A mai korszerű motoroknál egyre gyakrabban tapasztaljuk a divatos down-sizing jelenséget ami miatt egyre kisebb hengerűrtartalmú motorok kerülnek a járművekben. Ezek általában turbófeltöltővel szerelt közvetlen befecskendezésű benzin motorok 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 extrém működési körülményeket hoznak léte, amelyek elősegítik az alacsony sebességnél bekövetkező előgyújtás (LSPI) káros jelenségének kialakulását.

Ebben a cikkben az LSPI jelenség kialakulásának okairól, az LSPI káros körülményeiről és az LSPI jelenség elkerülésének lehetőségéről beszélünk.

Legutóbbi cikkünkben az egyre alacsonyabb viszkozitású motorolajok megjelenésének okairól írtunk. Ezt a cikket IDE KATTINTVA olvashatja el.

A belső égésű motor méretcsökkenése miatt egyre gyakrabban jelentkezik egy új jelenség: alacsony fordulatszám mellett bekövetkező korai égés, azaz, az LSPI. Az LSPI nem hallható és előre nem látható, azonban mégis súlyos motorkárosodást okoz. 

Az autóipar által gyártott motorok esetében a törvény előírja, hogy egyre alacsonyabb káros anyag kibocsátással üzemeljenek, és a piac 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 kontrollálatlan égés, amely nem összekeverendő a kopogással. A modern járművek a lehető legnagyobb hatékonysággal működnek, hogy maximalizálják az üzemanyag-hatékonyságot. 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 benzin motorok esetében LSPI fordulhat elő.

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

Azt feltárták, hogy a lángfront nem a falaktól vagy azok közvetlen környezetéből indul, hanem a hengertér belső gázteréből. Így még rejtélyesebb, hogy mi lehet a gyújtóforrás. Gyanúba keveredtek a mikrométerű olajcseppek. Keresik a motorolajban lévő detergens/ diszpergens adalékanyagok között azokat, amelyek a befecskendezett tüzelőanyaggal keveredve azt meg tudják gyújtani. A dugattyúgyűrű a hengerfalon lévő leheletnyi olajréteget, különösen a felső kompressziógyűrű és a dugattyú közötti térből, az FHP felé haladva lehántja és az így keletkezett mikro cseppeket bejuttatja a hengertérbe, ahová a közvetlen benzinbefecskendező abban az időintervallumban fecskendezi be a benzint.

Amennyiben az égés a sűrítési ütem közben történik, úgy ez súlyos károkat okozhat a motorban, mivel a dugattyúnak és az összes alul elhelyezkedő alkatrésznek kell elnyelnie a kialakuló nyomás lökést. Annak érdekében, hogy az égéstér kokszlerakódásoktól és egyéb az esetleges LSPI kialakulását okozó lerakodásoktól mentes legyen, a motorolajnak képesnek kell lennie arra, hogy az esetleges szennyeződéseket még nagyobb mértékben eltávolítsa a henger faláról.

De nézzünk mélyebben az LSPI jelenség okai és lehetséges megoldásai mögé.

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

A legtöbb városi autó is már kis méretű 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.

Mit értünk turbófeltöltővel szerelt közvetlen benzin befecskendezésű motoron?

Az alacsony fordulatszámú előgyulladás azokra a kis méretű motorokra jellemző, amelyekben a benzint közvetlenül a hengerbe fecskendezik be, és turbófeltöltőt alkalmaznak a működéséhez.

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

Miért szükséges az egyre kisebb méretű motorok használata az új autókban?

Az európai emissziós szabványok egyre szigorúbbak lesznek. Ezek egy sor szabályozást képviselnek, amelyeket az ártalmas kipufogógáz-kibocsátás csökkentése érdekében hoztak létre. Az Euro 6 az aktuális kibocsátási szabályozás, míg az Euro 7 2025-től lesz érvényes.

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.

Mit értünk a benzinmotorok méretcsökkenése alatt?

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 turbófeltöltőkkel 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.

Miért fontos a turbófeltöltővel szerelt kis méretű benzinmotorok használata?

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 sűrűségét.

A turbófeltöltős közvetlen befecskendezésű motorokat csak benzines autókban használják. A dízelmotorok már régóta alkalmazzák ezeket a technológiákat. Ahogy a megnevezése is sugalla, 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 fordulatszámú előgyulladás magas égési nyomást okozó jelensége (LSPI).

Mi az alacsony fordulatszám mellett bekövetkező előgyújtás?

