ضرورت استفاده از روغن موتور API SN Plus برای محافظت موتورهای توربوشارژ تزریق مستقیم (TGDI) در برابر پدیده LSPI + ویدئو

استاندارد API SN Plus، سطح کیفی جدید روغن موتور است که در موتورهای توربوشارژ تزریق مستقیم TGDI، به منظور پیشگیری از احتراق پیش‌رس LSPI، توسط انجمن نفت آمریکا در سال 2018 توصیه شده است. API SN Plus در واقع به عنوان یک سطح کیفی تکمیلی برای استاندارد API SN و ILSAC GF-5، علاوه بر تامین نیازهای روانکاری سطح کیفی SN، از موتورهای بنزینی توربوشارژ TGDI در برابر پدیده LSPI، نیز محافظت می‌کند.

افزایش مشکلات زیست محیطی در سراسر جهان از یک سو و افزایش هزینه‌های سوخت از سویی دیگر، موجب گردیده قوانین مربوط به میزان مصرف سوخت و تولید گازهای گلخانه ای روز به روز سختگیرانه‌تر شود، و همه صنایع به نوعی در این امر نقش دارند. با توجه به نقش انکارناپذیر خودرو در زندگی روزمره جوامع، قوانین کشورها برای صنعت خودروسازی بسیار پررنگ تر است.

خودروسازان در جهت رعایت این قوانین، و افزایش راندمان و بهره‌وری موتور خودروهای امروزی، با هدف کاهش آلایندگی و میزان مصرف سوخت، از فناوری‌های پیشرفته‌ی متنوعی در طراحی و تولید قطعات مختلف خودرو بهره می‌برند. در این راستا استفاده از فناوری موتور توربوشارژ با تزریق مستقیم سوخت یا همان موتورهای TGDI، با توجه به عملکرد مناسب در کاهش اتلاف سوخت و آلودگی و همچنین افزایش قدرت موتور در عین کوچک سازی، محبوبیت بیشتری در بین خودروسازان دنیا پیدا کرده است.

موتورهای TGDI/GDI

امروزه پیشرانه‌های مدرنی طراحی شده‌اند که بیشترین میزان عملکرد، کاهش مصرف سوخت و کاهش گازهای گلخانه‌ای تولید شده را دارند. فناوری تزریق مستقیم سوخت یا GDI باعث می‌شود اکثر انتظارات فعلی خودروسازان و دولت‌ها از یک موتور خودرو برآورده شود.

موتورهای GDI کوچکتر، کارآمدتر، پیشرفته‌تر و قدرتمندتر هستند.

فناوری GDI که کوتاه شده عبارت Gasoline Direct Injection است، اولین بار در سال 1902 در سیستم سوخت‌‌رسانی هواپیما‌های جنگنده استفاده شد و بعد‌ها پس از تغییرات مختلف در سال 1952 به صورت استاندارد و رسمی در سامانه‌های سوخت‌ رسانی خودرو‌ها به کار گرفته شد. موتورهای GDI، توسط سازندگان مختلف با اسامی متفاوتی از قبیل GDI ،FSI ،SIDI ،Eco Boost شناخته می‌شود.

در موتور‌هایی که از تکنولوژی سیستم تزریق مستقیم بنزین یا GDI استفاده می‌کنند، بر خلاف موتور‌های MPFI (Multi Point Fuel Injection) یا موتور‌های کاربراتوری، بنزین به داخل مانیفولد هوا تزریق نمی‌شود و سوخت به صورت مستقیم به داخل سیلندر‌ها وارد می‌شود و همین موضوع باعث می شود متغیر‌هایی مانند خام سوزی، کوبش یا گردش مجدد گاز‌های خروجی تا حد قابل توجهی از بین برود. موتور‌های GDI بوسیله کنترل دقیق بر روی میزان و زمان دقیق پاشش یا تزریق بنزین مطابق با شرایط خودرو، ضمن کاهش مصرف سوخت باعث حفظ شتاب بالا در زمان رانندگی افراد می‌شود.

بسیاری از اتومبیل‌هایی که اکنون توسط غو‌ل‌های مطرح خودروسازی در جهان همچون ب ام و، مرسدس بنز، آئودی، ولوو، رنو و هیوندا عرضه می‌شوند، مجهز به موتورهای بنزینی توربوشارژ با تزریق مستقیم، و یا به اصطلاح موتورهای ( TGDI: Turbocharged Gasoline Direct Injection ) هستند و پیش‌بینی می‌شود تا سال 2024، بیش از 83 درصد از وسایل نقلیه ایالات متحده آمریکا مجهز به موتورهای TGDI شوند. در بازار کشورمان نیز به واسطه‌ی واردات خودروهای روز دنیا، خودروهای متعددی همچون: کیا سورنتو، پژو 2008، رنو تلیسمان، اِم جی جی اِس و هیوندای سانتافه و نسل جدید خودروهای رنو و خودروهای جدید چینی مجهز به این تکنولوژی هستند.

