LSPI in hoogbelaste downsize motoren als schadeoorzaak.
Low Speed Pre Ignition (LSPI) is een vorm van detonatie in direct ingespoten benzinemotoren bij lage toerentallen tot ca. 3.000 min-1. Hoe ontstaat het precies, hoe vaak komt het voor en wat en wat kun je daar tegen doen?
Door de trend om motoren steeds kleiner en sterker te maken, komen we vaker schades tegen aan zuigers, zuigerveren en distributiekettingen. Schuldige is in veel gevallen Low Speed Pre Ignition (LSPI). In gewoon Nederlands betekent dat ongecontroleerde verbrandingen bij lage toerentallen tijdens redelijke tot hoge belastingen van de motor. LSPI komt voor bij gedownsizede direct ingespoten benzinemotoren voorzien van een turbo.
LSPI moet niet verward worden met ‘pingelen’, waarbij gloeiontsteking van het lucht/brandstofmengsel plaatsvindt tijdens acceleratie bij lage toerentallen. Dat gevaar wordt aangejaagd door vervuiling met koolafzettingen in de cilinder. Wat je daartegen kunt en moet doen is de motor van binnen zo schoon mogelijk houden.
1) Downsizing en downspeeding
Auto’s moeten steeds zuiniger en schoner worden, niet zo raar om daarvoor kleinere motoren te gaan toepassen natuurlijk. Maar de prestaties moeten wel het liefst op peil blijven, zo niet hoger worden. Al is het maar doordat meer comfort- en veiligheidsvoorzieningen de auto’s zwaarder maken, dus voor minstens gelijkblijvende prestaties sterkere motoren vereist worden. Met turbo’s en directe injectie kunnen ook kleine motoren grote prestaties bieden. De meeste aandacht gaat in de dagelijkse praktijk evenwel uit een naar zuinige en schone verbranding. Dit wordt mede bereikt door kleine motoren hoog belast te laten draaien, dichtbij hun meest efficiënte werkingsgebied en met grote gasklepopening bij laag toerental (tot 3000 t/min); dat is zuinig.
Controle over schakelgedrag
Om dit nog meer te bevorderen kan downspeeding worden toegepast, al dan niet in combinatie met downsizing. De transmissie wordt zo ingericht dat bij gebruikelijke rijsnelheden het motortoerental zo laag mogelijk ligt. Sterk gestegen populariteit van automatisch schakelende dubbelkoppeling transmissies geeft de fabrikant veel controle over het schakelgedrag, waar de rijder zelf vaak nog niet zo vroeg zou opschakelen als technisch mogelijk is. Dit is wat men noemt ‘het Nieuwe Rijden’, al is het nieuwe er inmiddels wel af.
2) LSPI op de loer; het gevaar
Hoge motorlast bij laag toerental roept het risico op van Low Speed Pre Ignition (LSPI).De theorie achter LSPI is dat er delen vanuit de motorolie, wel of niet vermengd met achtergebleven brandstofdelen, spontaan deelnemen aan de verbranding door de complexe gaswisselingen in de verbrandingsruimten, heel willekeurig in de cilinders en mogelijk steeds op een andere plaats. Dit wordt in de hand gewerkt door verschillende variabelen als kleptiming- en kleplichthoogteverstellingen, variabele turbo ondersteuning, temperatuurcorrecties, regelbare lage- hogedruk EGR, enz. Dus in tegenstelling tot de ‘ouderwetse’ detonatie waarbij, meestal op dezelfde plaats in de verbrandingsruimte, door een hoge temperatuur een gloeionsteking ingeleid wordt.
Olievervuiling
Bij moderne motoren, met name downsize types, ligt het iets anders. Deze worden zo afgestemd dat ze gewoonlijk dichtbij, maar net niet in het gebied draaien waar deze ‘klassieke’ detonatie optreedt. Met als gevolg dat er weinig mis hoeft te gaan om alsnog detonatie te laten opkomen. Vooral olievervuiling levert een gevaar op. Koolresten en andere aanslag uit verbrande olie of onvolledig verbrande brandstof kunnen in de cilinder als gloeiende ontstekers optreden.
Vervuiling op de zeer kritische injectoren voor directe injectie, met uiterst fijne sproeigaatjes, kunnen de brandstofvoorziening verstoren. Het wordt er natuurlijk niet beter op met EGR, recirculatie van uitlaatgas dat sterke motorvervuiling geeft in de vorm van verbrandingsresten in inlaatkanalen, op inlaatkleppen en in verbrandingsruimten.
Naast EGR hebben we extra vervuiling door aangepaste injecties om de temperatuur van het uitlaatgas op te voeren. Dat is vooral na het starten nodig om zo gauw mogelijk de uitlaatgasnabehandeling op werktemperatuur te krijgen, katalysatoren en roetfilter. Rijke mengsels verbranden minder schoon, maar verhogen wel de temperatuur in de uitlaat, vooral voor een SCR katalysator of als er regeneratie van een roetfilter nodig is. Alleen verloopt rijke verbranding in de motor niet volledig, het kan roetafzetting achterlaten.
3) Vernietigende klappen met ernstige gevolgen
Vanzelfsprekend is LSPI alleen al ongewenst, omdat ongecontroleerde en vroegtijdige ontsteking, terwijl de zuiger nog op weg is naar zijn bovenste punt, bepaald geen optimale motorprestaties oplevert. Het geeft een flinke dreun op de zuiger op het meest slechte moment. De klappen zijn extra hard in moderne motoren met steeds hoger geworden compressieverhouding.
