Ograniczenie zjawiska LSPI w silnikach po downsizingu
We wrześniu 2017 r. został wprowadzony nowy cykl testowy w zakresie modeli samochodów z nową homologacją w UE, a we wrześniu 2018 r. w zakresie wszystkich nowo sprzedawanych pojazdów. Aby procedura testowa była bardziej zbliżona do częstych warunków eksploatacji pojazdów oraz aby tym samym precyzyjniej określić ilość dwutlenku węgla i emisję pozostałych szkodliwych substancji, opracowano globalną, zharmonizowaną procedurę testową w zakresie pojazdów lekkich (WLTP, Worldwide Harmonised Light Vehicle Test Procedure). Zgodnie z nowymi celami ograniczenia emisji CO2 obowiązującymi kraje UE nowe samochody powinny obniżyć emisję o 37,5% do 2030 r. w porównaniu z rokiem 2021, podczas gdy nowe samochody dostawcze powinny zapewniać emisję niższą o 31%. Ponadto ustalono cel pośredni — o 15% niższe emisje w przypadku samochodów osobowych i dostawczych do 2025 r. Średnio emisja CO2 w przypadku nowych pojazdów sprzedanych w UE w 2017 r. spadła o 31% w porównaniu z pojazdami sprzedanymi w 2000 r.
Przepisy w zakresie emisji szkodliwych substancji są teraz znacznie bardziej surowe również w odniesieniu do progów emisji tlenków azotu (NOx). Od 2000 r. zostały one obniżone o 84%, cząstki stałe (PM) zostały zredukowane do wartości bliskiej zeru, a emisja tlenku węgla (CO) jest utrzymana na bardzo niskim poziomie.
Jedną z głównych strategii redukcji emisji CO2 jest poprawa wydajności silnika poprzez zmniejszenie jego rozmiaru (downsizing). Mniejszy silnik charakteryzuje się mniejszą pojemnością skokową, ale mimo to jest bardziej wydajny przy wysokich ciśnieniach, jakie w nim występują. Większa wydajność w połączeniu z obniżeniem tarcia, dzięki mniejszej liczbie tłoków, łożysk i innych komponentów silnika, skutkuje większą oszczędnością paliwa. Silnik o mniejszym rozmiarze ma mniejszą pojemność skokową oraz w związku z tym mniejszą ilość dostępnego powietrza. Do podwyższania mocy stosowana jest turbosprężarka, która zwiększa gęstość powietrza dolotowego, dzięki czemu moc i wydajność silnika jest znacznie wyższa.
Na rynku dostępnych jest już wiele silników poddanych downsizingowi – np. silnik benzynowy Forda 1.0 EcoBoost z turbodoładowaniem jest dostępny w wersjach z mocą wyjściową rzędu 100 KM, 125 KM i 140 KM. Oznacza to, że skutecznie zastępuje dawne silniki wolnossące (bez turbodoładowania) o pojemności 1,4, 1,6, a nawet niektóre typu 1,8 l.
Jednym z wyzwań związanych z wprowadzeniem mniejszych silników o większej wydajności jest tzw. ryzyko przedwczesnego zapłonu przy niskich prędkościach obrotowych (LSPI, Low Speed Pre-ignition). Jest to forma nieprawidłowego spalania, do której może dojść w małych silnikach, w których występuje wysokie sprężanie. Nawet pojedynczy przypadek LSPI może spowodować poważne uszkodzenie silnika. Istnieje wiele przyczyn LSPI. Są to m.in.: konstrukcja silnika oraz skład paliwa i środków smarnych. Substancje, które wchodzą w skład środków smarnych i mogą powodować LSPI, to detergenty oraz przede wszystkim wapń.
W przypadku takich małych silników o dużej mocy przy niskiej prędkości i wysokim obciążeniu występuje bardzo niekorzystne zjawisko przedwczesnego zapłonu, które może poważnie uszkodzić silnik. Niektórzy producenci, podobnie jak Amerykański Instytut Naftowy (API), stosują obecnie test LSPI. Olej ma wpływ na wyzwalanie zjawiska LSPI, ponieważ jego kropelki, które przedostają się do komory spalania, mogą doprowadzić do przedwczesnego zapłonu. Wiemy już, które ze składników oleju mogą zwiększać prawdopodobieństwo występowania LSPI, dlatego Castrol pracuje nad odpowiednim dopasowaniem składu formulacji olejowych, aby ograniczyć to zjawisko. Przez kilka lat szczegółowo firma Castrol badała to zagadnienie, zarówno niezależnie, jak i we współpracy z producentami silników. Przeprowadziliśmy szczegółową analizę wpływu oleju i paliwa na występowanie LSPI w silnikach oraz staraliśmy się opracować formulacje, które pozwalałyby na zmniejszenie ryzyka LSPI. Dzięki temu udało się nam starannie opracować kompletną rodzinę środków smarnych, które zapobiegają temu zjawisku, jednocześnie zapewniając najlepsze w swojej klasie osiągi. Producenci OEM coraz częściej uwzględniają w swoich specyfikacjach testy silników pod kątem LSPI, co oznacza, że aby otrzymać ich aprobatę, musimy udowodnić, że nasze produkty zapewniają ochronę przed LSPI.
ekspert techniczny Castrol Polska - Michał Izdebski
Formulacje środków smarnych zawierają także inne składniki, które mają wpływ na występowanie LSPI. Są to na przykład modyfikatory tarcia i substancje chemiczne zapobiegające zużyciu adhezyjnemu.
Dobierając olej do samochodu warto pamiętać, żeby wybrać zaawansowany technologicznie olej. Tego typu środki smarne ograniczają do minimum ryzyko wystąpienia LSPI, jednocześnie zapewniając znakomite osiągi.
Źródło: Castrol