A motorokat kifejezetten úgy tervezték, hogy a kontrollált égés során gyújtsák meg az üzemanyagot. Ez a folyamat az égéstérben az üzemanyag- és levegőkeverék égetését jelenti. A láng a gyújtógyertyától indul és egyenletesen terjed szét az égéstérben. A terjedés módja teljes mértékben szabályozva van a motor égésterében. Ideális működési körülmények között a levegő és az üzemanyag keveréke teljesen elég. Az égés sarán keletkező hő átkerül a dugattyúra, majd a hengerfalra, végül a hűtőrendszerbe jut.

Az auto-ignition, vagyis az öngyulladás éppen az ellenkezője ennek a folyamatnak. Sztochasztikus előgyulladásnak és szuper kopogásnak is nevezik. Az alacsony fordulatszám mellett bekövetkező előgyulladás (LSPI) az ellenőrzött égés során történő normál események sorozatán kívüli ellenőrizetlen égést jelent. Akkor történik, amikor a hengerben növekvő hőmérséklet és a nagy nyomás  miatt az elégetetlen üzemanyag a szikra gyújtást megelőzően öngyulladással berobban, majd kopogásos égést okoz. Ahogy a neve is jelzi általában alacsony fordulatszám mellett bekövetkező hirtelen kigyorsításkor következik be.

Alacsony fordulatszám mellett bekövetkező előgyújtás vagy Detonáció?

A detonációt és az LSPI-t gyakran felcserélik, pedig ez a két jelenség nem azonos.

Addig, amíg az LSPI az általános égés előtt történik, és súlyos károsodást okoz, a detonáció az égés lefutását követően fordul elő. Ez a túlzott hő és nyomás miatt következik be, aminek a következtében az égés során fennmaradó felesleges gázok spontán égnek el. Így a detonáció kevésbé káros az LSPI-hez képest.

Mi az LSPI jelenség kialakulásának az okai?

A fajlagosan egyre kisebb méretű benzinmotorok fő jellemzői a kisebb henger űrtartalom, a nagyobb terhelés, a magasabb középnyomás nyomás és az alacsony fordulatszámon való üzemelés. Ezek a tényezők együttesen hozzájárulnak az LSPI jelenség kockázatának növekedéséhez.

Jóllehet a jelenséget már jóideje kutatják, az alacsony fordulatszámon bekövetkező előgyulladás konkrét okát még nem tudták pontosan megfejteni. A járműgyártók és a kutatók különböző aspektusokat vizsgálnak az LSPI jelenség okairól, ideértve az üzemanyag, a motorolajok és a motorkomponensek hatását is.

Jelenleg itt tartanak a jelenséggel kapcsolatos megfigyelések

Kezdetben az ipari szakértők úgy vélték, hogy az alacsony fordulatszám mellett bekövetkező előgyulladásnak két fő forrása van – a koromlerakódás és a hengertér felületén kialakuló forró foltok. Azonban további kutatási tanulmányok azt találták, hogy az LSPI jelenség teljesen véletlenszerűen megtörténhet a hengertérben.

További kutatások eredményeként arra jutottak, hogy 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. Amikor a dugattyúgyűrűk összenyomják, a keverék berobban, mielőtt az aktuális gyújtási folyamat elkezdődne, abnormális égést okozva ezáltal.

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.

Mik a kopogásos égés tünetei

Az extrém kopogás teljesen tönkre teheti a motort. Ezért rendkívül fontos, hogy időben felismerd a tüneteket. Íme néhány közülük:

• Sérült gyújtógyertyák, különösen a központi elektródák
• Teljesítményvesztés
• Csökkent üzemanyag-hatékonyság
• Időnkénti zörgés hallható gyorsításkor
• Megnövekedett motorzaj és robbanásszerű hangok a motor felöl

Hogyan érinti a motort az LSPI?

Az LSPI csak benzinmotorokban lép fel. Ezekben a motortípusokban gyújtógyertya található, amely lehetővé teszi az ellenőrzött égést. Másrészről a dízelmotorok esetében a gázkeverék összenyomását használják a robbanáshoz, és így nem érzékenyek az alacsony fordulatszámú előgyulladásra.

Az ellenőrizetlen LSPI hatalmas nyomást és túlzott hőt okoz, ami súlyos károkat okoz az olyan motorkomponensekben, mint a dugattyúk, gyújtógyertyák, csapágyak és hengerek. Az LSPI egyik eredménye lehet a dugattyúk átégése az elolvadt gyújtógyertyák és egyéb motormeghibásodások.

Az LSPI jelenség megelőzése

Bár az alacsony fordulatszám mellett bekövetkező előgyulladás okai nem tisztázottak teljes mértékben, létezik néhány dolog amit megtehetünk annak érdekében, hogy csökkentsük a kialakulás kockázatát. Ide tartozik a magas minőségű motorolajok, a magas oktánszámú prémium üzemanyagok és az üzemanyag rendszer tisztító adalékok rendszeres használata.

