LSPI: wat u moet weten

Wat is LSPI?

LSPI staat voor Low Speed Pre-Ignition, vroegtijdige ontsteking bij lage toerentallen. Dit is een ongewenst verschijnsel dat zich voordoet tijdens de verbranding. Meer specifiek: het brandstof-luchtmengsel ontbrandt te vroeg, wat tot te hoge druk in de cilinders leidt.

LSPI is in veel gevallen hoorbaar als bijgeluid uit de motor. Maar wat nog erger is: LSPI kan ernstige schade veroorzaken. Daarom is het een van de belangrijkste uitdagingen in moderne motortechnologie.

Wat veroorzaakt LSPI?

Een beetje achtergrond: om aan de wereldwijde vraag naar een grotere brandstofzuinigheid en minder uitstoot te voldoen, hebben autofabrikanten benzinemotoren ontwikkeld die gedownsized zijn en voorzien zijn van een turbocompressor (of supercharger). Deze motoren werken met lage toerentallen en een hoog koppel. Hun hogere specifieke vermogen en betere efficiëntie zorgen ervoor dat de doelen die door de markt (en in veel landen door wetgeving) worden gesteld, ook worden bereikt.

Ford en GM hebben bijvoorbeeld 3-cilinder 1.0 L-motoren met drukvulling ontwikkeld. Die leveren een vermogen leveren dat vergelijkbaar is met dat van hun 1.6 L viercilindermotoren en zijn tegelijkertijd 20% zuiniger en stoten minder CO2 uit. De beste indicatie van hun succes is het feit dat elk jaar miljoenen van deze motoren worden geproduceerd.

Maar er is een probleem met deze motoren ontstaan. Het staat bekend als LSPI of vroegtijdige ontsteking bij lage toerentallen, een vroegtijdige ontbranding voordat de normale ontbranding door de vonk kan optreden. Dit kan worden vastgesteld door een zwaar kloppend geluid dat hoorbaar is voor de bestuurder.

We weten dat LSPI optreedt in gedownsizede motoren, maar de exacte mechanische oorzaak van LSPI is nog onduidelijk. De ene theorie zegt dat een oliedruppel de verbrandingskamer binnendringt door een opening tussen de zuiger en de cilinderwand, waar deze gemengd wordt met de brandstof en ontbrandt. Een andere theorie gaat ervan uit dat afzettingen de ontstekingsbron zijn. Het is bewezen dat beide situaties zich hebben voorgedaan en ze sluiten elkaar niet uit.

Wat zijn de effecten?

Naast het geluid kan LSPI binnen slechts enkele omwentelingen leiden tot catastrofale schade. Omdat de zuigers en drijfstangen naar boven bewegen wanneer LSPI optreedt, zijn deze extra gevoelig voor schade. In extreme gevallen worden zuigerveren beschadigd of breken ze, verbuigen drijfstangen en raken bougies beschadigd.

Voor autofabrikanten zorgt LSPI ervoor dat ze hun turbomotoren maar beperkt efficiënter kunnen maken. Met andere woorden, LSPI is een knelpunt voor innovatie.

Wat eraan wordt gedaan

Hoe kan LSPI nu worden voorkomen? Onderzoek naar dit proces is heel uitdagend geweest, omdat LSPI heel destructief is en willekeurig optreedt. Maar er zijn sterke aanwijzingen dat de samenstelling van smeermiddelen een belangrijke rol kan spelen bij het onderdrukken van LSPI. Leveranciers van additieven hebben baanbrekend onderzoek verricht op dit vlak.

Bijvoorbeeld: oliën met hogere calciumconcentraties leken de kans op LSPI te vergroten. Aan de andere kant leken reinigingsmiddelen op basis van magnesium en molybdeenbestanddelen LSPI niet te verergeren en het zelfs wat te verminderen. 

Maar LSPI verhelpen is niet zo eenvoudig als de ene component vervangen door een andere — elke component heeft meerdere functies en het wijzigen van de samenstelling betekent altijd dat de prestaties van een smeermiddel op meerdere vlakken veranderen.

Hoe gaat het voorkomen van LSPI zichtbaar worden in specificaties?

De smeermiddelenindustrie blijft streven naar het ontwikkelen van een zinvolle motortest om het effect van de samenstelling van smeermiddelen op LSPI te meten. Ons doel is om een volgende generatie van smeermiddeltechnologieën te ontwerpen waarmee we een eind kunnen maken aan LSPI. Dan kunnen OEM's doorgaan met hun ontwikkeling van brandstofzuinige motoren met een lage uitstoot.

Toekomstige oliespecificaties houden al rekening met LSPI-preventie en van ILSAC GF-6 wordt verwacht dat een test van Ford-motoren wordt opgenomen om de kans op LSPI te verkleinen.

Samengevat:

• LSPI (Low Speed Pre-Ignition) of vroegtijdige ontsteking bij lage toerentallen is een ongewenst verschijnsel dat zich voordoet tijdens de verbranding.
• We weten dat LSPI optreedt in gedownsizede motoren, maar de exacte mechanische oorzaak van LSPI is nog onduidelijk.
• Naast de bijgeluiden vanuit de motor kan LSPI binnen slechts enkele omwentelingen catastrofale schade veroorzaken.
• Er zijn sterke aanwijzingen dat de samenstelling van smeermiddelen een belangrijke rol kan spelen bij het onderdrukken van LSPI.
• Ons doel is om een volgende generatie van smeermiddeltechnologieën te ontwerpen waarmee we een eind kunnen maken aan LSPI. Dan kunnen OEM's doorgaan met hun ontwikkeling van brandstofzuinige motoren met een lage uitstoot.