So manche downgesizte Benzindirekteinspritzer sind tickende Zeitbomben. Sie leiden unter LSPI. Die Krankheit kann bei TCE, T(F)SI, Ecoboost und Co. den Motortod binnen Sekunden bedeuten. Doch es gibt lebensverlängernde Maßnahmen – vom speziellen Motoröl bis hin zu verstärkten Kolben.

Wer zu spät kommt, den bestraft das Leben“, weiß der Volksmund. Doch auch wer zu früh kommt, gehört nicht zwingend zu den Gewinnern. Zum richtigen Zeitpunkt zu kommen, lautet die Devise. Das gilt nicht nur im zwischenmenschlichen, sondern auch im technischen Bereich. Ganz besonders im Fall von Verbrennungsmotoren. LSPI (Low Speed Pre Ignition) heißt eine noch relativ junge Krankheit bzw. Seuche, die sich bei downgesizten Benzinmotoren mit Direkteinspritzung immer weiter ausbreitet – die Vorentzündung bei niedrigen Geschwindigkeiten.

„Das ist doch quasi wie Klingeln/Klopfen, ein uralter Hut!“, mag da manch gestandener Kfzler denken. Falsch! Genau das ist es nicht: LSPI ist viel desaströser. Denn LSPI kann einen Motor im schlimmsten Fall von einer Sekunde auf die andere dahinraffen. Und zwar derart vehement, dass selbst Experten staunen. Da werden Ringstege von Kolben förmlich herausgerissen oder im Extremfall Kolbenböden in zwei Hälften geteilt. Pleuel werden krumm wie Fragezeichen gebogen und Lagerschalen kleingehackt. Alles Schäden an Motorteilen, wie es sie bislang nicht gab bzw. nur als Folge eines mechanischen „Anstoßes“.

Reparaturlösung: Verbesserte Hardware

Reparaturlösung: Verbesserte Hardware

Die Firma Motoren Wild (www.wild-motoren.de/) hat sich im Laufe der Jahre einen Namen als profunder Problemlöser in der Instandsetzerszene gemacht. Auch beim Thema LSPI hat der unterfränkische Spezialbetrieb eine zeitwertgerechte Reparaturlösung erarbeitet. So bietet Wild im Fall der TSI/TFSI-Motoren des VW-Konzerns verbesserte Kolben an, die der ungewollten Vorentzündung besser standhalten. Sie verfügen über eingegossene Kolbenringstege aus Stahl/Bundmetall, die Kolbenringstegbrüche wirkungsvoll verhindern. Haben Teile des Kolbens die Zylinderlaufbahn noch nicht beschädigt, ist eine Umrüstung sogar bei eingebautem Motor in kurzer Zeit möglich. Auch im Fall spannungsloser/verschlissener Ölabstreifringe bietet sich diese Reparaturlösung an. Mithilfe einer qualifizierten Oszilloskop-Diagnose ist zudem die zylinderspezifische Lokalisierung eines Kolbenstegbruchs bei laufendem Motor möglich.

Doch bei LSPI stößt nichts an, da frisst auch nichts. LSPI ist Explosion pur – im wahrsten Sinne des Wortes. Mit 2.500 m/s2 breitet sich bei einer solchen Vorentzündung die Flammfront samt entsprechender Druckwelle im Brennraum aus. Zum Vergleich: TNT explodiert mit 3.000 m/s2 kaum schneller. Klingeln/Klopfen hingegen fällt mit einer Geschwindigkeit von 1.000 m/s2 deutlich langsamer aus, eine gewöhnliche Verbrennung mit 60 bis 80 m/s2 geradezu gemächlich. Während Klingeln/Klopfen eine abnormale Verbrennung ist, ist LSPI eine echte Sprengung (Superknock). Und damit nicht genug. Es gibt zahlreiche weitere Unterschiede zwischen Klingeln/Klopfen und LSPI, die Ursache für die verheerende Wirkung von letzterem sind:

• Beim Klingeln/Klopfen entzündet sich der nicht von der Zündkerze entfachte Kraftstoff zur selben Zeit, also zum Zündzeitpunkt. Bei LSPI entfacht sich der sich ungewollt entzündende Kraftstoff viel früher, weit vor dem Zündzeitpunkt.

• Beim Klingeln/Klopfen entsteht eine weitere Flammfront, die der eigentlichen entgegengerichtet ist. Bei LSPI können bis zu 30 separate Flammfronten entstehen, die gegen die eigentliche und sich selbst gerichtet sind.

