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
