Bei modernen Motoren ist immer wieder die Rede vom so genannten LSPI. Doch was ist LSPI und was bedeutet LSPI? Wir klären die Bedeutung von LSPI und erläutern, was dahinter steckt und wie man sich davor schützen kann.
LSPI: Was ist das und wie kann man es verhindern?
Unter LSPI versteht man die so genannte Vorentflammung (engl.: Low Speed Pre-Ignition), die insbesondere bei hochverdichteten Ottomotoren mit Direkteinspritzung auftreten kann. Die Vorentflammung ist die vorzeitige, ungewollte Selbstentzündung bei einem Otto- bzw. Benzinmotor, was im schlimmsten Fall zu einem kapitalen Motorschaden führen kann. Daher beschreibt das LSPI-Phänomen den Vorgang einer vorzeitigen Zündung des Benzin-Luft-Gemischs im Brennraum, bevor der eigentliche Zündfunke entsteht. Das LSPI-Phänomen ist daher vergleichbar mit dem Klopfen eines Verbrennungsmotors. Im Gegensatz zum Klopfen tritt das LSPI-Phänomen allerdings bei niedrigen Drehzahlen unter Volllast auf.
Welchen Schaden kann LSPI verursachen?
Durch die vorzeitige, ungeplante Zündung des Kraftstoff–Luft–Gemischs entsteht ein überhöhter Druck innerhalb des Brennraums, was zu enormen Schäden an Kolben und Kolbenringen, Pleuelstangen oder Zündkerzen führen kann. Die Vorentflammung bei Ottomotoren ist daher durch einen plötzlichen, überhöhten Druckanstieg im Brennraum gekennzeichnet, da die Zündung bereits während des Verdichtungstakts auftritt. Hierbei wird in aller Regel der zulässige Höchstdruck des Motors überschritten, was wiederum zu einer extrem hohen Belastung für Motorblock, Motorbauteile und Zylinderkopf und zu einem Versagen dieser Bauteile führen kann.
Welche Motoren sind für LSPI besonders anfällig?
Das Phänomen der Low Speed Pre-Ignition – kurz LSPI – tritt vorrangig bei drehmomentstarken, turboaufgeladenen Ottomotoren mit Direkteinspritzung auf. Daher gelten insbesondere Downsizing-Motoren als besonders LSPI-anfällig.
Downsizing-Motoren sind Motoren, die sich durch eine besonders hohe Effizienz bei gleichzeitig verringerter Größe auszeichnen sollen. Grundprinzip des Downsizing besteht also unter anderem darin, das Hubraumvolumen eines Verbrennungsmotoren zu verringern und gleichzeitig eine möglichst hohe Hubraumleistung beizubehalten. Daher spielen beim Downsizing unter anderem die Aufladung des Motors mit Hilfe eines oder mehrerer Turbolader und Kompressoren, Optimierungen bei der Motorsteuerung, Verringerung der Zylinderanzahl sowie die Reduzierung beweglicher Massen sowie der inneren Reibung eine Rolle. Auch aufgrund des LSPI-Phänomens gilt der Trend zum Downsizing als stark umstritten und steht auch deshalb immer wieder in der Kritik.
Was sind die Gründe und Ursachen für das LSPI-Phänomen?
Die Gründe und Ursachen des LSPI-Phänomens sind nicht abschließend geklärt und werden von Ingenieuren und Experten aus der Motoren- und Automobilindustrie erforscht. Einflussfaktoren für die Vorentflammung bei Turbo-Benzinern können Druck- und Temperaturbedingungen in der Brennkammer, Restgase, die Ablösung von Schmierstofftröpfchen an der Zylinderwand, kritische Verdichtungstemperaturen sowie Ablagerungen sein. Vielfach geht man davon aus, dass das LSPI-Phänomen durch Öltropfen entsteht, die durch die Öffnungen zwischen Zylinderwand und Kolben in den Brennraum gelangen, sich mit dem Kraftstoff vermengen und anschließend vorzeitig entzünden. Ablagerungen an den Zylinderwänden, etwa Öl- und Rußpartikel, können den LSPI-Effekt ebenfalls begünstigen. Diese lösen sich während des Arbeitsprozesses ab und können als freibewegliche Partikel die Temperatur im Zylinder aufnehmen und nicht wieder abführen. In Folgeprozessen können die Ablagerungen und Partikel, je nach Größe, nicht mehr rechtzeitig verlöschen und zu einer Vorentflammung des Kraftstoff-Luftgemischs führen. Außerdem sollen Bauart des Ottomotors, Kraftstoff oder Motoröl einen Einfluss auf das LSPI-Phänomen haben.
Wie kann man das LSPI-Phänomen verhindern?
Eine 100-prozentige Absicherung gegen das LSPI-Phänomen bei Ottomotoren gibt es nicht. Jedoch haben Unternehmen wie die in Ulm ansässige Liqui Moly GmbH vielversprechende Reinigungsadditive entwickelt, die das Risiko des LSPI minimieren sollen. Die richtige Zusammensetzung des Motoröls kann daher das Risiko der Vorentflammung reduzieren. Neuere Benzinmotoren von Opel oder General Motors benötigen beispielsweise Motoröle mit der so genannten dexos1™ Gen 2-Freigabe. Diese sollen dem LSPI-Phänomen vorbeugen. Für Downsizing-Motoren mit LSPI-Phänomen eignet sich auch Motoröle mit der API SN Plus-Spezifikation. Diese Spezifikation ist abwärts kompatibel zu API SN.