• Wenn Klingeln/Klopfen entsteht, ist der Kolben bereits nach dem OT, ist also auf dem Weg nach unten. Der Brennraum vergrößert sich massiv und erlaubt der Druckwelle, sich auszudehnen. Zudem ist die Winkelstellung Kolben-Pleuel-Kurbelwelle günstig, die Kraft auf den Kolben wird schnell und unter günstigem Hebel weitergegeben. Wenn LSPI entsteht, ist der Kolben noch vor dem OT. Der Brennraum ist klein und erlaubt der Druckwelle nicht, sich auszudehnen. Zudem ist die Winkelstellung Kolben-Pleuel-Kurbelwelle ungünstig, die Kraft auf den Kolben kann nicht unter günstigem Hebel weitergegeben werden.

Doch wann kommt es überhaupt zu einer ungewollten Vorentzündung? Wie das Kürzel „LS“ bereits verrät, passiert LSPI ausschließlich bei „Low Speed“, bei niedriger Geschwindigkeit, also niedriger Drehzahl. Zudem muss eine weitere Voraussetzung erfüllt sein: Der Motor muss unter (relativ) hoher Last arbeiten. Auf gut Deutsch: Wenn man sehr untertourig fährt, kann es zu LSPI kommen.

Dann entsteht der Supergau

Ach so, noch eine weitere Voraussetzung begünstigt bzw. ermöglicht überhaupt erst ein LSPI-Ereignis: ein kalter Motor. Der Grund hierfür ist simpel: Im nicht betriebswarmen Zustand verdampfen die Kraftstofftröpfchen nur unvollständig – sie bzw. ihre Energie ist es ja, die besagte ungewollte Verbrennung/Explosion erst ermöglicht. Ein Worst-case-Szenario wäre also z. B. die morgendliche Fahrt aus der Tiefgarage, eine steile Rampe hoch.

Ebenso gibt es mehrere Gründe, weshalb ausschließlich Benzindirekteinspritzer von LSPI betroffen sind: Während beim Saugrohreinspritzer der Kraftstoff einen längeren Weg zurücklegen muss und damit Zeit zum Verdampfen (Vergasen) hat, fehlt ihm beim Direkteinspritzer dieser Weg – die Zeit zum Vergasen ist gerade mal noch halb so lang. Um wertvolle Zeit für eine ausreichende Kraftstoffluftvermischung zu gewinnen, haben die Entwickler die Zündung bei diesen Motoren weit nach hinten verlegt, oft nach OT. Die Verbrennung selbst läuft entsprechend schnell(er) ab. Das wiederum sorgt dafür, dass z. B. der Kolbenboden länger warm bleibt bzw. generell wärmer ist.

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Diese Rolle spielt das Motoröl

Schlecht für LSPI. Schließlich ist die Kolbenoberfläche eine der Stellen, an denen sich eine LSPI-Explosion ereignet. An ihm bzw. sich auf ihm befindlichen Verbrennungsrückständen („Kohle“) entzünden sich die Kraftstofftröpfchen. Auch an aus dem Ansaugtrakt stammenden Partikeln bzw. von Ventilen und Injektoren abgelösten Partikeln können sich diese anlagern und bei entsprechender Hitze („Glühen“) spontan entzünden.

Doch nicht nur da! Denn abgesehen von dieser begünstigt ein weiterer, quasi konstruktiver Umstand die Entstehung von LSPI: kleinste Öltröpfchen. Sie gelangen zwangsläufig bei jedem Motor in den Brennraum. Der Unterschied zwischen damals und heute, zwischen Saugrohr- und Direkteinspritzer: Letztere Motoren sind optimiert bis zum Gehtnichtmehr. Nicht auf maximale Leistung bei minimalem Hubraum, sondern – Stichwort Kraftstoffeinsparung – auch auf minimale Reibung. Bei ihnen kommen fast ausnahmslos sogenannte „Dünnöle“ à la 0W-20 zum Einsatz. Sie sind extrem niederviskos. Statt als typische Tröpfchen, also klein mit geringer Oberfläche, lagern sie sich im Brennraum eher in Form von Pfannkuchen, also groß mit ausgedehnter Oberfläche, an. So bieten sie den Kraftstofftröpfchen weitaus bessere Möglichkeiten, sich an ihnen anzuheften. Sie fungieren somit ungewollt als ideale Explosionsbrutstätten.