با وجود مزایای فوق العاده‌ی این موتورهای کوچک تقویت شده، هزینه بالای تولید موتورهای GDI/TGDI با توجه به فناوری پیشرفته و پیچیدگی بالا منجر به افزایش قیمت تمام شده‌ی خودرو می‌گردد، که البته این مساله به مرور زمان با توجه به گسترش استفاده از این پیشرانه‌ها کم رنگ تر خواهد شد. اما متاسفانه، مشکل مهم‌تر این موتورها که توجه خودروسازان را به خود جلب کرده است، بروز پدیده‌ی احتراق پیش‌رس در سرعت‌های پایین یا Low Speed Pre-Ignition و با نام اختصاری LSPI می‌باشد.

هر آنچه که باید در رابطه با احتراق پیش‌رس دور کم یا LSPI بدانید؟

علیرغم مزایای بیشمار موتورهای GDI/TGDI، متاسفانه برخی از مالکین و تعمیرکاران موتورهای مجهز به سیستم تزریق مستقیم از مشکل رسوب کربن پشت سوپاپ خروجی شکایت دارند. در زمان تخلیه‌ی محفظه احتراق سیلندرها پس از احتراق داخلی (انفجار مخلوط سوخت و هوا)، کربن‌های نسوخته، در پشت سوپاپ تخلیه و حتی شمع، انباشته می شوند که بیشتر در خودروهای مجهز به توربوشارژر با عملکرد بالا اتفاق می‌افتد.

ریزش تصادفی کربن‌های نسوخته‌ی رسوبی در پشت سوپاپ‌های تخلیه به داخل محفظه‌ی سیلندر، منجر به احتراق کنترل نشده و پیش از موقع می‌گردد. هم‌پوشانی این اتفاق با جرقه زدن شمع موتور و احتراق عادی مخلوط سوخت و هوا می‌تواند موجب ایجاد شوک‌های احتراق با انرژی بالا و در نهایت ایجاد ناک یا ضربه شدید به پیستون‌ها و سیلندر گردد. این پدیده در موتورهای توربوشارژ تزریق مستقیم به کرات دیده می‌شود که با نام احتراق پیش‌رس دور کم یا (LSPI: Low Speed Pre-Ignition) شناخته می‌شود.

خودروسازان قبلا این مشکل را با کالیبراسیون موتورها برطرف می‌کردند که در آن، در نقطه ای که LSPI رخ می‌دهد، بلافاصله سوخت اضافی‌تری به داخل موتور پاشش می‌شود، یعنی تامین یک اثر خنک‌کننده و پیشگیری از احتراق کنترل نشده. اما پاشش سوخت، به معنای نقض صرفه‌جویی در مصرف سوخت است. خوشبختانه، روانکارها و روغن موتور مناسب می‌تواند در حل مساله LSPI بسیار کمک‌کننده باشد. در صورت تمایل به مطالعه بیشتر در زمینه پدیده LSPI، به مقاله سایت INFINEUM مراجعه نمایید.

روغن موتور چگونه از LSPI پیشگیری می کند؟

فناوری پیشرفته موتور نیاز به فناوری پیشرفته روانکار دارد.

توجه داشته باشید که روان کننده‌ها باعث LSPI نمی‌شوند، اما مطالعات و بررسی‌های بسیاری نشان داده‌اند که فرمولاسیون روغن موتور می‌تواند تاثیر بسزایی در افزایش یا کاهش تعداد دفعات LSPI داشته باشد. در صورت فرمولاسیون پیشرفته و مهندسی شده‌ی روغن موتور و بطور خاص مواد افزودنی، می توان از بخش عمده‌ای از LSPI جلوگیری کرد. تولید کنندگان روانکارها با افزودن ادیتیوهای خاصی از احتراق کربن، یا ترکیب سوخت و روغن و در نتیجه از وقوع احتراق پیش‌رس پیشگیری می‌کنند. این فناوری مواد افزودنی علاوه بر محافظت از موتور خودرو، استراتژی‌های خودروسازان در جهت افزایش راندمان بهینه‌ی سوخت و تولید حداقل گازهای گلخانه‌ای حفظ می‌کند.

