W niskim zakresie obrotów silnika 1500–2000 obr./min, przy dużym jego obciążeniu i znacznym doładowaniu dochodzi do zjawiska zwanego LSPI (Low Speed Pre-Ignition), czyli przedwczesnego zapłonu przy niskiej prędkości obrotowej. Zjawisko to występuje w doładowanych silnikach o małej pojemności skokowej, które są obecnie powszechnie stosowane.

W momencie wystąpienia zjawiska LSPI spalanie przebiega w sposób stukowy. W skrócie polega to na tym, że mieszanina paliwa rozpuszczona w warstwie olejowej na gładzi cylindra odparowuje z tej przestrzeni oraz korony tłoka, a następnie ulega spalaniu. To zapala mieszankę paliwowo-powietrzną podczas suwu sprężania. Powoduje to gwałtowny wzrost ciśnienia w cylindrze do ponad 100 barów. Siły działające na tłok są prawie dwukrotnie wyższe niż przy normalnym procesie spalania, a kierunek działania tych sił jest nieprzewidywalny i zależy od miejsca inicjacji zapłonu LSPI – mówi Andrzej Husiatyński, kierownik działu technicznego w firmie Total. Spalanie stukowe powstaje więc z powodu niekontrolowanego zapalenia się mieszanki paliwowo-powietrznej w cylindrze, co prowadzi do uszkodzenia tłoków, pierścieni, a także korbowodów. Spalanie stukowe jest znanym zjawiskiem i w pewnych, wyjątkowych przypadkach występuje także w silnikach o tradycyjnej budowie, czyli bez downsizingu. Problem zauważyli też inżynierowie z firmy Castrol, którzy upatrują przyczyn występowania zjawiska LSPI w konstrukcji silnika, składzie paliwa i środków smarnych.

Jak chronić silnik przed LSPI?
Przyspieszanie z niskich obrotów powodujące duże obciążenie, to zjawisko normalne dla wszystkich silników objętych downsizingiem.
Jest to szczególnie widoczne w silnikach 3-cylindrowych, montowanych już nawet w Škodzie Octavii. W jaki sposób chronić jednostkę napędową przed szkodliwym zjawiskiem LSPI? – Pierwsza sprawa to lepkość oleju. Teoretycznie, im niższa lepkość, tym mniej pozostałości oleju w komorze spalania, jak również w przestrzeni tłok – cylinder. Najważniejszy jest jednak skład bazy olejowej, który bezpośrednio warunkuje jakość oleju silnikowego. Im lepsza baza, tym mniejsze jej utlenianie i mniejsze zmiany w strukturach wiązań, co może prowadzić do wzrostu cetanowości mieszaniny paliwowo-olejowej. Lepsza baza to także mniejsze odparowywanie środka smarnego – mówi Andrzej Husiatyński.
Oleje tego typu wyróżniają się zastosowaniem zaawansowanej bazy, tworzonej w technologii syntetycznej, co zapewnia mniejszą odparowalność i utlenianie (cetanowość). Należy unikać środków smarnych z dużą ilością dodatków wapniowych – bardziej pożądane są dodatki magnezowe. Niedopuszczalne są też dodatki sodowe, których na szczęście jest już niewiele – podaje Total. Zdaniem Castrola, detergenty, modyfikatory tarcia i substancje chemiczne zapobiegające zużyciu adhezyjnemu również przyczyniają się do powstawiania zjawiska LSPI. – 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. 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 – mówi Michał Izdebski, ekspert techniczny Castrol Polska.