Low Speed Pre-Ignition - Alles wissenswerte rund um LSPI

Das Phänomen der Low Speed Pre-Ignition (LSPI) zählt heutzutage zu den wichtigsten Herausforderungen der Motorentechnologie und beschreibt die Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemisches in der Brennkammer, die vor der eigentlichen, durch Zündfunken initiierte Verbrennung, stattfindet, was zu überhöhtem Druck im Zylinder führen und im schlimmsten Fall schwerwiegende Schäden am Motor verursachen kann.

Doch was kann man gegen Low Speed Pre-Ignition machen – kann das richtige Motoröl die Effekte der LSPI sogar eindämmen? Wie entstand das Phänomen der LSPI?

Mit diesem Blogbeitrag möchten wir euch einen kleinen Einblick in die spannende Thematik der Low Speed Pre-Ignition geben.

Zur Entstehung des LSPI Phänomens

Die stetig wachsende Nachfrage zusammen mit immer strenger werdenden rechtlichen Bestimmungen sorgte dafür, dass Automobilhersteller nach Möglichkeiten suchten, kraftstoffsparende Fahrzeuge herzustellen um Co2 Emissionen zu senken.

Dabei stellte sich insbesondere das „Downsizing“ bzw. das „Verkleinern“ von Motoren als eine Möglichkeit heraus der steigenden Nachfrage nach kraftstoffsparenden Fahrzeugen gerecht zu werden. Im Wesentlichen versteht man unter Downsizing in der Automobilindustrie die Verkleinerung des Hubraums eines Verbrennungsmotors um die Effizienz zu steigern, sprich kraftstoffsparender zu werden. Da die Verkleinerung des Hubraums jedoch mit einem Leistungsverlust des Motors einhergeht, beinhaltet der Downsizing-Prozess außerdem noch die Erhöhung der spezifischen Hubraumleistung des Motors um ihn auf ein ähnliches Leistungslevel zu heben wie hubraumstärkere, „größere“ Motoren. Erreicht wird dies vor allem durch Technologien wie Abgasturbolader (AST) und Direkteinspritzung (GDI). Das Downsizing der Motoren führt dazu, dass solche Motoren bei niedrigen Drehzahlen und hohem Drehmoment laufen.

Soviel zur Theorie, doch sind Fahrzeuge mit „verkleinerten“ Verbrennungsmotoren im Vergleich zu hubraumstärkeren Motoren tatsächlich kraftstoffsparender und bieten trotzdem eine ähnliche Leistung?

Am Beispiel von Ford und GM lässt sich erkennen, dass dies durchaus der Fall ist: Beide Automobilhersteller brachten mit dem EcoBoost (Ford) und dem Ecotec (GM) einen 1,0 L Dreizylinder Motor auf den Markt, der die gleiche Leistung bietet wie ihr 1,6 L Vierzylinder Motor, dabei jedoch 20 % weniger Kraftstoff verbraucht und somit weniger Co2 Emissionen aufweist.

Unter anderem aufgrund solcher Erfolge findet man verkleinerte Motoren mit Turbolader und Direkteinspritzungen heutzutage in immer mehr Fahrzeugen.

Doch was hat das alles mit der Low Speed Pre-Ignition zu tun? Tatsächlich handelt es sich bei der LSPI um eine unvorhergesehene Konsequenz des Downsizing-Prozesses von Motoren.

Was ist Low Speed Pre-Ignition?

Wie bereits in der Einleitung geschildert, handelt es sich bei der Low Speed Pre-Ignition um eine nicht geplante und unvorhergesehene, vorzeitige Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemisches in der Brennkammer, die vor allem bei niedrigen Geschwindigkeiten und hohem Drehmoment auftritt. Gerade bei den oben beschriebenen Downsizing Motoren mit Turbolader- und Direkteinspritzungs-Technologie tritt das Phänomen der Low Speed Pre-Ignition vermehrt auf.

Das große Problem bei der Low Speed Pre-Ignition: Der durch die vorzeitige Verbrennung entstehende, überhöhte Druck kann im schlimmsten Fall schwerwiegende interne Schäden am Motor verursachen, speziell dann, wenn sich die Kolben und Pleuelstangen zum Zeitpunkt der LSPI nach oben bewegen und dadurch besonders anfällig sind. Zu den Auswirkungen der LSPI können kaputte Kolbenringe, verbogene Pleuelstangen oder beschädigte Zündkerzen zählen.

Bemerkbar macht sich die LSPI durch ein starkes und lautes Klopfgeräusch, ähnlich dem Motorklopfen, nur um einiges stärker. Sie tritt stochastisch auf und ist nur schwer reproduzierbar. 

All das sorgt dafür, dass die Low Speed Pre-Ignition in seiner Gesamtheit noch nicht erforscht werden konnte.

Wodurch wird LSPI verursacht?

Auch hier gibt es verschiedene Theorien und Erklärungsansätze:

So wird vermutet, dass LSPI durch Öltropfen entsteht, die durch eine Öffnung zwischen Kolben und Zylinderwand in den Brennraum gelangen, sich mit dem Kraftstoff vermischen und sich dort anschließend entzünden. Eine weitere Theorie nennt Ablagerungen als Zündungsursache.

LSPI konnte bereits in beiden Situationen nachgewiesen werden, wodurch sich die beiden Theorien nicht gegenseitig ausschließen.

Einige Faktoren scheinen jedoch einen Einfluss auf die Auswirkungen der Low Speed Pre-Ignition zu haben, dazu zählen die Motorbauart, die Zusammensetzung des Kraftstoffs und die Zusammensetzung des Motoröls. 

Was kann man gegen LSPI machen? – Das richtige Motoröl finden!

Wie bereits angedeutet scheint die Zusammensetzung des Motoröls einen Einfluss auf die Auswirkung von LSPI zu haben. So konnte beispielsweise bewiesen werden, dass Motoröle mit hoher Calcium-Konzentration eher dazu neigen, die Häufigkeit der LSPI zu erhöhen. Im Gegensatz dazu scheinen Additive mit Molybdänverbindungen das Risiko der LSPI zu senken.

Diese Erkenntnisse zeigen auf, dass die richtige Zusammensetzung des Motoröls einen Einfluss auf die Auswirkungen der LSPI hat. Aus diesem Grund wurden neue Motoröl Spezifikationen und Freigaben entwickelt, um dem Problem der LSPI entgegenzuwirken.

Zu diesen neuen Freigaben und Spezifikationen unter anderem:

• Die GM dexos 1 Gen. 2 Freigabe
• Die API SN Plus Spezifikation

Gibt es bereits Motoröle mit diesen Freigaben bzw. Spezifikationen?

Ja, Motoröle mit den beiden oben genannten Freigaben bzw. Spezifikationen gibt es bereits - u.a. von Herstellern wie Ravenol und Liqui Moly.

 Zu allen Ölen mit GM Desxos 1 Gen 2 Freigabe

Nähere Informationen zu der GM dexos 1 Gen. 2 Freigabe und vielen weiteren spannenden Themen findet Ihr auf unserem ATO24-Blog!

Hier geht’s zum GM dexos 1 Gen. 2 Blogartikel