Zjawisko LSPI – kiedy występuje i jak wpływa na silnik?
Zaostrzanie norm emisji spalin sprawia, że trend zwany downsizingiem upowszechnił się. W efekcie silniki są dziś narażone na znacznie większe obciążenia niż jeszcze dwie dekady temu. Dlatego też należy stosować w nich oleje silnikowe określonej klasy jakościowej i lepkościowej, które zapobiegają szkodliwym zjawiskom, takim jak LSPI. Na czym ono polega i dlaczego jest tak niebezpieczne?
Idea downsizingu to nie tylko zmniejszenie pojemności skokowej silnika, ale przede wszystkim zwiększenie napełniania cylindrów poprzez zastosowanie sprężarek mechanicznych czy turbosprężarek. W połączeniu z precyzyjnym, dzielonym na kilka dawek bezpośrednim wtryskiem paliwa, powoduje to wzrost sprawności silnika, mocy i momentu obrotowego przy niskich zakresach prędkości obrotowej. Dzięki temu można budować silniki o większej mocy i mniejszej pojemności, z momentem obrotowym dostępnym już przy niskiej prędkości obrotowej silnika. Pozwala to zmniejszyć zużycie paliwa, ale ma jednak również skutki uboczne. W niskim zakresie obrotów 1500-2000 obr/min przy dużym obciążeniu silnika i silnym doładowaniu dochodzi do zjawiska zwanego LSPI (Low Speed Pre-Ignition), czyli przedwczesnego zapłonu.
– W momencie wystąpienia zjawiska LSPI spalanie przebiega w sposób stukowy. W skrócie polega to na tym, że mieszanina paliwa rozpuszczona w warstwie olejowej na gładzi cylindra odparowuje z tej przestrzeni oraz z korony tłoka, a następnie ulega spalaniu, wskutek czego podczas suwu sprężania zapala się mieszanka paliwowo-powietrzna. Powoduje to gwałtowny wzrost ciśnienia w cylindrze do ponad 100 barów. Siły działające na tłok są prawie dwukrotnie wyższe niż przy normalnym procesie spalania, a kierunek działania tych sił jest nieprzewidywalny i zależny od miejsca inicjacji zapłonu. Może to doprowadzić do uszkodzenia tłoków, pierścieni uszczelniających, a nawet korbowodów – wyjaśnia Andrzej Husiatyński, kierownik działu technicznego w firmie TOTAL.
Jak chronić silnik przed wystąpieniem zjawiska LSPI? Należy stosować olej silnikowy o odpowiedniej klasie jakościowej oraz lepkościowej.
– Teoretycznie, im niższa lepkość, tym mniej pozostałości oleju w komorze spalania, jak również między tłokiem i cylindrem. Najważniejszy jest jednak skład bazy olejowej, który bezpośrednio warunkuje jakość oleju silnikowego. Im lepsza baza, tym mniejsze jej utlenianie i mniejsze zmiany w strukturach wiązań́, które mogą prowadzić do zwiększonej łatwości samozapłonu (wzrostu cetanowości) mieszaniny paliwowo-olejowej. Lepsza baza to także mniejsze odparowywanie środka smarnego. Przykładem olejów, które bardzo dobrze zapobiegają LSPI są TOTAL QUARTZ 0W20 lub 5W30, przeznaczone do wielu jednostek objętych downsizingiem np. silników GDi – tłumaczy Andrzej Husiatyński.
Oleje tego typu wyróżniają się zastosowaniem zaawansowanej bazy tworzonej w technologii syntetycznej, co zapewnia mniejszą odparowalność i utlenianie. Jednocześnie należy unikać środków smarnych z dużą ilością dodatków wapniowych – bardziej pożądane są dodatki magnezowe. Całkowicie niedopuszczalne są za to dodatki sodowe, których na szczęście jest już na rynku niewiele.
