Преждевременное зажигание (LSPI): проклятие современных двигателей
Преждевременное воспламенение смеси в малообъемных моторах: симптомы, как защититься
Преждевременное воспламенение топливной смеси – явление крайне неприятное для двигателя внутреннего сгорания. Оно может убить любой двигатель, современный или старый, с удивительной быстротой, но чем меньше рабочий объем мотора, тем быстрее выйдет из строя такой ДВС. Давайте разберемся в технических нюансах явления и возможности предотвращения дорогостоящей поломки.
В зарубежных источниках феномен называют аббревиатурой LSPI (Low Speed Pre-Ignition), или «преждевременное воспламенение на низких оборотах».
Почему раннему зажиганию подвержены малообъемные моторы?
фото: caranddriver.com
Большая мощность, меньший объем, высокое давление наддува – при так называемом даунсайзинге двигателя производители автомобилей пытаются подстроиться под все более строгие требования ЕС по выбросам и растущий спрос на высокопроизводительные моторы.
Лучшей иллюстрацией такого стремления являются такие автомобили, как Ford Fiesta ST , который снимает колоссальные 200 л. с. со своего 1,5-литрового трехцилиндрового бензинового двигателя, модели Volkswagen, пару хот-хэтчей Seat, Renault и других автопроизводителей из Старого Света. Мощности, динамика разгона и скорости у таких моделей высокие, но есть нюансы их использования в плане работы моторов.
Подобные модели роднятся одним малозаметным, но важным нюансом – все они используют турбированные бензиновые моторы, и неважно, какие аббревиатуры придумывают автопроизводители для них: TSI, TFSI, EcoBoost или TCE, суть от этого не меняется – в основе лежит малообъемный силовой агрегат, редко превышающий по кубатуре 2.0 литра.
Придерживаясь стратегии поддержания низкого потребления топлива и минимизации вредных выбросов, при этом они не экономят на производительности. Однако это может иметь разрушительные последствия, потому что именно эти двигатели стараются совместить несовместимое: малый объем и высокую мощность. Такое сочетание снижает ресурс моторов, но также может иметь последствия куда более непредсказуемые и по-настоящему разрушительные.
Поэтому нет ничего удивительного, что в мастерских все чаще можно встретить автомобили с повреждением двигателей, вызванным явлением, которое встречается только в сложных бензиновых агрегатах с непосредственным впрыском топлива: LSPI. То самое преждевременное воспламенение.
В худшем случае последствия такого «предварительного зажигания» могут привести к серьезному повреждению двигателя.
Какие моторы подвержены этому явлению в первую очередь?
фото: flickr.com
Явление LSPI прежде всего затрагивает бензиновые двигатели с высокой степенью сжатия и прямым впрыском. Особенно когда моторы непрогретые, но нагрузка на них дается высокая, а обороты при этом низки. Чаще всего это проявляется при преодолении крутого уклона.
Одной из общепризнанных технических причин этого является следующее: форсунки впрыскивают топливо непосредственно в камеру сгорания. В результате у бензина остается мало времени для перехода в газообразное состояние и смешивания с воздухом в цилиндре (необходимого условия для нормальной работы мотора), который поступает в камеру сгорания через впускной клапан. Начинается постепенное накапливание несгоревшего топлива на стенках цилиндров.
Эта «чрезмерная смазка», по мнению некоторых автомехаников , иногда даже желательна в фазе прогрева мотора (хотя по классике конденсация излишнего топлива приводит к разжижению и смывке моторного масла, что снижает его защитные функции, и повышенному износу движущихся частей двигателя).
Явление проявляется, когда бензино-воздушная смесь конденсируется на стенках цилиндров на еще холодных стенках камеры сгорания. Однако это также может означать, что отдельные капли топлива не сгорают, откладываются и накапливаются – часто непосредственно в форсунке впрыска. Вот здесь и может подстерегать опасность.
Она проявляется особенно в те моменты, когда двигатель еще не работает при рабочей температуре, а камеры сгорания не прогрелись. В частных случаях это может даже привести к тому, что остатки топлива закупоривают канал форсунок и бензин больше не может впрыскиваться и распыляться оптимально, что в итоге приводит к тому, что двигатель работает на обедненной смеси.
