Mi az LSPI és mit tehetünk a jelenség megelőzésének érdekében?

A mai korszerű motoroknál egyre gyakrabban tapasztaljuk a divatos down-sizing jelenséget, ami miatt egyre kisebb hengerűrtartalmú motorok kerülnek a járművekbe. Ezek általában turbófeltöltővel szerelt közvetlen befecskendezésű benzinmotorok, amik méretük ellenére jóval erősebbek és hatékonyabbak, mint valaha.

Legtöbbször TDGI, TSI, GDI, Ecoboost és más hasonló néven jelölik a gyártók, de közös bennük, hogy hatékony működésük során igen szélsőséges működési körülményeket hoznak léte, amelyek elősegítik az alacsony sebességnél bekövetkező korai égés (LSPI) káros jelenségének kialakulását.

Legutóbbi cikkünkben az A.Z Meisterteile személygépjármű motorolaj portfoliót mutattuk be. Ezt a cikket IDE KATTINTVA érheti el.

Az autóipar által gyártott motorok esetében az egyik oldalon a törvény írja elő, hogy egyre alacsonyabb káros anyag kibocsátással üzemeljenek, emellett a felhasználók is egyre hatékonyabb motorokat igényel. A másik oldalon a vevői elvárások miatt a teljesítménynek is növekednie kell. A gépjárműgyártók ezt úgy érik el, hogy csökkentik a benzinmotorok méretét, és olyan technológiákat alkalmaznak, mint a kipufogógáz-visszavezetés, katalizátorok, turbófeltöltők és a közvetlen befecskendezés.

Ezen módosítások miatt a motort érő terhelés folyamatosan növekszik. Ez viszont növeli a súlyos motorkárosodás kialakulásának esélyét. A motorkárosodások okát még mindig hevesen vitatják, de az egyik lehetséges oka az LSPI.

Mi is az LSPI?

Az LSPI egy nem kívánatos és kontrolláltalan égés, amely nem összekeverendő a kopogásos égéssel. A modern járművek a lehető legnagyobb hatékonysággal működnek, hogy maximalizálják az üzemanyag takarékosságot.

Az alacsony fordulatszámnál történő gyorsítás esetében a motor terhelése rendkívül magas. Alacsony fordulatszám mellett kialakuló és nagy terheléseknél a TGDI, azaz a turbófeltöltött közvetlen befecskendezésű benzinmotorok esetében LSPI jelenség fordulhat elő.

Az alacsony sebességű előgyújtás nemkívánatos jelenség, mivel az égés a sűrítés ütem során zajlik; abban a pillanatban, amikor a főtengely a dugattyút felfelé nyomja a felső holtpont felé. Az üzemanyagot a sűrítés során fecskendezik be az égéstérbe ahol a parázsló karbon lerakódás meggyújtja azt. Az égés során kialakuló gázok pedig a sűrítés során tágulnak, ami a nyomás rendkívüli növekedését eredményezi az égéstérben.

Amennyiben az égés a sűrítési ütem közben történik, úgy ez súlyos károkat okozhat a motorban, mivel a dugattyúnak, a hajtórúdnak, a hajtórúd csapágyaknak kell elnyelnie a korai égés során kialakuló nyomáslökést.

Mi áll az LSPI jelenség mögött?

A járműipar fejlődésével eljutottunk oda, hogy hagyományos kis hengerürtartalmú szívó motorral szerelt személyautó már ritkább, mint egy teljesen elektromos autó volt úgy 10 évvel ezelőtt.

A legtöbb városi autó is már kisméretű turbó feltöltésű közvetlen benzin befecskendezésű motorral üzemel.  Ez az egyre szigorodó, a károsanyag kibocsátásra vonatkozó szabályozások miatt következett be és a 2025-től életbelépő EUR 7 szabályozás még inkább szigorítani fog ezen.

Az elmúlt évtizedekben a benzinmotorok komoly innovációkon mentek keresztül. Ezek közé tartoznak a turbófeltöltők, a közvetlen befecskendezési rendszerek és a motorok fajlagos méretének csökkenése. Ezek a technológiák lehetővé teszik a járműgyártóknak, hogy egyre kisseb méretű, ugyanakkor erőteljes benzinmotorokat tervezzenek. Ezzel azt ígérik, hogy növelik az üzemanyag-hatékonyságot és csökkentik a kipufogógázok kibocsátását.

Az európai károsanyag kibocsátási szabványok egyre szigorodnak. Ezek egy sor szabályozást képviselnek, amelyeket az ártalmas kipufogógáz-kibocsátás csökkentése érdekében hoztak létre.

