Artikelgruppe: Tændingen

Detonation - Tændingsbanken

Teorien og baggrunden for detonation, herunder risici og kilden til "tændingsbanken".

Bemærk, det er en forudsætning at artiklen om opsætning af tænding læses inden denne artikel. Tændingsbanken er de bankelyde som opstår ved detonation. På engelsk beskrives detonation som selve hændelsesforløbet og "knock" eller "pinging" som lydene (tændingsbanken). Når vi i Danmark bruger ordet tændingsbanken, så bruges det i flæng til beskrivelse af både tændingsbanken og hændelsen. Og det kan give lidt misforståelser. Der kan sagtens indfinde sig detonation uden at vi nødvendigvis kan høre banken og ville vi så kategorisere det som tændingsbanken? Det er detonation som væsentlig og ikke om motoren klirre, banker eller hyler. Tændingsbanken beskrives derfor her som lyden fra detonation, hvor detonation er selve hændelsesforløbet.

Detonation er den faktor sammen med ”preignition” som udgør sig blandt de absolut væsentligste farer ved trykladning og tuning generelt. Tændingsbanken giver i ordets forstand en indikation af at motoren banker, men baggrunden for den ”banken” er lidt mere kompleks end som så, og ses også i mange tilfælde fejlagtigt citeret og forvekslet med preignition. Det er to helt forskellige ting og tændingsbanken/detonation bør i så fald nærmere betegnes som ”after-ignition”.

Detonation opstår når efterladte gasser i cylinderen selv antænder efter normal forbrænding og oftest efter TDC (Top Dead Center -> stemplets toppunkt) Dvs. det er ikke antændt brændstofblanding i cylinderen som antændes efter den normale forbrænding er foregået eller er undervejs. Årsagen til selvantændelsen er en kombination af ekstrem varme og tryk som opbygger ”hot-spots” i forbrændingskammeret. Dermed får vi en selvantændelse og baggrunden herfor skyldes en række faktorer som beskrives længere fremme. Alt hvad der betegnes som tændingsbanken, knock, pinging osv. opstår på baggrund af detonation - ikke preignition.

Inden vi fortsætter er der forskellige forkortelser som er værd at kende.

TDC (Top Dead Center) = Der hvor stemplet lige nøjagtig er i toppen af cylinderen

BDC (Bottom Dead Center) = Der hvor stemplet lige nøjagtig er i bunden af cylinderen

BTDC (Before Top Dead Center) = Der hvor stemplet er på vej fra BTC mod TDC

ATDC (After Top Dead Center) = Der hvor stemplet er på vej fra TDC mod BTC

PP (Peak Pressure) = Eksplosionens er her på sit kraftigste

LPP (Location of Peak Pressure) = Der hvor PP rammer i cyklusen og målt i grader

LPPBT (Location of Peak Pressure for Best Tourge) = optimalt kraftpunkt for højeste moment

MBT (Minimal advance for Best Tourge) = Mindst mulig tændingsfremrykning for højeste moment

Hvordan opstår detonation og hvor kommer bankelyden (tændingsbanken) fra? Den banken (tændingsbanken) der høres fra motoren er ikke det mange fejlagtig tror, som værende stemplet der bliver banket oven i toppen på vej mod TDC – det er preignition og er en helt anden snak (preignition hører du ikke og smadre motoren næsten øjeblikkeligt og så er det noget helt andet der kaster lyde af sig). Derimod opstår tændingsbanken som følge af en meget kortvarig kontant flammeforbrænding i forbrændingskammeret, forårsaget af en selvantændelse/detonation af overskydende gasser fra den egentlige forbrænding. Måler man på trykket i cylinderen vil man se en normal udvikling i forbrændingstrykket indtil en evt. detonation indtræder. Her vil man se en meget drastisk stigning i kurven, præcis der hvor detonationen indtræder. Det hop indtræder altid efter tændrøret har afgivet gnist og i de fleste tilfælde efter TDC (ATDC). Sammen med det eksisterende tryk fra den tiltænkte forbrænding fremkommer der et kortvarigt ”peak” i cylindertrykket og det er dette ”peak” som forårsager tændingsbanken.  Lyden (tændingsbanken) er ikke en mekanisk lyd, men derimod lyden af den resonans motoren bevæger sig i som følge af det ”peak” i cylindertrykket fra den kortvarige og kraftige selvantændelse (detonation). Det er altså dette ”peak” i cylindertrykket der i forbrændingskammeret får topstykket/motoren til at tændingsbanke. Afhængig af hvilken motor du har, høres det som svag klirren eller kraftigere bankeslag som om motoren bliver slået med en hammer. Denne resonans har en frekvens på ca. 6400 hertz med meget lille forskel i lyd mellem jern eller aluminiumsblok. Netop dette faktum gør, at vi kan måle og aflæse detonation på baggrund af frekvensen. Til dette bruges en såkaldt ”knock-sensor”. Den ses ofte som en lille sort ”klump” (der kommer billede længere fremme) som monteres på siden af motoren nær topstykket. Knock-sensoren er indstillet til at opfange signalet på 6400 hertz og herefter sende beskeden videre til motorstyringen som så øjeblikkeligt trækker tændingen tilbage og/eller påføre mere benzin (køling). I motorstyringerne er der ofte en funktion som tillader kalibrering af støj/frekvensniveauet så de afvigelser der måtte være i frekvensmålingerne, afhængig af motor mm., bliver individuelt afmålt. Fordelen ved en knock-sensor er endvidere at det er et godt redskab til at overvåge din motor når du datalogger via din motorstyring. Ud fra udskriften kan du bagefter se, hvor tændingsbanken indtraf og herefter korrigere tænding/blandingen efter det.

