抑制低速早燃

市场需求和日益严格的全球法规意味着OEM必须改善车辆的燃油消耗并降低二氧化碳排放。由此推出的一个策略是汽油直喷发动机的小型化。然而，这要求提高增压以维持功率，这可能造成不正常的燃烧情况，即低速早燃（LSPI）。润英联已开展一项重要的研发项目，以便从根本上理解这个现象。

初步评估主要围绕建立更合适的统计方法来测量及量化LSPI现象[了解更多，请点击此处]，并研究数据采集和分析[了解更多，请点击此处]。在这篇低速早燃报导中，使用了数据分析技术对钙清净剂和镁清净剂对LSPI的影响和现代润滑油产品中其他关键组分和参数的反应进行了数据分析。

最新的LSPI研究

本次研究使用了GM 2.0L Ecotec LHU发动机，并禁用所有抑制LSPI和/或爆震的机制，以防止它们在存在重要LSPI促进剂情况下影响数据。此外，由于已显示出燃油成分对LSPI活性有很大影响，所有研究都采用了行业标准的Haltermann EEE燃料。这能够确保所有研究都只围绕测量与润滑油相关的LSPI效果，而不涉及其他与燃料相关的变量。

通过运用严谨的统计方法，对LSPI有重要影响的润滑油组分划分为：抑制剂（降低LSPI活性），促进剂（提高LSPI活性）和中性剂（对LSPI活性无影响）。

清净剂选择的影响

第一项研究探讨了钙含量对LSPI的影响，此前钙被报告为是一种LSPI促进剂。针对不同的钙浓度，LSPI现象发生的平均次数被记录下来，钙含量设定为在当前市场销售的润滑油配方中的磺酸钙范围。测试机油中不含任何其他清净剂。

观察到在钙浓度和LSPI平均发生次数之间存在直接关联，从而确认钙是一种LSPI促进剂。

也对不同类型清净剂的影响进行了研究。水杨酸盐，酚盐，磺酸盐或者由两种不同烷基化合成的清净剂类型，对LSPI的影响，不存在统计学上的差异。这确认了钙是一种促进剂，而与其他化学成分无关。

第二项研究主要围绕镁清净剂对LSPI的影响。对比钙的影响，镁浓度的变化对LSPI现象的发生几乎没有影响，这意味着镁可能是中性剂或者抑制剂。从逻辑上看，下一步的试验要调查钙镁混合物对LSPI的影响，以评估镁作为抑制剂的可能性。在这些试验中，镁并未抑制由钙诱导发生的LSPI现象，从而验证了镁是一种LSPI中性剂。

下一个试验评估了一个含有0.159%钙和0.042%钠混合物的配方。与仅有钙产生的影响相比，该混合物几乎使LSPI活性翻倍。这表明在有钙存在时，钠是一种更强劲的LSPI促进剂。

ZDDP确认是LSPI抑制剂

最被广泛报导的LSPI抑制剂添加剂类型是二烷基二硫代磷酸锌（ZDDP）。但是在润滑油规格中为保护三效催化剂（TWC）设备而规定的磷含量限值使得通过使用高含量的ZDDP来减少LSPI现象变得不太现实。

润英联将测试机油中的磷含量从0.05%提高到0.19%。ZDDP使LSPI现象呈指数下降，较高含量的ZDDP降低了90%以上的LSPI现象（对比含有0.05%ZDDP机油时发生LSPI现象的次数），从而确认ZDDP是一种LSPI抑制剂。

通过查看固定磷含量下不同的烷基长度组，对ZDDP进一步评估，结果未显示出明显的统计数据影响，从而确认ZDDP是一种抑制剂，与化学组分无关。

这些观察引发了是否在下一代行业和OEM润滑油规格中提高磷含量上限的辩论。

但是，这将取决于未来的润滑油是保持磷含量确保TWC的保护，还是OEM放开磷含量的限值确保LSPI的控制。

难以捉摸的LSPI抑制剂

抗氧化剂被认为是LSPI抑制剂。然而，在本次研究所测试的常见抗氧化剂（烷基二苯胺、高位阻烷基酚和硫酸酯）中，没有一种对LSPI现象的发生次数造成明显影响。

对包括粘指剂（VM）类型和SAE粘度等级在内的其他配方变量也进行了评估。在星型和和OCP粘指剂类型之间没有观察到对LSPI现象的发生次数造成明显影响，这表明其在这项研究中可以归类为LSPI中性剂。

对三个不同的粘度等级（SAE 0W-16、0W-30 和10W-30）进行了测试，尽管随着SAE粘度提高，LSPI活性存在相应的降低趋势，但LSPI发生的次数并没有明显差别。虽然可以过于简单地假设更有粘性的润滑油可能降低LSPI发生次数，但考虑到试验涵盖的粘度等级范围和所进行的试验数量，粘度等级可以认为是LSPI中性因素。

LSPI通用预测方程的局限性

多个LSPI推测方程已在专利和刊物中使用，但是并没有一个类似的相同趋势，并且许多预测方程仅关注钙、镁和磷。

尽管 LSPI预测方程可能会为试验配方的相对LSPI现象发生计数提供一些基本指导，但是仍有许多理由可以解释为什么这些方程还不适用于预测现实行车中的润滑油表现。

首先，燃油质量和特定设备类型将对这些方程与特定行车情况的相关性产生很大影响。此外，目前提出的方程并未完全涵盖市场现售润滑油中用到的所有LSPI抑制剂和促进剂，例如钠就可能导致LSPI现象发生的次数被低估。

未来规格方向

有关钙灰分对LSPI发生次数负面影响的担心可能会在未来OEM和行业规格中作为新化学组分限值呈现出来。这可能甚至包括总硫酸盐灰分含量限值或者单个的钠、钙和镁含量限值。在我们看来，采用硫酸盐灰分上限的方法过于简单，并不推荐，因为这样可能会限制某些有利的化学组分的含量（例如镁清净剂），尽管技术原因尚不清楚。

针对LSPI进行一次有意义的发动机试验似乎是控制发动机机油组分对LSPI影响的最佳途径。

这样即可以向OEM作出一定程度的保证，也允许发动机以最具燃油效率的方式运行。此外，取消新的化学物质限值的要求可以提高配方灵活性，这将使配方开发人员充分发挥其专长和创造力来降低（甚至完美消除）LSPI现象，同时也能使现代润滑油产品发挥其预期的性能和硬件保护。

注：在本文准备阶段，一个采用2012款福特2.0L EcoBoost、4缸发动机的LSPI试验方法已不断取得进展，争取作为ASTM标准通过认证，以纳入即将出台的ILSAC GF-6规格。这为评估未来润滑油的LSPI保护特性提供了一种相关工具，意味着可以避免化学组分的限值。

经SAE International同意转载。

SAE论文：Controlling Low-Speed Pre-Ignition in Modern Automotive Equipment. Part 3: Identification of Key Additive Component Types and Other Lubricant Composition Effects on Low-Speed Pre-Ignition; 2016-01-0717, copyright 2016.

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