Осторожно: таинственное явление может вывести ваш двигатель из строя

Джастин Притчард Глубоко внутри двигателя вашего автомобиля крошечная искра от свечи зажигания воспламеняет точно дозированные порции бензина много раз в секунду. Это приводит к быстрой и непрерывной серии крошечных и контролируемых взрывов, которые происходят исключительно внутри цилиндров двигателя. Ваш двигатель преобразует силу этих небольших взрывов в чудо импульса. Теперь вы знаете, как работает двигатель. Для того чтобы вся эта система работала как следует, крошечные взрывы должны происходить с невероятно точной точностью каждый раз. Это непростая задача: взрывы происходят за миллисекунды. Именно свеча зажигания отвечает за их запуск и за контроль времени этих взрывов. Но иногда сбивается синхронизация. Для взрыва бензина необходимо тепло от искры свечи зажигания, но свеча зажигания — не единственный источник тепла внутри цилиндров двигателя. Иногда, когда что-то идет не так, внутри двигателя становится слишком жарко, и бензин взрывается не вовремя, до того, как свеча зажигания даст соответствующий сигнал. В такой ситуации небольшой взрыв происходит преждевременно. Это называется детонацией двигателя, и она может превратить ваш двигатель в кашу. К счастью, детонация двигателя очень предсказуема, хорошо изучена и исследована, поэтому современные двигатели оснащены системами, предотвращающими её возникновение. Если у вас современный автомобиль, который хорошо обслуживается и работает на качественном бензине с правильным октановым числом, вам не о чем беспокоиться.

Что такое низкоскоростное предварительное зажигание?

Недавно учёные обнаружили, что у детонации двигателя есть таинственный зловещий двойник. Это явление называется преждевременным воспламенением на низких оборотах (LSPI), и оно серьёзно и разрушительно. Что ещё страшнее? Такие эксперты, как Скотт Линдхольм, глобальный специалист по применению продукции Shell Lubricants, пока не до конца понимают, что её вызывает. «Детонация и LSPI — это два разных явления, вызванных двумя разными факторами», — объясняет Линдхольм. «Типичную детонацию можно контролировать с помощью октанового числа топлива и момента зажигания, и она очень предсказуема. LSPI до сих пор недостаточно изучена и может возникать совершенно случайно». Как LSPI, так и обычная детонация возникают, когда бензин в цилиндрах воспламеняется в неподходящий момент, хотя условия, окружающие каждое из этих явлений, различны. Детонация обычно происходит на высоких оборотах и ​​при высокой нагрузке, когда двигатель горячий, работает с перегрузками и интенсивно. Однако LSPI может возникать и на очень низких оборотах и ​​при меньшей нагрузке. Она также чаще всего происходит в диапазоне рабочих режимов, где в современных двигателях достигается высокая топливная экономичность. В отличие от детонации, LSPI очень непредсказуема.

Кто подвержен риску преждевременного воспламенения при низкой скорости?

Вот в чем загвоздка: похоже, технология LSPI (Low-Low-Solid-Passive Injection) очень часто встречается в современных быстро растущих моделях маломощных двигателей с турбонаддувом и непосредственным впрыском топлива (TGDI). В наши дни становится все сложнее найти автомобиль, не оснащенный таким двигателем, поскольку многие автопроизводители переходят на двигатели TGDI для снижения расхода топлива. Перевод? Многие новые автомобильные двигатели становятся благодатной почвой для опасного LSPI (легочного воспалительного процесса).

Чем занимается LSPI?

