Die Herausforderungen von LSPI beim Downsizing von Automotoren und ihre Vermeidung

Um die immer strengeren Abgasvorschriften und Anforderungen an die Kraftstoffeffizienz zu erfüllen, sind Automobilhersteller gezwungen, Motoren zu verkleinern und gleichzeitig ihre Leistung und ihr Drehmoment zu verbessern.  Die Kehrseite der heutigen kleineren Motoren mit höherer Leistungsdichte ist das Risiko von LSPI (Low Speed Pre-Ignition; Frühzündung bei niedrigen Drehzahlen): eine Form von anormaler Verbrennung, die in kleinen Motoren mit hoher Kompression auftritt.

Es wird angenommen, dass LSPI (Low Speed Pre-Ignition; Frühzündung bei niedrigen Drehzahlen) durch Tröpfchen oder Partikel verursacht wird, die sich durch die Brennkammer bewegen und sich vor der Funkenzündung entzünden. Dies führt zu einer unkontrollierten Verbrennung und unerwünschtem Motorklopfen. LSPI unterscheidet sich von der herkömmlichen Frühzündung, die an lokalen Hotspots an der Oberfläche der Brennkammer auftritt.

Das Motorklopfen, das während eines LSPI-Ereignisses auftritt, kann den Druck im Zylinder deutlich erhöhen, was zu möglichem Motorschaden und eventuellem Motorausfall führen kann.

Wie Automobilhersteller die Kraftstoffeffizienz verbessern

Die heutigen Motoren reagieren auf die gestiegene Nachfrage nach einer Senkung des Kraftstoffverbrauchs und einer Reduzierung von Emissionen. Die Automobilhersteller verfolgen zwei Ansätze, um den zunehmend strengeren Anforderungen an die Kraftstoffeffizienz gerecht zu werden:

  • Motor-Downsizing: Entwicklung einer kleineren Version eines größeren Motors mit gleicher Leistung. Ein verkleinerter Motor verringert die Reibung von Kolben, Nocken und Lagern, was zu einem niedrigeren Kraftstoffverbrauch führt.
  • Motor-Downspeeding: Betrieb eines Motors mit niedrigeren Drehzahlen und höheren Drehmomenten durch die Implementierung von hochstufigen Getrieben oder CVTs (stufenlose Getriebe), um die thermische Dynamik des Motors zu verbessern und so den Kraftstoffverbrauch weiter zu senken.

Der Zusammenhang zwischen LSPI und Downsizing-Motoren

Motorentwickler haben nach einer Möglichkeit gesucht, einen Motor bei niedrigeren Drehzahlen und höheren Drehmomenten zu betreiben, wenn die Zylinder ihre minimalen Pumpverluste erreichen. Sie konstruierten schließlich Turbolader, variable Ventilsteuerung und/oder Benzindirekteinspritzung (GDI), um hohe Leistung und hohes Drehmoment mit niedrigerem Kraftstoffverbrauch zu kombinieren.

Zwischen 1.000 und 2.000 U/min und knapp unter dem Spitzendrehmoment ist der Kraftstoffverbrauch des Motors am geringsten. Durch die Ausstattung von Fahrzeugen mit hochstufigen Getrieben und CVTs kann der Motor über einen längeren Zeitraum im effizientesten Motorbetriebsbereich betrieben werden. Dieser Bereich optimaler Kraftstoffeffizienz des Motors überschneidet sich mit dem Bereich, in dem LSPI auftritt.

Die Suche nach Lösungen für LSPI

Da LSPI schwere Motorschäden verursachen kann, suchen Motorenentwickler nach Lösungen, um LSPI zu verhindern.

Eine Lösung zur Verhinderung von LSPI besteht darin, überschüssigen Kraftstoff in den Motor zu sprühen, um die Verbrennungstemperatur zu senken. Leider hat dies einen negativen Einfluss auf den Kraftstoffverbrauch des Motors, was die gesamte Idee von Downsizing und Downspeeding aufs Spiel setzt.

Eine andere Lösung könnte in den Formulierungen von Schmierstoffen liegen. Schmierstoffe mit einer höheren Calciumkonzentration scheinen das Risiko von LSPI zu erhöhen, während Produkte auf Magnesiumbasis die Wahrscheinlichkeit von LSPI zu senken scheinen. Die Reduzierung der Calciumkonzentration in Motorölen scheint die einfachste Lösung zu sein. Dies verursacht jedoch andere Nachteile hinsichtlich Lebensdauer, Leistung und Effizienz eines Motors.

Spezialschmierstoffe zur Vermeidung von LSPI

Q8Oils testet und experimentiert kontinuierlich mit neuen Schmierstoffformulierungen, um eine Frühzündung bei niedrigeren Drehzahlen zu vermeiden.

Durch die Kombination der richtigen Additive und Grundöle kann eine Ölformulierung entwickelt werden, die das Risiko von LSPI erfolgreich senkt. Neben der Mischung von Detergentien beeinflusst die Qualität des Grundöls das Auftreten von LSPI in der Brennkammer.

Das Forschungs- und Entwicklungsteam von Q8Oils setzt seine Bemühungen zur Optimierung seiner Motoröle für eine robuste LSPI-Leistung fort, während das richtige Maß an Reinigungskraft beibehalten wird, um Motorteile sauber zu halten, Säuren zu neutralisieren und die Lebensdauer des Motors zu verlängern.

Als Lösung können wir zwei unserer Produkte anbieten:

  • Q8 Formula Special D1 5W-30, speziell entwickelt, um die Herausforderungen hinsichtlich LSPI in GM/Opel-Motoren zu lösen.
  • Q8 Formula Elite C2 0W-30, um die Herausforderungen hinsichtlich LSPI in PSA-Motoren zu lösen.
David De Mesmaeker

Von unserem Experten David De Mesmaeker

David arbeitet seit 2008 für Q8Oils und ist Experte für Heavy Duty Diesel Motorenöle, Pkw-Motorenöle, Pkw-Getriebeöle, Landwirtschafts-, Off-Road- und Frostschutzprodukte.

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