Megfelelő specifikációjú és magas minőségű 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 igényli a kenőanyag gyártóktól. Ezért mindig győződjön meg arról, hogy a járműgyártó által meghatározott szabványnak megfelelő motorolaj kerül az autóba olajcsere során.

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

• Az LSPI megelőzése: Az új motorolaj receptúrákat úgy tervezik, hogy a felhasznált adalékok minimalizálják vagy megszüntessék az alacsony fordulatszámon bekövetkező előgyulladás kockázatát.
• Motortartósság javítása: Az motorolajnak hűtenie, kennie és tisztítania kell a motor komponenseit, hogy ezzel csökkentse a kopás veszélyét és növelje a motor életéttartamát.
• Motorolaj teljesítménye: A modern motorolajokat a legmagasabb minőségű alapolajokból és adalékokból készítik. Magas teljesítményt, tartósságot és tisztaságot kell biztosítaniuk, még a legkeményebb körülmények között is.
• Üzemanyag-hatékonyság növelése: A súrlódáscsökkentő adalékok védenek a kopástól és a szakadástól. Így az olaj maximálja a felhasználható energia mennyiségét, miközben stabil viszkozitást biztosít a motorkárosodás csökkentése érdekében.
• Járműkompatibilitás: A motorolaj receptúrának kompatibilisnek kell lenniük ugyanúgy az új motorokkal szerelt járművekkel, mint a régebbiekkel is.

Magas oktánszámú, prémium üzemanyagok használata

Lényeges a prémium minőségű benzinüzemanyag, például a magas oktánszámú üzemanyag használata. Minél magasabb az üzemanyag oktánszáma, annál stabilabb a minősége.

Nevezetesen, az oktánok hidrokarbonok, amelyek a benzin legjelentősebb komponensei 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 ellená 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 üzemanyag rendszer tisztítása

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

Ezzel az alapvető lépésekkel segítheted megelőzni az alacsony fordulatszámú előgyulladás kockázatát és védeni a motorodat az elkerülhetetlen károktól. Az olajok és a tisztítószerek rendszeres használata segíthet megelőzni a motorkopás és a hajtómű súlyosabb meghibásodását. Ha kétségeid vannak a megfelelő termékek vagy eljárások kiválasztásával kapcsolatban, kérdezd meg a járműved gyártóját vagy fordulj autószerelőhöz segítségért.

Az alacsony fordulatszámú előgyulladás veszélyes motorkárosodást okozhat a kisebbített benzinmotorokban. Az alapvető motorolajok és tisztítószerek rendszeres használata segíthet megelőzni ezt a káros jelenséget. A legjobb megelőzés érdekében kövesd az OEM utasításait és a megfelelő karbantartási ütemtervet. Ezenkívül rendszeresen ellenőrizd és cseréld ki a motorolajat, valamint használj tisztítószereket a rendszeres benzines rendszer karbantartásához. Ha kérdéseid vagy aggodalmaid vannak, mindig kérdezz meg egy szakembert.

Összefoglalva az LSPI jelenséggel kapcsolatos információkat

Egy kis henger űrtartalmú benzinmotoros személyautó 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 mind kis hengerűrtartalmú közvetlen benzinbefecskendezéses turbófeltöltővel rendelkeznek, amelyek megfelelnek a fenntarthatósági normáknak.

Azonban ezek a benzines motortípusok hajlamosak az alacsony fordulatszám mellett bekövetkező előgyulladásra, ami súlyos motorkárosodást okozhat. Szerencsére az LSPI jelenség kialakulásának kockázatát megfelelő karbantartással csökkenthetjük.

Először is, ügyeljünk a megfelelő megelőző karbantartás ütemtervre és rendszeresen vizsgáltassuk át a jármű motorját szakemberrel. Legfontosabbként pedig válasszunk magas oktánszámú prémium üzemanyagot és az LSPI jelenségre hajlamos motorokkal kompatibilis motorolajat, valamint rendszeresen használjunk üzemanyag rendszer tisztító üzemanyag adalékot. Ha ezeket a dolgokat megtesszük, úgy nagy mértékben tudjuk csökkenteni az LSPI jelenség kialakulásának kockázatát.

A cikket írta: Bajomi Vilmos – Olajos Vili

Amennyiben kenéstechnikai tanácsra van szüksége, vagy segítségre szorul a megfelelő kenőanyagok kiválasztásában, úgy keressen bennünket következő elérhetőségeinken:

Tel: +3630 285 8781

e-mail: olajosvili@gmail.com