению двигателя в этом случае было положено начало.

Преждевременное воспламенение смеси приводит к значительно большему повышению давления в цилиндрах, чем это происходит при традиционной детонации двигателя,- т.е. до 200 бар и выше. Днища у поршней могут треснуть, а кольца могут сломаться и испортить гильзы, и даже головка блока цилиндров может треснуть. Мы даже как-то наблюдали оторванные куски поршней находившиеся между верхней частью поршня и головкой цилиндра».

Простыми словами скажем так, данное явление можно назвать "автомобильным эквивалентом мини-бомбы", детонирующей в двигателе и за короткий промежуток времени превращающей внутренние части мотора в металлический фарш.

Как можно избежать проявления данного явления..

Дело в следующем. Хотя инженеры все еще точно не знают природу возникновения разрушительного феномена, им все-же известны конкретные условия при которых проявляется LSPI в рабочем диапазоне GDI турбодвигателей.

Первое предполагаемое решение проблемы

Путем перепрограммирования компьютерных систем управления, что приводят в действие двигатель, этих условий можно постараться избежать.

«…контролируется тщательной калибровкой рабочих параметров OEM-производителем, чтобы избежать условий в которых инициируется разрушительное явление», – так объясняет Линдхольм.

В подтверждение действенности проводимых автопроизводителями настроек Линдхольм приводит в пример свой личный автомобиль, который оборудован двигателем TGDI, ведь автопроизводители действительно успешно калибруют программное обеспечение двигателя, чтобы избежать работы в опасной зоне LSPI.

«Калибровки двигателя очень сложны и точны и у изготовителей оборудования есть полное понимание того, какие условия двигателя могут вызвать повреждение через неблагоприятные условия, поэтому они удостоверяются тем, что можно избежать этих условий», – так говорит Линдхольм.

Минусом такого решения проблемы можно считать снижение продуктивности работы мотора и топливной эффективности.

Второе предполагаемое решение проблемы

Вторая мера, которую может предпринять автовладелец самостоятельно, это приобрести для своего автомобиля специальное моторное масло (выбор которого, правда, пока что невелик). Чтобы уяснить, для чего это нужно, требуется само понимание природы появления такого преждевременного воспламенения.

Вот к примеру, в описании к моторному маслу марки Ravenol DXG 5W-30 сказано следующее, что рецептура масла минимизирует вероятность преждевременного воспламенения топлива LSPI (LowSpeedPre-Ignition).

Чем вызывается преждевременное воспламенение смеси в цилиндре..

Поскольку счет сломанных таким образом автомобилей по всему миру идет по всей видимости уже на сотни (на самом деле точной статистики не представлено, это всего лишь предположение, поскольку, если бы поломок было меньше, то автопроизводители не обратили бы на это столь пристального внимания, а если бы их было больше, то меры были бы более кардинальными) и эти сломанные автомобили разбросаны по разным уголкам планеты, поэтому этим вопросом параллельно друг с другом занялись сразу несколько команд специалистов, это началось примерно с 2012 года.

Одна из таких команд принадлежит фирме "Shell" и возглавляется она Линдхольмом. Вот что им удалось выяснить:

«... Одна из теорий заключается в том, что небольшие [горячие] масляные брызги разлетаются с поршневых колец при развороте верхнего кольца, предоставляя тем самым возможность появления второго источника зажигания, кроме искры от самой свечи зажигания. При этом нужная рецептура моторного масла может помочь снизить тенденции к LSPI», – так говорит известный нам специалист.

Схожая теория с иным механизмом действия звучит следующим образом: -струя топлива при впрыске ударяет в стенку цилиндра отбивая тем самым небольшие капли смеси топлива с маслом, что и провоцирует раннее воспламенение. Также на это влияют и продукты износа в камере сгорания, и ухудшение свойств моторного масла, и повышение кислотного числа

Говоря простым языком можно заключить следующее, что данная теория предполагает, что посторонние капли чрезвычайно горячего моторного масла могут попадать в цилиндры, инициируя тем самым внезапное воспламенение бензина, в результате чего и проявляется феномен LSPI.

Спецы из "Шелл" утверждают, что работа над составами моторного масла им кажется многообещающей идеей, и далее: «Несмотря на то, что мы не знаем точную причину LSPI, – так говорит сам Линдхольм, – мы все-же точно знаем, что рецептура моторного масла может все-таки помочь уменьшить или устранить ее [т.е. причину] в тестах, которые мы в данное время проводим»

Один из этих тестов был совместно разработан и спонсируется фирмой "Ford", которая является одним из многих автопроизводителей широко предлагающая двигатели TGDI на большинстве фирменных автомобилей.

Вот что пишут об этом явлении на форуме oil-club.ru

P.S. Фирма "Ford" даже проводила отзывную кампанию по всему миру, которая затронула и Россию. По ней была перекалибрована прошивка программного обеспечения двигателя

Фотографии нами взяты с drive2

При помощи экспериментов эксперты из "Shell" намерены до-разработать новые марки моторных масел, что окончательно сведет на нет непредсказуемое поведение турбированных мини-моторов.

Масло Shell GF-6 как раз станет новой спецификацией моторного масла, которое специально разрабатывается для решения данной проблемы. По данным "Shell" известно, что оно должно быть уже представлено через год или два.

Помимо фирмы "Shell" разработкой и доводкой до ума новой рецептуры уже несколько лет занимаются компании из Японии, Германии и из Штатов. В том числе компания "Chevron" начиная с начала 2010-х годов, марка RAVENOL (есть информация, что в марках моторного масла RAVENOL EFE 0W-16, RAVENOL ECS 0W-20, RAVENOL SFE 5W-20 данная проблема решена).