Что происходит с двигателем, когда появляется LSPI и вмешивается в дело? Ничего хорошего. Линдхольм объясняет: «Эффект LSPI можно услышать как громкий хлопок, который большинство описали бы как сильную детонацию. Однако из-за времени и интенсивности некоторых событий были отмечены повреждения двигателя. LSPI приводит к гораздо более высокому давлению в цилиндрах, чем традиционная детонация, до 200 бар и даже выше. Верхняя часть поршня может треснуть, кольца могут сломаться и поцарапать гильзу, а также возможно растрескивание головки цилиндра. Мы даже видели, как части поршня застревали между верхней частью поршня и головкой цилиндра». Если говорить человеческим языком, то LSPI можно представить как автомобильный аналог небольшой бомбы, взорвавшейся внутри вашего сердца. Проще говоря, LSPI может быстро превратить внутренности вашего двигателя в конфетти, мгновенно выведя его из строя. Стоит ли беспокоиться? Возможно, но, скорее всего, нет. Дело в том, что, хотя инженеры до сих пор точно не знают, что вызывает LSPI (потерю скорости вращения двигателя), им известны конкретные условия, при которых это явление часто возникает в рабочем диапазоне двигателя TGDI. Благодаря программированию компьютерных систем, управляющих двигателем, этих условий можно избежать. «Это распространенное явление — в том смысле, что практически все двигатели TGDI могут испытывать LSPI, — хотя производитель контролирует это путем тщательной калибровки рабочих параметров, чтобы избежать условий, в которых LSPI может возникать. Таким образом, это реальное явление, которое можно воспроизвести в лаборатории под тщательным наблюдением», — объясняет Линдхольм. Линдхольм говорит, что у него нет опасений по поводу владения современным автомобилем с двигателем TGDI, поскольку автопроизводители успешно калибруют программное обеспечение двигателя, чтобы избежать работы в опасной зоне LSPI. «Калибровка двигателя — очень сложный и точный процесс, и производители оригинального оборудования прекрасно понимают, какие условия работы двигателя могут привести к повреждению из-за LSPI [или других причин], поэтому они стараются избегать этих условий», — говорит он. Как только проблема LSPI будет более полно изучена, её, возможно, удастся устранить. В этом случае потребитель сможет получить выгоду от повышения топливной эффективности. Проще говоря, условия эксплуатации, подверженные проблеме LSPI, которые в настоящее время избегаются за счёт программирования двигателя, могут частично совпадать с условиями, при которых двигатель TGDI демонстрирует наилучшую топливную эффективность. Благодаря лучшему пониманию или устранению проблемы LSPI, осторожное программирование двигателя можно будет смягчить, что позволит двигателю работать в более широком диапазоне условий, включая условия, при которых повышается топливная эффективность.

Что вызывает преждевременное зажигание на низких оборотах?

Линдхольм и его команда работают с автопроизводителями, чтобы глубже изучить причины LSPI, и, возможно, они приближаются к разгадке. «Одна из теорий заключается в том, что мелкие [горячие] капли масла отлетают от поршневых колец при переворачивании верхнего кольца, представляя собой возможный источник воспламенения помимо свечи зажигания. При этом состав моторного масла может помочь снизить вероятность возникновения LSPI», — говорит он. Проще говоря, эта теория предполагает, что случайные капли чрезвычайно горячего моторного масла могут попасть в цилиндры в неподходящий момент, преждевременно вызвав взрыв бензина и приведя к возникновению LSPI (повреждения, вызванные низким давлением в цилиндрах). Линдхольм говорит, что работа над составами моторных масел представляется многообещающей. «Хотя мы не знаем точной причины LSPI, — сказал он, — мы знаем, что состав масла может помочь уменьшить или устранить его, судя по имеющимся у нас тестам». Один из таких тестов был разработан и спонсирован компанией Ford, одним из многих автопроизводителей, предлагающих двигатели TGDI в большинстве продаваемых ими автомобилей. Тест Ford LSPI используется для того, чтобы помочь таким экспертам, как Линдхольм, в разработке новых составов моторных масел. Хотя эти новые составы моторных масел еще не поступили в продажу, работа над ними ведется, и после их выпуска они будут обеспечивать защиту от многочисленных проблем двигателя, включая LSPI. «GF-6 — это следующая отраслевая спецификация моторных масел, которая разрабатывалась в течение многих лет», — объясняет Линдхольм. «Ее внедрение запланировано на ближайший год-два, и она включает в себя ряд тестов, измеряющих эксплуатационные характеристики моторного масла, такие как предотвращение образования шлама, защита от отложений, экономия топлива, противоизносные свойства, а теперь и LSPI, наряду с другими параметрами производительности». Линдхольм говорит, что он и его команда продолжат исследовать точные химические и механические процессы, ответственные за LSPI, в надежде создать состав моторного масла, который сможет его устранить, что, возможно, еще больше повысит эффективность для потребителей.