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LSPI – das Downsizing-Debakel

10.03.2020

Low Speed Pre-Ignition (LSPI) steht für die vorzeitige Zündung, die vor allem moderne Downsizing-Motoren blitzschnell dahinraffen kann. […]

Mehr Leistung, wenig Hubraum, hoher Ladedruck – mit dem sogenannten Downsizing von Motoren wollen die Autobauer immer strengere Emissionsvorgaben der EU und die steigende Nachfrage nach leistungsstarken Motoren unter einen Hut bekommen. Die besten Beispiele dafür sind Autos wie der Ford Fiesta ST, der aus einem 1,5-Liter-Benziner mit drei Zylindern sage und schreibe 200 PS holt. Aber auch alle anderen Turbobenziner, die auf Kürzel wie TSI, TFSI, EcoBoost oder TCE hören, gehören zu den "Downsizing-Motoren". Sie sind Teil der Strategie, Flottenverbräuche und -emissionen auf niedrigem Niveau zu halten, während trotzdem nicht an Leistung gespart wird. Das kann allerdings verheerende Folgen haben, denn in diesen Motoren herrschen massive Belastungen auf engstem Raum. Kaum verwunderlich also, dass sich in den Werkstätten zunehmend Autos mit Motorschäden tummeln, verursacht durch ein Phänomen, das nur bei hochgezüchteten Benzinern mit Direkteinspritzung auftritt: LSPI. Das Kürzel steht für "Low Speed Pre-Ignition" und kann etwa mit vorzeitiger Zündung im niedrigen Drehzahlbereich übersetzt werden. Die Folgen dieser "Vorzündung" können im schlimmsten Fall einen kapitalen Motorschaden bedeuten.

LSPI: Wie entsteht die vorzeitige Zündung?

Das Phänomen LSPI betrifft vor allem stark verdichtete Benziner mit Direkteinspritzung. Und zwar insbesondere, wenn sie noch kalt sind, bei niedriger Drehzahl laufen und eine hohe Last bewältigen müssen (z.B. eine Steigung). Die Ursache dafür liegt unter anderem in der Bauart der Motoren: Die Einspritzdüsen ragen direkt in den Brennraum. Das Benzin hat dadurch nur wenig Zeit zu vergasen und sich mit der zur Verbrennung notwendigen Luft, die über das Einlassventil in den Brennraum gelangt, zu vermischen (zum Vergleich: Beim Saugmotor verdampft der Kraftstoff bereits auf dem Weg in den Brennraum und wird mit Luft angereichert).
Diese "Überfettung" ist in der Kaltlaufphase teilweise sogar gewünscht, um die Kondensationsverluste zu kompensieren. Sie entstehen, wenn das Benzin-Luft-Gemisch in den noch kalten Brennräumen an den Zylinderwänden kondensiert. Das kann aber auch zur Folge haben, dass einzelne Kraftstofftröpfchen nicht verbrannt werden und sich ablagern – oft direkt an der Einspritzdüse. Die Gefahr besteht vor allem, wenn der Motor noch nicht auf Betriebstemperatur ist und die Brennkammern noch kalt sind. Gerade bei Kurzstreckenfahrzeugen kann das sogar soweit führen, dass sich durch die Kraftstoffrückstände regelrecht Verkrustungen bilden und das Benzin nicht mehr optimal eingespritzt werden kann, wodurch der Motor schließlich zu mager läuft.
Aber es geht noch weiter: Die abgelagerten Partikel können sich lösen und durch die Hitze bei der Verbrennung zu Glühen beginnen. Dadurch kann sich der Kraftstoff auch ohne den Zündfunken der Zündkerze und noch weit vor dem eigentlichen Zündzeitpunkt entzünden. Auch Rußpartikel (z.B. durch zu fette Verbrennung) lagern sich ab, beginnen zu glühen und drohen, die vorzeitige Zündung auszulösen.
Eine weitere Ursache, die LSPI begünstigt, ist das Motoröl. In vielen hochverdichteten Benzinern wird Öl mit einer sehr niedrigen Viskosität (z.B. 0W 16, 0W 20) eingesetzt. Es ist besonders dünnflüssig, um die Reibung im Motor gering zu halten (Kraftstoff sparen). Dadurch kann es sich jedoch großflächig im Zylinder absetzen und den perfekten "Andock-Punkt" für nicht verbrannte Kraftstoff-Rückstände bieten. Nachteil: Das Öl-Kraftstoff-Gemisch zündet deutlich schneller als nur der reine Kraftstoff – eine vorzeitige Verbrennung ist vorprogrammiert.
Vollständig geklärt sind die Ursachen für LSPI noch nicht. […] Einig sind sich die Experten darin, dass LSPI ein durch Downsizing ausgelöstes Problem ist. Und das kann fatale Folgen haben. Die Explosionen, die durch LSPI entstehen, können einen Motor von einem Moment auf den anderen komplett zu zerstören. LSPI tritt weit vor dem Zündzeitpunkt auf, also noch lange bevor der Kolben den oberen Totpunkt erreicht hat. Die Explosion findet also statt, während sich der Brennraum weiter verkleinert. Dabei entsteht enormer Druck, der den Kolben regelrecht zerfetzen kann. […]

Was sind die Folgen?

LSPI richtet auf Dauer schwere Schäden an. Wie genau sie aussehen, kann unterschiedlich sein und reicht von gerissenen Kolbenringen über kaputte Turbolader bis zu komplett zerstörten Motor-Bestandteilen. Die Druckwellen, die bei der Vorzündung entstehen, können Teile des Motors regelrecht sprengen. Ein kapitaler Motorschaden ist die Folge. […]

Quelle: www.autobild.de

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