Az új gépjárművek számára az ilyen magas színvonalú előírásoknak való megfelelés fontosabb, mint valaha. Az Európai Unió azt követkeli meg az autógyártóktól, hogy az új járművek 2030-tól körülbelül 37,5%-kal kevesebb szén-dioxidot bocsássanak ki, mint 2021-ben.

Az ártalmas gázkibocsátás minimalizálásának egyik legfontosabb módja a benzinmotorok további fejlesztése és finomítása. A motorok fajlagos méretének csökkentése hatékony megoldásnak bizonyult.

A motorok méretének csökkentése a motor térfogatának és a hengerek számának csökkentését jelenti. Például, a hagyományos 1,2 vagy 1,5 literes motorok helyett a kisebb motorok 1 literes térfogattal rendelkeznek. Az erőforrások csökkentésének ellensúlyozására és a teljesítményveszteség megelőzésére ezeket a motorokat általában turbófeltöltővel szerelik fel.

A turbófeltöltő szerepe, hogy növelje a motorteljesítményt a levegő sűrítésével. Lehetővé teszi a levegő nagyobb tömegáramát a motorba, ami miatt több üzemanyag kerülhet befecskendezésre.

Ezek a rendszerek arra vannak tervezve, hogy csökkentsék a kibocsátást és növeljék az üzemanyag-hatékonyságot. Alacsony fordulatszám mellett és nagy nyomatékkal is működhetnek, biztosítva a nagyobb hatékonyságot és a nagyobb teljesítmény sűrűséget.

A turbófeltöltős közvetlen befecskendezésű motorokat csak benzines autókban használják. A dízelmotorok már régóta alkalmazzák ezeket a technológiákat. Ahogy a megnevezése is sugallja, a követlen befecskendezéses technológia esetén a benzint közvetlenül a hengertérbe fecskendezik be az injektorok, így kihasználva annak hűtőhatását is.

Ezért azt mondhatjuk, hogy ezeknek a rendszereknek számos előnye van. Azonban problémák merültek fel a méret csökkentett benzinmotorokkal. Az egyik fő hátrányuk az alacsony fordulatszám mellett bekövetkező korai gyulladás magas égési nyomást okozó jelensége, az LSPI.

Mi okozhatja az LSPI-t

A fajlagosan egyre kisebb méretű benzinmotorok fő jellemzői a kisebb henger űrtartalom, a nagyobb terhelés, a magasabb középnyomás és az alacsony fordulatszám melletti használat. Ezek a tényezők együttesen járulnak hozzá az LSPI jelenség kockázatának növekedéséhez.

Kezdetben az ipari szakértők úgy vélték, hogy az LSPI jelenségnek két fő forrása van – a koromlerakódás és a hengertér felületén kialakuló forró foltok. A további kutatási tanulmányok azonban azt találták, hogy az LSPI jelenség teljesen véletlenszerűen is megtörténhet a hengertérben. A motorolajcseppek a sztochasztikus előgyulladás leggyakoribb okai. Nevezetesen, a dugattyú sűrítési üteme során a motorolaj mikroszkopikus cseppek formájában jut be a hengertérbe a dugattyú és a hengerfal közötti résen keresztül. Az olaj keveredik a frissen befecskendezett üzemanyaggal, és amikor a dugattyúgyűrűk összenyomják, a keverék berobban, mielőtt az aktuális gyújtási folyamat elkezdődne, abnormális égést okozva ez által.

Ez a nyomás gyors növekedéséhez vezet a hengertérben, amely a dugattyú mozgásával szemben hat, súlyos motorkárosodást okozva. Az LSPI során a dugattyúk, a dugattyú gyűrűk, hengerfejek és a hajtórudak mind a tervezettek üzemi nyomás sokszorosát kénytelenek elviselni. Ennek következtében sérülhetnek a folyamatban és súlyos motorkárosodáshoz vezethetnek.

Az LSPI jelenség megelőzése

Bár az alacsony fordulatszám mellett bekövetkező korai égés okai nem kerültek teljes mértékben tisztázásra, létezik néhány dolog, amit megtelhetünk annak érdekében, hogy csökkentsük a kialakulás kockázatát. Ide tartozik a megfelelő teljesítményszintű és magas minőségű motorolajok, a magas oktánszámú prémium üzemanyagok és az üzemanyagrendszer tisztító adalékok rendszeres használata.

• Megfelelő teljesítményszinttel és gyártói jóváhagyással rendelkező motorolajok használata: Az LSPI kockázat minimalizálásának egyik lényeges tényezője a megfelelő motorolaj használata. Minden gépjárműgyártó más motorolaj szabványt használ, amiknek a teljesítése speciális motorolaj formulák használatát igénylik a kenőanyag gyártóktól.

