Осторожно: таинственное явление (LSPI) может разорвать двигатель автомобиля на кусочки
Сегодня мы поговорим об одном крайне важном явлении, которое может проесть дыру в вашем семейном бюджете. Чтоб не томить вас предисловием, сразу опишем суть дела.
Проблема появилась в поле зрения инженеров, технологов и ученных не очень давно и очень неожиданно. Ее наблюдали почти на всех турбированных двигателях с непосредственным впрыском топлива типа GDI-Turbo. Суть явления – поломка поршня из-за особого вида детонации, происходящей из-за раннего зажигания.
Феномен был назван Low Speed Pre Ignition «LSPI», на русский переводится как «преждевременное воспламенение смеси в цилиндре». Уникальность явления заключается в том, что уничтожение поршня происходит, когда двигатель находится не под нагрузкой и работает на не очень больших оборотах (тривиальный пример – движение на автомобиле по трассе).
Проведенные многочисленные испытания показали, что причиной стало моторное масло, а точнее присадки, которые туда добавляют. Пленка масла просачивается под поршневые кольца и под высоким давлением и температурой детонирует, разрушая тем самым поршень.
Если вы хотите узнать о природе явления больше, а также узнать, как его избежать, добро пожаловать в статью.
Глубоко внутри двигателя вашего автомобиля, крошечная искра от свечи зажигания воспламеняет впрыснутый точно измеренный в объеме бензиновый туман множество раз за секунду.
Взаимодействие искры с топливовоздушной смесью приводит к серии контролируемых микровзрывов, которые происходят внутри цилиндра двигателя.
Двигатель вашего автомобиля чудесным образом превращает силу от этих маленьких взрывов в крутящий момент, благодаря которым автомобиль может начать движение. Теперь вы знаете основы того, как работает двигатель.
Чтобы двигатель внутреннего сгорания продолжал работать без сбоев и должным образом, эти крошечные микровзрывы (воспламенение воздушно-топливной смеси) обязаны происходить, каждый раз в строго определенное время. Ни раньше ни позже. Речь идет о миллисекундах. За контроль над временем воспламенения смеси в бензиновом двигателе отвечает свеча зажигания.
Но иногда, происходит сбой в синхронизации воспламенения бензина в цилиндрах. В таком случае последствия могут быть самыми непредсказуемыми и печальными для двигателя.
Чтобы произошел контролируемый микровзрыв бензина, требуется тепло искры свечи зажигания — но свеча зажигания не является единственным источником тепла внутри цилиндров работающего мотора. Иногда, когда что-то идет не так, внутри двигателя становится слишком горячо, бензин воспламеняется вне очереди, прежде чем свеча пустит инициирующую возгорание искру.
В этой ситуации топливо сгорает взрывным методом. Оно действительно в буквальном смысле взрывается и наносит урон повышенными нагрузками всем частям цилиндропоршневой группы. Как вы поняли 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, поскольку, к счастью, детонация вполне предсказуемое и давно изученное явление. Его настолько хорошо изучили, что современные двигатели оснащены системами, которые вообще предотвращают ее появление.
Если вы владеете современным автомобилем, который вовремя обслуживается и работает на качественном бензине, с правильным октановым числом, детонация – это не то, о чем вам стоит беспокоиться.
Что такое преждевременное воспламенение смеси в цилиндре (Low Speed Pre Ignition «LSPI»)?
Исследователи выяснили, что у детонации есть куда более опасный враг современного автомобилиста, который может очень быстро, в буквальном смысле, уничтожить двигатель на вашем автомобиле.
Явление называется «преждевременным воспламенением смеси в цилиндре» (LSPI), и оно серьезно и разрушительно. Напуганы? Эксперты, вроде Скотта Линдхольма, специалиста по глобальному применению продуктов смазочных материалов Shell (Global Product Application Specialist для Shell Lubricants), еще не до конца понимают, что точно вызывает, но первые рекомендации по правилам защиты мотора они 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 расчётом появления искры и очень предсказуема. LSPI (преждевременное воспламенение смеси в цилиндре) все еще не очень хорошо понята и может произойти спонтанно».
Детонация происходит на более высоких оборотах и под более высокой нагрузкой, когда двигатель разогрет и упорно крутит маховик. Но LSPI может произойти на очень низких оборотах и при гораздо более легкой нагрузке. Второе явление также случалось в рабочем диапазоне, где у современных двигателей наиболее высокая топливная экономичность. В отличие от детонации, LSPI очень непредсказуемо.
Какие двигатели восприимчивы преждевременному воспламенению смеси в цилиндре?
Явление было замечено, как мы говорили ранее, на многих современных двигателях. В зоне риска 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 оборудуют их турбинами, чтобы сократить расход топлива.
Пояснение: Многие новые автомобильные двигатели могут быть подвержены разрушительному явлению.
Что делает LSPI с двигателем?
Что происходит с двигателем, когда начинается преждевременное воспламенение? Точно ничего хорошего.
