Detonatie en Pre-Ignition

Detonatie en Pre-Ignition




Er zijn drie manieren waarop het brandstofmengsel kan ontbranden:


Normale ontsteking
Dit gebeurt DOOR de vonk

Pre-Ignition
Dit gebeurt VOOR de vonk

Detonatie
Dit gebeurt NA de vonk


Normale Ontsteking
Het brandstofmengsel wordt door de opgaande beweging van de zuiger gecomprimeerd en ongeveer 20graden BTDC ontstoken door de bougievonk. Deze verbranding is gecontroleerd en verspreid zich gelijkmatig over de boring en drukt de zuiger naar beneden waarna het hele proces weer opnieuw begint. Voor zover is er weinig nieuws onder zon.


Pre-Ignition
Dit is de meest destructieve vorm van onsteking.
Normaliter wordt pre-ignition veroorzaakt door een "hotspot" in de verbrandingskamer. Zoals bijvoorbeeld het gebied rond de bougie, de bougie-elektrode, Kool-aanslag op een uitlaatklep of de zuiger. Eigenlijk kan alles dat kan gloeien een "hotspot" worden en pre-ignition veroorzaken.

Wat er precies gebeurt is het volgende:
Als de zuiger zich in de laagste positie (BDC) bevindt is de druk van het brandstofmengsel het laagst en kan het gemakkelijk ontbranden. Gedurende de opwaartse beweging van de zuiger wordt het mengsel gecomprimeerd (hogere druk) en is moeilijker te ontsteken. (In sommige gevallen is zelfs de vonk niet sterk genoeg en moet er gebruik gemaakt worden van ignition amplifiers zoals die van Crane, MSD, Dyna et cetera).
Indien er zich een hotspot in de verbrandingskamer bevindt kan deze het brandstofmengsel (als de druk nog laag is) al doen ontbranden terwijl de zuiger (in de opwaartse beweging) dit probeert te comprimeren. De enrome druk en hitte die de zuiger krijgt te verwerken kan/zal resulteren in het smelten van de zuigerdek en een algehele break-down van de motor.

De mogelijkheid van Pre-Ignition is bijna niet te herkennen. Soms kan een ge-erodeerde elektrode, gebarsten of verdwenen ceramisch materiaal een aanwijzing zijn.

Let daarom altijd op potentiele hotspots. Gebruik altijd de juiste bougie (heat range) omdat een verkeerd gekozen bougie op zichzelf al pre-ignition kan veroorzaken. Let ook op de bedrijfstemperatuur en probeer deze zo laag mogelijk te houden. Een Intercooler of een oil-quench systeem kan daarbij helpen.


Detonatie
Detonatie gebeurt altijd NA de vonk. De druk en hitte in de verbrandingskamer worden zo hoog dat het resterende brandstofmengsel spontaan ontbrandt/detoneert. De "knock" die je hoort is de motor zelf die de enorme hoeveelheid energie (drukgolf) probeert te absorberen en niet de detonatie in de verbrandingskamer. Een cilinder die detoneert heeft een lagere temperatuur dan een cilinder die onder normale omstadigheden werkt.
De frequencie van de detonatie is altijd dezelfde (6400Hz) en een aluminium of gietijzeren blok maken bijna geen verschil.
Om detonatie tegen te gaan zal er een combinatie gevonden moeten worden tussen het ontstekingstijdstip (vroeger) en de hoeveelheid brandstof (rijker). Bij getunede motoren kan het ook zijn dat de gebruikt brandstof een te laag octaangetal heeft, let hier dus altijd op.

Detonatie hoeft niet altijd direct desastreus te zijn. De extra slijtage aan de lagers kan wel op den duur de drijfstangen doen vastlopen met alle dramatische gevolgen van dien.

Motoren met Superchargers (Turbo, Blower etc) zijn bijzonder vatbaar voor detonatie. Dit komt door de hogere cilinderdruk en temperatuur tijdens de boost.

Er zijn twee manieren om detonatie te herkennen:
1 - Luisteren / knock sensor
2 - EGT-sensoren (Exhaust Gas Temperature). Tijdens detonatie is de uitlaatgastemperatuur beduidend lager.

Vuistregels
Verlaat de timing met 1/2 graad per 1psi boost
Verrijk het brandstofmengsel
Water/methanol injectie als 2e systeem onder boost
Gebruik een brandstof met een hoger octaangetaal

Zuigers - Coatings

Piston Coatings




Zuigers zijn er in vele soorten maten en toepassingen. Juist vanwege de vele verschillende manieren van gebruik kan niet volstaan worden met maar 1 ontwerp.
Om tegemoet te komen aan de eisen die tegenwoordig aan een zuiger worden gesteld, wordt er steeds vaker gebruikt gemaakt van "Coatings". Enkele van deze coatings staan hieronder in het kort beschreven.