API SN Plus

پس از معرفی سطح کیفی API SN در سال 2010، ارتقاء مشهودی در هر دو زمینه‌ی فنی و نیز سازگاری با محیط زیست در روغن موتور بوجود آمد. با معرفی روغن موتورهای با سطح کیفی SN تصور می‌شد مشکلات پایان یافته باشد، اما با تدوین استانداردهای سختگیرانه زیست محیطی، خودروسازان مجبور به استفاده از موتورهای تزریق مستقیم GDI/TGDI گردیدند. همانطور که در بالا ذکر گردید، احتراق زودرس در سرعت‌های پایین از معایب اصلی موتورهای توربوشارژ می‌باشد. همکاری‌های طراحان موتور خودروها و مهندسان صنعت روانکار و مواد افزودنی نشان داد که تغییر ترکیب مواد افزودنی به روغن موتور خصوصا کاهش میزان کلسیم و جایگزینی آن با منیزیم سبب کاهش سایز مولکولی ذرات خاکستر (کربن) در درون محفظه‌ی احتراق شده و از بروز پدیده مخرب LSPI تا حد چشمگیری می‌کاهد. با توجه به افزایش اهمیت کنترل پدیده LSPI در خودروها، مؤسسه ملی نفت آمریکا (API) در سال 2018، قبل از معرفی سطح کیفی API SP، یک سطح کیفی جدید تکمیلی برای سطح کیفی SN با نام API SN Plus را معرفی نمود. در این سطح کیفیت علاوه بر بازنگری بر مشخصات و الزامات فنی سطح کیفیت API SN خصوصا در بخش محافظت از توربوشارژها، الزامات مربوط به جلوگیری از بروز پدیده LSPI و نیز ارتقاء کیفی لازم برای کاهش آسیب‌های بروز این پدیده در موتور خودرو را نیز گنجانده است.

در نمودار بالا، به خوبی می‌توان مزایای روغن موتور با سطح کیفی API SN Plus را در مقایسه با سطح کیفی API SN مشاهده نمود. API SN Plus علاوه بر دارابودن تمامی الزامات و ویژگی‌های استاندارد SN، در ویژگی محافظت موتور خودرو در برابر پدیده LSPI نمره‌ی قابل قبولی در آزمایش مربوط به این ویژگی دریافت کرده است. همچنین برتری سطح کیفی API SP که در سال 2020 معرفی گردیده است، نسبت به API SN Plus در ویژگی‌های مختلف روغن موتور، که آزمایش‌های استانداردی برای هر ویژگی مورد سنجش قرار می‌گیرد، مشهود است.

انتخاب روغن موتور مناسب برای هر خودرو بر اساس دفترچه راهنمای خودرو، همواره بهترین راه تشخیص روغن موتور مناسب است. چرا که ویژگی فنی و نیازهای روانکاری موتورهای هر خودرو حتی در یک برند خودروسازی، می‌تواند متفاوت باشد. نکته لازم به ذکر این است که لزوما استفاده از سطح کیفی بالاتر از ذکر شده در دفترچه راهنمای خودرو مفید نخواهد بود، و حتی می‌تواند اثرات جانبی همانند کم‌کردن روغن و … را داشته باشد. برای مثال در خودروهایی که سطح کیفی SN توصیه گردیده، علیرغم علم به اینکه روغن موتور SN Plus علاوه بر وظایف و ویژگی‌های روانکاری سطح کیفی SN با محافظت موتور خودرو در برابر LSPI، نقش اساسی در کاهش مصرف سوخت و آلودگی هوا نیز دارد، نیازی به تحمیل هزینه بیشتر برای جلوگیری از LSPI نیست، چرا که LSPI در موتورهای با تزریق مستقیم GDI/TGDI اتفاق می افتد و در صورت نیاز به استفاده از روغن موتور API SN Plus، خودورساز حتما در دفترچه راهنمای خودرو تاکید خواهد کرد.

دارندگان خودروهایی که موتورهای توربوشارژ دارند، می‌توانند از مصرف‌کنندگان این محصول جدید باشند. این محصول می‌تواند نقش موثری در کاهش بروز پدیده LSPI و آسیب‌های ناشی از آن در موتور داشته باشد.

برای اینکه دریابید که وسیله نقلیه شما دارای موتور توربوشارژ بوده و به روغن موتور API SN PLUS نیاز دارد، توصیه می‌کنیم دفترچه راهنمای خودروی خود را بررسی کنید.

و در آخر چند توصیه:

• سعی کنید همواره از روغن موتورهای معتبر و استاندارد استفاده کنید. یک اشتباه کوچک می‌تواند باعث آسیب جدی موتور شود.
• نسبت به صداها در محدوده‌ی سرعت پایین که می‌تواند نشان از LSPI بوده، حساس بوده و اقدامات فنی و مکانیکی لازم را در اسرع وقت انجام دهید.
• LSPI عمدتا در موتورهای بنزینی با تزریق مستقیم اتفاق می‌افتد و اغلب پیستون‌ها آسیب جدی می‌بینند.
• LSPI منحصر به برند خودروسازی خاصی نیست و ممکن است در موتورهای GDI/TGDI برندهای مختلف خودرو اتفاق بیفتد، بنابراین هوشیار باشید.

در این مقاله پدیده احتراق پیش‌رس در دور پایین (LSPI) در موتورهای با تزریق مستقیم GDI مورد بررسی قرار گرفت. اگر سوال، نظر یا تجربه‌ای در رابطه با خودروهای دارای موتور GDI / TGDI و پدیده LSPI داشتید، حتما آن را در قسمت نظرات مطرح کنید.