Но это полбеды – хуже, когда в камере сгорания скапливается значительное количество топлива. Оно выпадает в осадок и начинает самопроизвольно возгорать под воздействием тепла, выпускаемого при работе мотора.
В результате топливо может воспламениться даже без искры свечи зажигания и задолго до фактической точки зажигания, начинается самопроизвольное воспламенение топлива.
Дополнительным минусом можно назвать обильное оседание сажи в цилиндрах и на поршнях, что ведет только к ухудшению общей ситуации.
Еще одна причина, по которой происходит преждевременное сгорание топлива, – осадок моторных масел. Масло очень низкой вязкости (например, SAE 0W-16, 0W-20) используется во многих бензиновых двигателях с высокой степенью сжатия. Оно вызывает минимальное сопротивление в работе мотора, что приводит к экономии топлива, но в результате моторное масло может оказать медвежью услугу. Оно может осесть на большой площади цилиндра и начать впитывать несгоревшие остатки топлива.
Недостаток этого следующий: масляно-топливная смесь воспламеняется намного быстрее чистого бензина.
Официальная версия: точных причин преждевременного воспламенения не знает никто
Причины LSPI до конца не выяснены. Производители масел, в частности Liqui Moly или Tunap, исследуют это явление и пытаются выяснить его предысторию. Эксперты сходятся во мнении, что LSPI является проблемой, вызванной сжатием.
А пока технологи думают, высокомощные, но малообъемные моторы продолжают страдать от преждевременного разрушения. LSPI происходит задолго до точки воспламенения, то есть задолго до того, как поршень достигнет верхней мертвой точки. Поэтому неконтролируемый взрыв происходит, когда идет такт сжатия. Это создает огромное давление, которое разрушает поршни, а уже его осколками убивает мотор.
В чем разница между LSPI и детонацией?
Стук или звон, который многим знаком по классическим автомобилям, также является неконтролируемым сгоранием топлива. Именно поэтому многие механики ставят знак равенства между преждевременным воспламенением на малых оборотах и детонацией.
Впрочем, оба явления отличаются в некоторых нюансах:
- Детонация в основном распознается по характерному звону двигателя и обычно предотвращается системой контроля детонации (она сдвигает время зажигания на более позднее). LSPI часто не воспринимается водителями акустически, потому что это происходит очень неравномерно. Также ее нельзя избежать, переместив момент зажигания;
- В отличие от детонации, LSPI происходит не на высоких скоростях, а на более низких диапазонах скоростей и оборотах. Кроме того, преждевременное зажигание обычно происходит, когда двигатель холодный;
- LSPI обычно гораздо сильнее действует на мотор, чем детонация. При этом явлении на мощных малолитражках происходит серьезно более мощный взрыв топлива (его воспламенение);
- LSPI возникает задолго до фактической точки зажигания воздушно-топливной смеси, в тот момент, когда поршень все еще находится на пути к верхней мертвой точке (ВМТ), то есть в тот момент, когда давление продолжает расти. Детонация же обычно происходит, когда поршень уже прошел ВМТ и камера сгорания снова становится больше, снижая давление.
Каковы последствия?
Сломанный поршень. Поршень разрушен преждевременным воспламенением
LSPI наносит серьезный ущерб в долгосрочной перспективе. То, какими могут выглядеть последствия, будет варьироваться от полученных нагрузок: от трещин в поршневых кольцах до сломанных турбин и полностью пришедших в негодность компонентов двигателя.
Как вы можете защитить себя от LSPI, если владеете малообъемным, но мощным автомобилем?
фото: flickr.com
- Избегайте движения на низких оборотах мотора и в те моменты, когда двигатель холодный;
- Регулярно меняйте масло. Особенно если вы ездите на небольшие расстояния, а морозы в вашем районе часты;
- В Европе разработаны масла, которые предотвращают LSPI. Они соответствуют стандарту API «SN Plus». Лишь немногие производители уже изменили свои технические характеристики для замены масла, поэтому владельцы автомобилей с турбированными малолитражными двигателями должны обратить на это внимание и самостоятельно приобрести новый стандарт моторных масел для двигателей;
- С правильными присадками двигатель может быть очищен от остатков топлива и масел. Тем не менее важно обращаться с присадками осторожно, так как легко можно сделать хуже. Для многих производителей несанкционированное использование добавок может повлиять на гарантию. Лучше осведомиться об их использовании в специализированной мастерской.