Специалист Shell объясняет: «Эффект от LSPI можно услышать как громкий взрыв (хлопок под капотом), который большинство списывают на очень сильную детонацию. Однако, из-за сбоя синхронизации зажигания и тяжести последствий некоторых событий, повреждению двигателя было положено начало.
Преждевременное воспламенение смеси приводит к значительно большему повышению давления в цилиндрах чем при традиционной детонации двигателя, до 200 бар и выше. Днища поршней могут треснуть, кольца могут сломаться и испортить гильзы, даже головка блока цилиндров может треснуть. Мы даже видели оторванные куски поршней, находившиеся между верхней частью поршня и головкой цилиндра».
Простыми словами, явление можно назвать автомобильным эквивалентом мини бомбы, детонирующей в двигателе, за короткий промежуток времени превращая внутренние части мотора в металлический фарш.
Как можно избежать проявления данного явления?
Дело здесь в следующем. Хотя инженеры все еще точно не знают природу возникновения разрушительного феномена, они знают конкретные условия, при которых проявляется LSPI, в рабочем диапазоне GDI турбодвигателей.
Первое предполагаемое решение проблемы
Путем перепрограммирования компьютерных систем управления, которые приводят в действие двигатель, этих условий можно постараться избежать.
«…контролируется тщательной калибровкой рабочих параметров OEM-производителем, чтобы избежать условий, в которых инициируется разрушительное явление», — объясняет Линдхольм.
В подтверждение действенности проводимых автопроизводителями настроек, Линдхольм приводит в пример личный автомобиль оборудованным двигателем TGDI, поскольку автопроизводители 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, что можно избежать этих условий», — говорит он.
Минусом такого решения проблемы можно считать снижение продуктивности работы мотора и топливной эффективности.
Второе предполагаемое решение проблемы
Вторая мера, которую может предпринять уже сам автовладелец самостоятельно, приобрести для своего автомобиля специальное моторное масло (выбор которого, правда пока не велик). Чтобы понять для чего это нужно, требуется понимание природы появления преждевременного воспламенения.
К примеру, в описании к моторному маслу Ravenol DXG 5W-30, написано, что рецептура масла минимизирует вероятность преждевременного воспламенения топлива LSPI (LowSpeedPre-Ignition). http://ravenol26.ru/shop/motornoe-maslo-ravenol-dxg-5w-30-sn-ec-sm-rc-ilsac-gf-5/
Чем вызывается преждевременное воспламенение смеси в цилиндре?
Поскольку счет сломанных таким образом автомобилей по всему миру идет уже по всей видимости на сотни (на самом деле точной статистики не представлено, это всего лишь предположение, поскольку, если бы поломок было меньше, автопроизводители не обратили бы на это столь пристального внимания, а если бы больше, меры были бы более кардинальными) и сломанные автомобили разбросаны по разным уголкам планеты, вопросом параллельно друг с другом занялись несколько команд специалистов примерно с 2012 года.
Одна из них принадлежит Shell, и она возглавляется 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, представляя возможность появления второго источника зажигания, кроме искры от свечи зажигания. При этом рецептура моторного масла может помочь снизить тенденции к LSPI”, — говорит специалист.
Схожая теория с иным механизмом действия звучит следующим образом: Струя топлива при впрыске ударяет в стенку цилиндра, отбивая небольшие капли смеси топлива с маслом, что провоцирует ранее воспламенение. Так же на это влияют продукты износа в камере сгорания и ухудшение свойств моторного масла, повышение кислотного числа.
Говоря простым языком – эта теория предполагает, что посторонние капли чрезвычайно горячего моторного масла могут попадать в цилиндры, инициируя внезапное воспламенение бензина, в результате чего проявляется феномен LSPI.
Спецы из Шелл утверждают, что работа над составами моторного масла кажется многообещающей идеей. «Несмотря на то, что мы не знаем точную причину LSPI, — сказал он, — мы знаем, что рецептура моторного масла может помочь уменьшить или устранить ее [причину] в тестах, которые мы сейчас проводим».
Один из этих тестов был совместно разработан и спонсируется Ford, который является одним из многих автопроизводителей, в большом количестве предлагающий двигатели TGDI на большинстве фирменных автомобилей.
P.S. Ford даже проводил отзывную компанию по миру, которая затронула Россию. По ней было перекалибрована прошивка программного обеспечения двигателем.
ФОТО
https://www.drive2.ru/l/3636467/
При помощи экспериментов, эксперты из Shell намерены доразработать новые марки моторных масел, что окончательно сведет на нет непредсказуемое поведение турбированных минимоторов.
Масло Shell GF-6 как раз станет новой спецификацией моторного масла, которое разрабатывается для решения проблемы. По данным Shell, оно должно быть представлено через год или два.
Помимо Shell, разработкой и доводкой новой рецептуры уже несколько лет занимаются компании из Японии, Германии и Штатов. В том числе Chevron с начала 2010-х годов, RAVENOL (есть информация, что в марках моторного масла RAVENOL EFE 0W-16, RAVENOL ECS 0W-20, RAVENOL SFE 5W-20, данная проблема решена).