Als LSPI optreedt ontstaat zuigerschade. Of, als de zuiger zelf heel blijft, ontstaan er gebroken zuigerveren gevolgd door sterke blow-by lekkage langs de zuiger. Slecht afdichtende zuigerveren dus, mogelijk verbrande zuigers en in elk geval sterk vervuilde motorolie. Het draaiende deel van de motor wordt zwaar belast door LSPI, inclusief drijfstangen en de krukas met hun lagers.
Bij de extreem hoge belasting zal de grenssmering van de motorolie vaak aangesproken worden, waardoor de bescherming van de motorolie afneemt.
We willen immers ook zo dun mogelijke motorolie voor lage draaiweerstand, De distributie krijgt de klap mee van een ongelijkmatig draaiende motor. Dat is niet goed voor riemen en kettingen, vooral die laatste hebben weinig ‘vering’ om sterk wisselende belastingen op te vangen.
LSPI is één van de hoofdoorzaken van slijtage en oprekken van distributiekettingen- en riemen. Samen met brandstofverdunning door slecht vernevelende of openstaande injectoren en motor vervuiling door verbrandingsresten. Het voorkomen van het oprekken van distributiekettingen is momenteel de grootste uitdaging van bijna alle fabrikanten van distributieonderdelen.
Heel schade gevoelig zijn ‘wet belts’of Belt-in-Oil systemen waar de distributieriem in de motorolie draait en door LSPI overbelast raakt met schade aan de riem of breken tot gevolg, vaak binnen de 100.00 km.
Op zijn minst geeft LSPI detonatie grote kans op meer blow-by gassen langs de zuiger. Waaruit versnelde veroudering van de motorolie volgt, terwijl de verversingsintervallen nou juist verlengd zijn. Een enorme uitdaging voor ontwikkelingsafdelingen van olielaboratoria die oliën moeten ontwikkelen die de neiging tot LSPI verminderen en waarvan tegelijk een lange levensduur, lage wrijving, hoge weerstand tegen alle vormen van vervuiling, en weinig koolafzetting als de olie verbrandt, wordt gevraagd.
4) Schoonhouden is noodzaak: bestrijding door motorreiniging
Voorkomen is natuurlijk de beste remedie tegen LSPI, maar hoe doe je dat?
De brandstofsmering en daarmee de mengselbereiding is zo ver doorontwikkeld dat gedownside DI-motoren continue lands de rand van het LSPI gebied afgeregeld worden, op de grens van het toelaatbare. Deze zeer nauwkeurige regelingen kunnen alleen plaatsvinden als brandstofsystemen schoon zijn en de correcties van de elektronica ook exact kunnen worden uitgevoerd voor de ‘hardware’.
Afwijkingen in de mengselbereiding ten gevolge van vervuiling van het brandstofsysteem en de luchtinlaat zullen de kans op LSPI en daarmee motorschade sterk vergroten. Daarom is het raadzaam bij elke servicebeurt het brandstofsysteem te reinigen om de juiste brandstofdosering te herstellen en volgens het ontwerp van de fabrikant te laten verlopen.
Dus de afwijkingen in de mengselbereiding, ontstaan door opgebouwde vervuiling in het brandstofsysteem, wegnemen. Dit hoort een standaardprocedure te zijn bij onderhoud, geen extra!
Advies is daarom ook het hele inlaattraject schoon te maken en de cilinders vrij te houden van afzettingen. Je kunt eerst controle uitvoeren, door met een endoscoop in de cilinders te kijken, hoe het staat met vervuiling van zuigers en inlaatkleppen.
Nu komt er natuurlijk altijd wat motorolie in de verbrandingsruimte, voor de noodzakelijke zuigersmering. Dus het is van belang dat die motorolie zo schoon mogelijk blijft. De motor flushen dus, als bij olie verversen blijkt dat de oude olie veel vuil bevat. De nieuwe motorolie ondersteunen met de speciaal voor LSPI aangepaste Forté Top End Treatment zal de bescherming, de smeercapaciteit en de kwaliteit van de motorolie sterk verbeteren. Dit zal de motor inwendig schoonhouden, zodat LSPI wordt tegengegaan en daarmee zuiger- en distributieslijtage tot een minimum beperken.
Vanzelfsprekend sluit je geen compromissen met oliekwaliteit en voorgeschreven soort, of het service interval. Leg uw klanten uit dat een downsize-DI-turbomotor hard moet werken om zuinig te zijn, daarom wel goede verzorging verdient. Onder meer door preventief reinigen bij servicebeurten, voordat LSPI een kans krijgt om ernstige inwendige schade te veroorzaken.
Over LSPI is nog relatief weinig bekend en ook motorfabrikanten hoort u er nauwelijks over, en dat terwijl het oorzaak nummer 1 is voor zuigerschade. Forté Benelux verdiept zich al jaren in LSPI en wil graag met u van gedachten wisselen over deze problematiek. Daarbij kunnen wij u adviseren bij het preventief reinigen en het toepassen van het juiste type motorolie om de neiging tot LSPI te verminderen.
2025 Forté Benelux | Privacybeleid