Феномен LSPI (Low Speed Pre-Ignition) — это аномальное сгорание, характерное для современных бензиновых двигателей с непосредственным впрыском и турбонаддувом и приводящее к катастрофическим повреждениям деталей.
При «нормальном» воспламенении смесь в цилиндре поджигается искрой от свечи. В случае LSPI — сгорание начинается задолго до того, как между электродами проскочит искра, что вызывает резкий скачок давления в цилиндре. Ударная волна запросто может повредить или даже разрушить поршень.
Откуда взялся феномен LSPI?
Мировой тренд в строении двигателей внутреннего сгорания (ДВС) заключается в том, чтобы:
· уменьшать рабочий объем;
· максимально увеличивать мощность с помощью турбонаддува;
· переходить на прямой впрыск топлива.
Современные двигатели имеют, как правило, рабочий объем до двух литров, оборудуются турбиной разного диаметра и используют сверхмаловязкие масла для максимальной экономии топлива.
Производители делают все это, чтобы предоставить потребителям более легкий и более мощный двигатель, с малым расходом топлива — у крупных автопроизводителей он по праву вытесняет более объемные ДВС.
Но на практике все оказалось не так просто: в эксплуатации стали отмечаться беспричинные случаи разрушения поршней, которые иногда заканчиваются разрушением двигателя.
В зоне риска
У типичного мотора с непосредственным впрыском на распыление и испарение бензина отведено менее 160° поворота коленвала. Если сравнивать с двигателем с распределенным впрыском — там аналогичный процесс занимает более чем 320° поворота коленвала. Это сочетание: «сильное» сжатие и короткое время распыления — делает двигатели с непосредственным впрыском особо чувствительными к случаям аномального сгорания, таким как LSPI.
Когда возникает LSPI
Представьте: автомобиль стоит на светофоре, а двигатель работает на холостом ходу, без нагрузки. Смесь завихряется меньше, а температура поршня — ниже. Все это мешает качественному распылению и испарению бензина. Добавим сюда противодавление от турбокомпрессора и получим эффект ухудшенной продувки цилиндра. Нет ничего удивительного в том, что в двигателях с непосредственным впрыском моторное масло сильнее разбавляется топливом, чем в двигателях с распределенным впрыском.
Длительная работа на холостом ходу и следующее за ней резкое ускорение под полным дросселем создают идеальные условиях для LSPI — смешению топлива и моторного масла, с последующим нарушением сгорания и внезапными скачками давления в цилиндре.
На молекулярном уровне
Стоит отметить, что в цилиндрах горит не жидкое топливо: для движения поршня бензин надо превратить в пар.
Топливо в виде облака из мельчайших капель распыляется в горячий и завихренный поток воздуха в цилиндре. Но, из-за очень короткого времени, отведенного на этот процесс, часть топлива не успевает испариться и сгореть. Часть несгоревшего топлива оказывается в зазоре между жаровым поясом поршня и стенкой цилиндра, где смешивается с моторным маслом, смазывающим стенки цилиндра. Из этой смеси легко образуются отложения нагара: смеси сажи и прочих химически активных веществ, приводящие к LSPI. Мельчайшие частички нагара, отделяющиеся от этого слоя, становятся очагами преждевременного воспламенения.
Результаты исследований
Ведущие производители двигателей занялись исследованием феномена.
Макеты ДВС показали, что на малых и средних оборотах происходит самовоспламенение смеси на середине такта сжатия. Нагрузки в этот момент повышаются настолько, что одной вспышки достаточно для разрушения межпоршневых перегородок.
На малых оборотах турбулентность «входящего» воздуха гораздо меньше, чем на высоких. В подобном режиме бензин хуже испаряется и перемешивается с воздухом.
Это может привести к разрушению поршня, согнуть или сломать шатун и пробить блок цилиндров.
Возникнет ли LSPI, связано с особенностями пакета присадок в моторном масле.
Установлено: состав и количество моющих присадок в моторном масле сильно влияет на появление LSPI.
Если уменьшить количество кальция, а также полностью удалить натрий, сокращается частота возникновения и степень тяжести LSPI и других случаев аномального сгорания. А повышенное содержание молибдена способствует снижению случаев преждевременного самовоспламенения.
Была выдвинута гипотеза о том, что присадки на основе кальция и натрия, реагируя с топливом, образуют химические соединения с октановым числом ниже, чем у бензина или моторного масла, поэтому такие соединения плохо сопротивляются детонации.
Подобные «смешанные» частицы становятся запальными ядрами для того типа аномального сгорания, которое мы и называем LSPI — низкоскоростным преждевременным воспламенением. Эта гипотеза получила подтверждение после того, как в двигатель залили экспериментальное масло — без натриевой присадки и с существенно меньшим содержанием кальция. Мотор на нем работал безукоризненно.
Вывод: наличие повышенной концентрации кальция в пакете моющих присадок и/или моторном масле феномен усиливает, а цинк, фосфор и особенно молибден резко уменьшают риск LSPI.
Что спасет двигатель от LSPI
Остался главный вопрос: как предотвратить LSPI?
Ответ прост: качественные присадки и моторное масло, которые способны подарить двигателю защиту и увеличить срок службы.
Чтобы выяснить, какие именно присадки и какое именно масло, мы обратились к специалистам. Технический специалист немецкого химического концерна TUNAP Кирилл Артемьев рассказал, что на рынке Германии сейчас активно применяют “Очиститель камеры сгорания microflex® 978 от TUNAP”
Это средство для предотвращения LSPI:
· Подходит для всех двигателей с непосредственным впрыском топлива, склонных к преждевременному воспламенению.
· Предотвращает образование осадка топлива в камере сгорания и на головке поршня.
· Снижает вероятность преждевременного воспламенения смеси в цилиндре, а значит, и риск повреждения двигателя.
· Совместимо со всеми этанол-бензиновыми смесями.
· Не содержит металлосодержащих компонентов!
· Запатентовано и испытано всемирно известными автопроизводителями.
Аналогичным действием обладает имеющаяся на рынке России Комплексная присадка в бензин microflex® 974.
Что же касается моторного масла, очень хорошие результаты тестов показало НС-синтетическое маловязкое масло Special Tec DX1 5W-30 от Liqui Moly.
Выводы
Помните: автохимия не дает 100% гарантии от LSPI!
Многое зависит от владельца автомобиля:
· правильная эксплуатация;
· своевременное прохождение ТО;
· оригинальные сертифицированные расходники;
· качественное топливо.
Берегите себя и свой автомобиль!
Автор — Кирилл Артемьев, технический специалист TUNAP
Автор публикации