A mai motorolajok a legmagasabb minőségű alapanyagokból és adalékokból készülnek. A kenőanyaggyártók folyamatosan dolgoznak a motorolajok fejlesztésén, hogy ezzel biztosítsák a legjobb teljesítményt és hatékonyságot.

Az LSPI megelőzésének érdekében az új motorolaj receptúrákat úgy tervezik, hogy a felhasznált adalékok minimalizálják vagy megszüntessék az alacsony fordulatszámon bekövetkező korai égés kockázatát.

Az LPSI jelenség kialakulás ellen több járműgyártó is egyedi igényeket támasztott új motorolajokkal szemben. A leggyakoribb motorolaj teljesítményszintek és járműgyártói jóváhagyások amik már az LPSI jelenség kialakulása ellen kerültek meghatározásra: ACEA A7/B, C6; C7,  API NS+; SP; ILSAC GF-6A és 6B, Ilsac GF-5; ACEA A7/B7; GM Dexos 1 Gen 2, GM Dexos 1 Gen 3; Opel OV0401547; Ford M2C954-B, M2C952-B; Renault RN22; PSA B71 2290 (2022), B71 2297 (2022), B71 2312 (2022), B71 2302 (2022), B71 2010 (2022), Volvo VCC RBS0-2AE 0W-20; Jaguar STJLR.03.5003,STJLR.03.5006,

• Prémium üzemanyagok használata: Lényeges a prémium minőségű benzinüzemanyagok, például a magas oktánszámú üzemanyagok használata. Minél magasabb az üzemanyag oktánszáma, általában annál stabilabb a minősége is. Nevezetesen, az oktánok hidrokarbonok, amelyek a benzin legjelentősebb összetevői közé tartoznak. Ezek színtelen folyadékok, amelyek körülbelül 125°C körül forrnak. Az izooctán szolgál referenciaértékként, ami a tüzelőanyag stabilitását jelzi. Ez a azt mutatja, hogy az adott üzemanyag mennyire szabályozza az égés folyamatát és áll ellen az öngyulladásnak.

Számos tesztet használnak az oktánszám mérésére, a RON és a MON a legnépszerűbbek. A RON a Kutatási Oktánszám rövidítése. A tüzelőanyagot alacsony hőmérsékleten és sebességen tesztelik. A MON oktánszám meghatározásához a tüzelőanyagot a legkeményebb üzemeltetési feltételek mellett tesztelik, például magas hőmérsékleten, nagy sebességen és nyomáson.

• Az üzemanyagrendszer rendszeres tisztítása: Számos benzines üzemanyagrendszer tisztító adalék segíthet csökkenteni az alacsony fordulatszámú előgyulladás kockázatát. A benzines üzemanyagrendszer rendszeres karbantartása és tisztítása segít csökkenteni a lerakódásokat az égéstérben, a dugattyú fejen és a motor egyéb részein.

Összefoglalva az LSPI jelenséggel kapcsolatos információkat

Egy kis hengerűrtartalmú benzinmotoros személyautó használata számos előnyt kínál. Egy ilyen autó alacsony üzemanyag fogyasztás mellett képes a káros gázok kibocsátását is csökkenteni a hagyományos motorokkal szerelt járművekhez képest. Napjainkban a legismertebb személyautók nagy része kis hengerűrtartalmú közvetlen benzinbefecskendezéses turbófeltöltővel rendelkeznek, amelyek megfelelnek a fenntarthatósági normáknak.

Azonban ezek a benzines motortípusok hajlamosak az alacsony fordulatszám mellett bekövetkező korai égés jelenségre, ami súlyos motorkárosodást okozhat. Szerencsére az LSPI jelenség kialakulásának kockázatát egy kis odafigyeléssel és megelőző karbantartással csökkenthetjük.

Először is, ügyeljünk a megfelelő karbantartás ütemtervre és rendszeresen nézessük át a jármű motorját szakemberrel. Legfontosabbként pedig válasszuk magas oktánszámú prémium üzemanyagot és az LSPI jelenségre hajlamos motorokkal kompatibilis motorolajat, valamint rendszeresen használjunk üzemanyagrendszer tisztító üzemanyag adalékot.

Ha ezeket a dolgokat megtesszük, úgy nagymértékben tudjuk csökkenteni az LSPI jelenség kialakulásának kockázatát.

A cikk szerzője: Bajomi Vilmos „Olajos Vili”

Ha kenéstechnikai tanácsadásra van szüksége, vagy segítséget keres a megfelelő kenőanyagok kiválasztásához, forduljon hozzánk bizalommal az alábbi elérhetőségeken:

Telefon: +36 30 285 8781

Email: olajosvili@gmail.com