Når tændingen indstilles arbejdes der mod mindst mulig ”advance” (fremrykning) af tænding ved maksimal moment i det loadområde der justeres efter. Også kaldet MBT (Minimum advance for Best Tourge). Dvs. ved et givent load (rpm vs. luftmængde) finder man den tændingsindstilling (grader tændrøret tænder før TDC) som giver højeste moment og herefter trækker tændingen tilbage lige før momentet igen falder. Lige inden momentet falder, har du i teorien den optimale tændingsindstilling. Når vi snakker tænding i forhold til størst moment snakker vi samtidig også tændingsforskydelse vs. forbrændingshastighed, således at kraften fra eksplosionen rammer på det mest effektive tidspunkt i stemplets vandring ATDC. Dette punkt kaldes ”Peak Pressure” (PP) og refereres også til som LPP (Location of Peak Pressure) som er et udtryk for hvor PP indtræder, men ikke nødvendigvis udtryk for den optimale location LPPBT (Location of Peak Pressure for Best Tourge). Der meget stor diskussion om hvor optimal LPPBT befinder sig. Er det en fast faktor eller er det afhængig af motorkonstruktion? Dem der siger fast faktor, siger 14 grader ATDC og dem som er i modsatte grøft, siger det kan svinge afhængig af motoropstætning fra ca. 12 grader til ca. 20 grader. Herfra bliver holdningen dog ikke længere, end at kraftoverførslen aldrig kan blive den samme så længe vinklen på plejlstangen og tangenten til krumtappen er forskellig. Og det er den i det øjeblik vi ændre på længden. Se evt. artiklen om opsætning af tændingsmap for yderligere beskrivelse og illustration.  Det er ikke ligegyldigt om kraften overføres lige på hjulet/krumtappen eller f.eks. mere i hjulets/krumtappens retning. Der skal her ikke estimeres i forskellenes størrelser, blot konstateres at optimal LPPBT ikke kan blive en fast faktor så længe vi har forskellig længde plejlstænger og motorer med fast forankret cylinder i forhold til krumtappen. LPPBT er dermed forskellig fra motor til motor afhængig af forholdet mellem krumtap og plejlstang, samt forankring i stempel. Uanset om vi af holdning befinder os i den ene eller anden grøft mht. fast faktor på de 14 grader ATDC som LPPBT, så er det i princippet irrelevant for forståelsen, da teorien bygger på det samme.