Thermal Barrier
Deze coating wordt aangebracht op de bovenkant van de zuiger en heeft als functie het "relfecteren" van de ontbrandingshitte. Het draagt bij aan een hogere druk, meer vermogen en een hogere uitlaatgassnelheid. Een bijkomd voordeel is dat het een langere levensduur geeft vanwege het verlagen van hitte overdracht.
De Thermal Barrier Coating is .0015" dik

Skirt Coating
Deze coating wordt voornamelijk gebruikt als hulpmiddel tijdens het inlopen van een nieuwe of gereviseerde motor. De coating slijt snel en is bedoeld om visueel aan te geven waar de gebruiks- en inloopslijtage zich concentreert.
De coating is .0003"-.0005" dik en helpt frictie te voorkomen. Er hoeft geen rekening gehouden te worden met zuigerspeling. De coating zal na verloop van tijd wegslijten.

Tuff Skirt
Deze coating heeft drie eigenschappen:
1- Smeren
2- Frictie verlagen
3- Slijtage verminderen

De coating slijt niet weg zoals "Skirt Coating" en is ontwikkeld om in de meest uiteenlopende omstandigheden te functioneren.
De dikte is .0005"

Anodized Ring Groove Coating
Deze coating is bedoeld om de frictie en slijtage tussen de zuigerveer en de groef te verminderen. De coating is zeer sterk en is bijzonder geschikt voor meer-uren races.

KoolKote
Deze geanodiseerde coating is afkomstig uit de Aerospace industrie en is .001" dik. De coating is speciaal ontwikkeld voor motoren die op Nitro-Methaan rijden om de zuiger te beschermen tegen de corrosieve eigenschappen van deze brandstof. KoolKote kan zeer hoge temperaturen aan en schilfert niet. Doordat deze coating de thermische eigenschappen van de zuiger beinvloed, is het noodzakelijk om de zuigerspeling hierop aan te passen.

Oil Shed Coating
Deze coating wordt uitsluitend aan de onderkant van de zuiger aangebracht en is olieafstotend. Dit reduceert de dynamische krachten (reciprocating weight).

Remvloeistof - Welk DOT nummer?

Remvloeistof. DOT3, 4, 5 of 5.1?




Elke soort remvloeistof is in meer of mindere mate hygroscopisch, dat wil zoveel zeggen als dat ze allemaal water absorberen. Dit is ook de reden dat bijna alle systemen een rubber ring (pakking) tussen het reservoir en de buitenlucht hebben. Hoewel de rubber ring er voor zorgt dat de remvloeistof niet kan lekken, kan het niet voorkomen dat er toch water uit de atmosfeer in contact komt met de remvloeistof.
Het type remvloeistof dat het beste gebruikt kan worden hangt af van het gebruik.

Ten eerste: Het verschil tussen DOT3 en DOT4 is niet het kookpunt alleen. De DOT standaard voor het kookpunt is een maximale verzadiging van 3 procent water.
In het onderstaande schema staan verschillende DOT gradaties en hun "droge"(0%) en "natte"(3%) kookpunt.

Zowel DOT3, 4 en 5.1 bevatten Polyglycol (en dus een geweldige verf-verwijderaar). DOT5 is gebaseerd op siliconen en dus minder agressief.

Ten tweede: DOT5 remvloeistof is als enige uit de serie comprimeerbaar. Dit betekent dat wanneer de remvloeistof heet wordt, het rempedaal enigszins "sponsachtig" kan aanvoelen. Het voordeel van een op siliconen gebaseerde remvloeistof is dat deze minder hygroscopische is. Uiteraard kan er ook in een remsysteem dat is afgevuld met DOT5 water voorkomen. Het water zal zich niet zoals bij de andere remvloeistoffen vermengen, maar ophopen op de laagste gedeelten van het remsysteem. Bijvoorbeeld onderin de remklauwen en andere plaatsen waar het lastig te verwijderen is. Hoe dan ook, DOT5 is de beste keuze in auto's en motoren die niet dagelijks gebruikt worden.

Voor performance applicaties kan het beste afgegaan worden op het "Dry Boiling Point". Hoe hoger dit getal is, hoe beter de remvloeistof is bestand tegen hoge temperaturen en langer goed blijft functioneren.

Het verdient de aanbeveling om de achterkant van het etiket goed te lezen. Een hoger DOT nummer is geen garantie voor een betere kwaliteit. Zelfs hetzelfde DOT-nummer van verschillende fabrikanten kan behoorlijke verschillen laten zien.


Boiling Point
DOT3 Dry 401, Wet 284, 29%
DOT4 Dry 446, Wet, 311, 30%
DOT5 Dry 500, Wet 356, 29%
DOT5.1 Dry 518, Wet 374, 28%