Super-Pukanie: Stary zabójca silników powraca

Większość starszych kierowców, a także osób uprawiających sporty motorowe, jest dobrze zaznajomiona ze zjawiskiem stukania silnika. Jednak dzięki ciągłym ulepszeniom konstrukcji silnika i pokładowych urządzeń sterujących, ryzyko stukania zostało skutecznie wyeliminowane, więc wielu z Was mogło nigdy go nie doświadczyć, a nawet o nim nie słyszało. Niestety, wydaje się, że stare lekcje zostały zapomniane, a dążenie do oszczędności paliwa pobudziło szał na downsizing silnika i. Nowoczesne turbodoładowane silniki benzynowe z bezpośrednim wtryskiem paliwa (t-GDI) mogą uzyskać zadziwiającą moc 150+ KM z jednego litra pojemności skokowej silnika. W rezultacie, stukanie powróciło w bardziej przerażającej formie super-stukania o bardziej naukowej nazwie "przedwczesny zapłon przy niskiej prędkości" (LSPI) lub "stochastyczny przedwczesny zapłon" (SPI). Jak na ironię, faktem jest, że LSPI i spalanie stukowe stają się bardziej widoczne w reżimie pracy, który jest najbardziej korzystny dla osiągnięcia lepszej oszczędności paliwa.

Przyjrzyjmy się temu problemowi nieco głębiej: W silniku spalinowym z zapłonem iskrowym mieszanka paliwowo-powietrzna musi zapalić się w określonym momencie w cyklu 4-suwowym, aby silnik działał prawidłowo. Spalanie jest uruchamiane przez świecę zapłonową, zwykle 10 do 40 stopni wału korbowego przed górnym martwym punktem (GMP). To wyprzedzenie zapłonu może być kontrolowane – mechanicznie lub elektronicznie – i daje czas procesowi spalania na wytworzenie szczytowego ciśnienia w odpowiednim momencie, aby osiągnąć maksymalną wydajność silnika. Pukanie występuje, gdy z jakiegoś powodu mieszanina zapala się nie wtedy, kiedy powinna lub gdy stochastycznie eksploduje zamiast normalnie się palić. Drastyczny skok ciśnienia w cylindrze podczas stukania powoduje charakterystyczny dźwięk detonacji. Stukanie nie jest dobre dla silnika, a skutki mogą być całkowicie katastrofalne: pęknięte tłoki i świece zapłonowe, uszkodzone pierścienie i powierzchnie styku pierścieni, wygięte korbowody, uszkodzone łożyska korbowodów itp.

Aby być technicznie dokładnym, należy rozróżnić zwykłe stukanie od LSPI lub super-stukanie. Regularne stukanie występuje po zapłonie iskrowym, ale mieszanka paliwowo-powietrzna sporadycznie wybucha luzem zamiast normalnie się palić. W przeciwieństwie do zwykłego stukania, LSPI – po którym następuje stukanie – pojawia się przed zapłonem iskrowym i jest jeszcze bardziej szkodliwe. Zarówno LSPI, jak i zwykłe stukanie są bardziej prawdopodobne w warunkach dużego obciążenia / niskiej prędkości obrotowej oraz podczas wywrotu.

W ostatnich latach podjęto ogromny wysiłek, aby lepiej zrozumieć LSPI i mechanizmy stukania. Można wymienić kilkanaście czynników potencjalnie wywołujących zdarzenia LSPI i stukania.  Oprócz konstrukcji silnika, wysokie szczytowe ciśnienie w cylindrach spowodowane doładowaniem silnika, stosowanie niskiej jakości benzyny, stosowanie ubogich mieszanek paliwowo-powietrznych oraz stosowanie niskiej jakości smarów do skrzyni korbowej należą do czynników związanych ze zwiększonym ryzykiem LSPI i spalania stukowego. W przeciwieństwie do konwencjonalnego stukania, zdarzenia LSPI nie można przewidzieć i skorygować poprzez dostosowanie czasu iskry, a zatem standardowe algorytmy zapobiegania stukaniu, na których opiera się większość jednostek sterujących silnika (ECU), są w dużej mierze bezużyteczne.

Technicznie rzecz biorąc, LSPI jest przede wszystkim związany z przepływami inżynieryjnymi w silniku. Jednak fakt, że częstotliwość występowania LSPI zależy od użytego oleju silnikowego, dał początek wielu teoriom próbującym powiązać początek LSPI ze składem oleju silnikowego. Doniesiono, że niektóre dodatki, takie jak ditiofosforan (ZDDP) i molibden, zmniejszają ryzyko LSPI, podczas gdy inne, takie jak sulfoniany wapnia na bazie – powszechny składnik buforu TBN – działają jako promotory LSPI. Ponadto niektóre raporty sugerują, że stosowanie syntetycznych olejów bazowych zmniejsza również ryzyko LSPI. Jednak naukowcy z Infineum, jednego z głównych producentów dodatków do środków smarnych, donoszą o korelacji między skłonnością do samozapłonu różnych olejów bazowych a częstotliwością LSPI, wskazując na przeciwny kierunek: ryzyko samozapłonu wydaje się wzrastać z grupy API I do grupy IV API. Pokazuje to złożoność problemu, w którym rolę odgrywają poszczególne charakterystyki silnika, paliwo i olej silnikowy.

Nowe i nadchodzące specyfikacje olejów silnikowych będą zawierały dedykowaną sekwencję testów wydajności LSPI. W dziale badawczo-rozwojowym BIZOL uważnie monitorujemy bieżące postępy w zrozumieniu zjawiska LSPI i w odpowiednim czasie dostosowujemy najlepsze praktyki w recepturach naszych produktów. Dlatego nasz nowy olej silnikowy BIZOL Green Oil+ jest jednym z pierwszych produktów odpornych na LSPI na rynku.