Olejem w LSPI

Coraz surowszych norm dotyczących emisji spalin nie daje się spełnić bez redukcji zużycia paliwa. Stąd m.in. narastająca tendencja do downsizingu, czyli ograniczania pojemności skokowej silników bez zmniejszania ich mocy. Skutkiem tego jest jednak rosnące obciążenie jednostek napędowych, powodujące m.in. bardzo szkodliwe zjawisko określane skrótem LSPI.

Downsizing to z jednej strony zmniejszenie pojemności skokowej silnika, z drugiej zaś, służące uzyskaniu odpowiedniej mocy, zwiększenie napełniania cylindrów poprzez zastosowanie turbosprężarki lub sprężarki mechanicznej. Krok ten w połączeniu z dokładnym, dzielonym na kilka dawek bezpośrednim wtryskiem paliwa, ma tę dodatkową zaletę, że powoduje wzrost sprawności silnika, mocy i momentu obrotowego również przy niskich prędkościach obrotowych. Jednostki tego typu bywają określane mianem TGDI (od słów Turbo Gasoline Direct Injection), a ich cechą jest to, że nie muszą być „wkręcane” na wysokie obroty w celu osiągnięcia odpowiednio momentu obrotowego do napędzania samochodu. To zaś naturalnie wpływa na zmniejszenie zużycia paliwa, a tym samym emisji spalin. Niestety, w sinikach o takiej konstrukcji w niskim zakresie obrotów (1500-2000 obr/min) i przy dużym obciążeniu (silnym doładowaniu) dochodzi do zjawiska nazwanego LSPI (Low Speed Pre-Ignition), czyli przedwczesnego zapłonu przy niskiej prędkości obrotowej.

– W momencie wystąpienia LSPI spalanie przebiega w sposób stukowy. W skrócie polega to na tym, że co lżejsze węglowodory znajdujące się w warstwie olejowej na gładzi cylindra odparowują, a następnie ulegają samozapłonowi. To z kolei zapala mieszankę paliwowo-powietrzną wypełniającą przestrzeń nad tłokiem już podczas suwu sprężania. W efekcie w cylindrze następuje niekontrolowany wybuch i gwałtowny wzrost ciśnienia do ponad 100 barów. Siły działające na tłok są wtedy prawie dwukrotnie większe niż przy prawidłowo przebiegającym procesie spalania, a dodatkowo kierunek działania tych sił nieprzewidywalny, bo zależny od miejsca inicjacji LSPI. Doprowadzić to może do uszkodzenia tłoków, pierścieni tłokowych, a nawet korbowodów – wyjaśnia Andrzej Husiatyński, kierownik działu technicznego w firmie TOTAL.

Jak zatem przeciwdziałać wystąpieniu LSPI? Po pierwsze, nie należy zbyt mocno obciążać silnika, czyli np. nie wyprzedzać przy niskich obrotach silnika. Po drugie i równie ważne, stosować olej spełniający wymagania producenta pojazdu. Okazuje się bowiem, że użycie oleju o odpowiedniej jakości bazy, lepkości i składzie chemicznym dodatków zmniejsza, a nawet całkowicie zapobiega zjawisku LSPI.

– Pierwsza sprawa to jakość bazy olejowej, co bezpośrednio przekłada się na jakość oleju silnikowego. Im lepsza baza, tym mniejsze jej utlenianie i mniejsze zmiany w strukturach wiązań, mogące prowadzić do wzrostu cetanowości, czyli zdolności do samozapłonu. Lepsza baza to także mniejsze odparowywanie środka smarnego.
Drugą ważną kwestią jest lepkość oleju. Teoretycznie, im będzie ona niższa, tym mniej pozostałości oleju znajdzie się w komorze spalania, jak również̇ w przestrzeni tłok – cylinder. To dlatego oleje przeciwdziałające LSPI mają na ogół lepkości 0W-20, 5W-20, 0W-30.
Trzecia rzecz to skład pakietu dodatków uszlachetniających. W olejach, które przeznaczone są do silników TGDi stosowane są specjalnie dodatki, które działają jak strażacy nie dopuszczając do samozapłonu.
Wszystkie te wymagania znajdują swe odbicie w homologacjach konstruktorów czy specyfikacjach międzynarodowych. Dlatego, co zawsze podkreślamy, najważniejsza rzeczą jest stosowanie oleju o odpowiedniej homologacji. W przypadku silników TGDi ma to szczególnie znaczenie, gdyż użycie oleju, nawet o tej samej lepkości, lecz zawierającego nieodpowiedni pakiet dodatków może skutkować nasileniem LSPI i w konsekwencji doprowadzić do uszkodzenia silnika – wyjaśnia Andrzej Husiatyński.

Na koniec wspomnieć należy, że w 2018 r. wielu producentów samochodów/silników zaczęło ogłaszać swe nowe wymagania (zwane aprobatami) dotyczące olejów do silników benzynowych TGDi. Przyczyną było nie tylko zjawisko LSP, ale i coraz częstsze wykorzystywanie filtrów cząstek stałych, które wymagają olejów typu Low SAPS, czyli niskopopiołowych. W efekcie wytwórcy olejów silnikowych musieli poszerzyć gamę swych produktów. Dla przykładu, do rodziny olejów TOTAL QUARTZ wprowadzone zostały:

• TOTAL QUARTZ INEO XTRA LONG LIFE FE 0W-20 – spełniający wymagania aprobaty VW 508.00/509.00, a przeznaczony do całej rodziny najnowszych silników VW TSI i TFSI;
• TOTAL QUARTZ INEO FIRST 0W-30 – wypełniający aprobatę PSA B71 2312, do silników PSA 1.2 PureTech, 1.6 THP;
• TOTAL QUARTZ INEO EcoB 5W-20 – aprobata FORD WSS-M2C-948-B, zalecana do wszystkich silników EcoBoost (obligatoryjna w przypadku jednostki 1.0 EcoBoost);
• TOTAL QUARTZ INEO XTRA V-Drive 0W-20 – aprobata VOLVO VCC RBS0-2AE 0W-20, do najnowszych silników VOLVO 2.0 GTDi;
• TOTAL QUARTZ INEO XTRA DYNAMICS 0W-20 – aprobata BMW LL-17 FE zalecaną do silnika BMW R3 1.5 TwinPower Turbo i ASTON MARTIN 5.2 V12 biturbo;
• TOTAL QUARTZ 9000 FUTURE FGC 5W-30 – odpowiadający specyfikacji API SP i aprobacie GM DEXOS 1 Gen2 obligatoryjnej w przypadku wszystkich silników GTDi marki GM/OPEL.