LSPI: cosa c'è da sapere

Cosa si intende per LSPI?

La pre-accensione a basso regime (LSPI, Low Speed Pre-Ignition) è un fenomeno indesiderato che si verifica durante la combustione. Nello specifico, l'accensione della miscela combustibile-aria avviene in anticipo, determinando valori eccessivi di pressione all'interno dei cilindri.

In molti casi l'LSPI può essere avvertito come ‘rumore del motore’ e, aspetto ancor più preoccupante, può provocare gravi danni. Si tratta pertanto di uno dei problemi più complessi e rilevanti per l'odierna tecnologia dei motori.

Quali sono le cause dell'LSPI?

Per iniziare, inquadriamo il contesto: per soddisfare la domanda globale di un maggior risparmio di carburante e riduzione delle emissioni, i produttori di autovetture hanno sviluppato motori a benzina ridimensionati con turbocompressore (o supercompressi). Questi motori sono in grado di funzionare a bassi regimi e coppia elevata. La maggiore densità di potenza e la migliore efficienza permettono di raggiungere gli obiettivi imposti dal mercato e, in molti paesi, dai vincoli di legge.

Ford e GM, per esempio, hanno introdotto motori potenziati da 1,0 L a 3 cilindri con valori dichiarati di potenza simili a quelli dei motori a quattro cilindri da 1,6 L, con un incremento del 20% in termini di risparmio di carburante e meno emissioni di CO2. Le cifre non mentono: milioni di questi motori vengono prodotti ogni anno, a riprova del loro successo.

Questi nuovi motori, tuttavia, soffrono di un problema. Noto come LSPI, o pre-accensione a basso regime, si tratta di un fenomeno di combustione anticipata che precede la normale combustione innescata da una scintilla. Il problema è segnalato dall'intenso rumore di battito in testa percepito dal conducente.

Pur sapendo che l'LSPI interessa i motori ridimensionati, l'esatta causa meccanica di questo fenomeno non è ancora chiara. Secondo una teoria, una gocciolina d'olio penetra nella camera di combustione attraverso un'apertura tra il pistone e la parete del cilindro, si miscela con il combustibile e si accende. Secondo un'altra teoria, la causa dell'accensione è la presenza di depositi. È stato dimostrato che entrambe queste possibilità possono verificarsi e non si escludono a vicenda.

Quali sono gli effetti?

Oltre al rumore caratteristico, l'LSPI può provocare danni catastrofici in pochi cicli del motore. Poiché pistoni e bielle si trovano in fase di risalita quando si verifica l'LSPI, questi componenti sono particolarmente soggetti a danni. In casi estremi, le fasce elastiche dei pistoni possono subire danni o addirittura rompersi, le bielle si piegano e le candele di accensione vengono danneggiate.

Per i produttori di automobili, l'effetto dell'LSPI limita la capacità di sfruttare l'intero potenziale dei motori turbocompressi per ottenere un funzionamento più efficiente. In altri termini, l'LSPI rappresenta un collo di bottiglia per l'innovazione.

Le contromisure

Quali accorgimenti permettono di prevenire l'LSPI? La ricerca in questo campo è risultata particolarmente complessa a causa della natura distruttiva del fenomeno e della sua apparente casualità. Esistono tuttavia forti indizi che la composizione di un lubrificante può giocare un ruolo cruciale nella soppressione dell'LSPI. I fornitori di additivi hanno condotto ricerche rivoluzionarie al riguardo.

Per esempio, gli oli a concentrazione più elevata di calcio sembrano incrementare la probabilità che si verifichino fenomeni di LSPI; al contrario, i detergenti a base di magnesio e i composti del molibdeno non sembrano promuovere l'LSPI e, anzi, è stato dimostrato che lo riducono. 

Risolvere il problema dell'LSPI, tuttavia, non è così semplice; non basta eliminare un componente e aggiungerne un altro in quanto ciascun componente svolge diverse funzioni e modificare la composizione significa sempre alterare le prestazioni di un lubrificante a vari livelli.

Come si rifletterà nelle specifiche la prevenzione dell'LSPI?

Il settore dei lubrificanti continua a impegnarsi nello sviluppo di una prova motore pertinente per la misura dell'effetto della composizione dei lubrificanti sull'LSPI. L'obiettivo che ci prefiggiamo consiste nel progettare tecnologie dei lubrificanti di nuova generazione che mettano fine al fenomeno dell'LSPI e consentano agli OEM di continuare lo sviluppo di motori che riducono i consumi e le emissioni.

Le prossime specifiche degli oli includono già la prevenzione dell'LSPI e, secondo le previsioni, la specifica ILSAC GF-6 includerà una prova su motore Ford per segnalare una minore probabilità che si verifichino fenomeni di LSPI.

In sintesi:

• La pre-accensione a basso regime (LSPI, Low Speed Pre-Ignition) è un fenomeno indesiderato che si verifica durante la combustione.
• Pur sapendo che l'LSPI interessa i motori ridimensionati, l'esatta causa meccanica di questo fenomeno non è ancora chiara.
• Oltre al rumore del motore, l'LSPI può provocare danni catastrofici in pochi cicli del motore.
• Esistono forti indizi che la composizione di un lubrificante può giocare un ruolo cruciale nella soppressione dell'LSPI.
• L'obiettivo che ci prefiggiamo consiste nel progettare tecnologie dei lubrificanti di nuova generazione che mettano fine al fenomeno dell'LSPI e consentano agli OEM di continuare lo sviluppo di motori che riducono i consumi e le emissioni.