Det er meget svært at måle og indsætte LPP korrekt i loadområdet (for at opnå LPPBT), når vi roder med vores tændingstabeller. Derfor måler vi i stedet på momentet og går efter MBT (Minimal advance for Best Tourge). Det er meget nemmere og det er jo også størst mulig moment vi går efter i sidste ende. Vi sigter altså mod mindst mulig tændingstilbagerykning uden at momentet falder. Dette gøres optimalt og bedst på et rullefelt og MBT søges her i alle relevante loadområder uden detonation optræder. Jo højere ladetryk der køres med jo sværere bliver det at undgå tændingsbanken når der justeres mod MBT. Her gælder det om at opbygge sin motor med flest og bedst mulige faktorer der modarbejder tændingsbanken. Dette beskrives senere i denne artikel. Mange vælger selv at køre tændingen ind på vejen og om det gøres på vejen eller på rullefelt vil der begge steder i processen oftest gås lige til grænsen for at identificere MBT og detonation kan/vil her opstå i denne søgning. En grov tommelfingerregel siger at MBT ligger lige i området før detonation indtræder. Og dog, har vi en motor uden Intercooler og dermed meget høj ladetemperatur, så kommer vi aldrig i nærheden af MBT i de højere loadområder. Spørgsmålet er så, hvor risikabel detonation er og hvor længe motoren kan holde til detonation. Der er her meget teori og diskussion om denne risiko. Der er motorer som kører med meget ”fremrykket” tænding og på motorvej vil være under mild konstant påvirkning af detonation uden at tage skade. Andre motorer modstår kraftigere detonation over væsentlig lange perioder og andre motorer igen modstår blot i få minutter detonation før skaderne indtræffer. Det afhænger af motor og opbygning. Detonation er derfor som udgangspunkt, men ikke nødvendigvis, kritisk og farligt for din motor. Det er en situation vi ønsker at undgå. Generelt drejer det sig om hvor hårdt motoren er lagt ud. Jo flere hk en motor yder pr. liter jo mere destruktiv vil detonation være på motoren. Standard lavtydende motorer kan tåle langvarig mild detonation (her kan det være svært at høre tændingsbanken), hvorimod motorer med > 150 – 300 hk pr. liter kan skyde et stempel på få øjeblikke.

Farerne ved detonation kan groft inddeles i 2 grupperinger. Det drejer sig om mekaniske ødelæggelser og overophedning. Da detonation skaber et meget kraftigt kortvarigt ukontrolleret tryk i forbrændingskammeret, har vi hermed den største synder til mekanisk indvendige skader, herunder ødelagt toppakning, ødelagte tændrør, ødelagte stempelringe og bæringer, sandblæst og nedbrudt stempel og i yderste konsekvens ødelæggelser på såvel indsugnings- som udstødningsventiler. Der sker en voldsom trykstigning i forbrændingskammeret og da den er ukontrolleret, kan den komme faretruende tæt på TDC over længere perioder. Hermed stiger det kortvarige tryk fra detonationen yderligere og alle indvendige dele risikerer at blive spidsbelastet til det yderste. En toppakning kan således bukke under for varmen/trykket og forårsage lækage til tilstødende vand/oliekanaler. Detonation er den typiske årsag til blæst toppakning. Stempelringene og bæringer, såvel den øverste som nederste, kan bukke under for trykket og det vil ses om afbrækkede enheder og i værste fald med efterfølgende cylinderhavari som følge. Den anden ting som er en tydelig indikation på tændingsbanken er en overflade som ser ud som den er blevet sandblæst. En motor som i en længere periode har oplevet kraftig tændingsbanken kan således have stempler med denne type overflade eller helt udbrændt materiale. Typisk ses det i det område, hvor selve selvantændelsen indtræffer og oftest længst væk fra tændrørets placering. Det giver mening, fordi den normale forbrænding starter og indtræffer ved tændrøret og udspringer herfra. Det område i forbrændingskammeret, som er længst væk fra tændrøret, har dermed længst tid og dermed størst risiko for at ophobe uafbrændte gasser og her selvantænde. Det kan meget vel ske i den varmeste del af forbrændingskammeret nær udstødningsventilerne og dette tilfælde er baggrunden således mere overophedning end høj kompression som starter detonationen. Tændrøret kan ligeledes blive offer for detonation og her ses ødelagte elektroder eller ødelagt porcelæn. Det er en nem typisk måde at tjekke for detonation.

Overophedning er den anden faregruppe ved detonation. Der er komplekse teorier omkring varmeoverførslen fra forbrændingen til stempel og forbrændingskammeret, men kort sagt øger det meget kraftige og kortvarige tryk fra detonation graden af varmeoverførslen mellem flammefronten til de tilstødende materialer. Det er en ond cirkel. Tag f.eks. stemplet. Varmen forplanter sig nu ved detonation i højere grad gennem stemplet og ud i stempelringene og herfra igen ud i cylinderen som ligger op af vandkanalerne. Motoren bliver varmere og det samme gør det overskydende brændstof som befinder sig inden i cylinderen. Jo varmere dette overskydende brændstof bliver jo mere villig er brændstoffet til at selvantænde. Så har vi en kedelig selvforstærkende effekt, hvor en motor der tændingsbanker overopheder og hvor en overophedet motor tændingsbanker.

Et andet typisk tegn på detonation kan også ses i det tilfælde stemplets top har skrabet mod cylindervæggen. Toppen på stemplet er normalt bevidst mindre afmålt i areal end resten af stemplet for at minimere varmeoverførslen til cylindervæggen, idet varmepåvirkningen er størst i stemplets top. Når varmen stiger radikalt vil stemplets øverste område udvide sig og skrabe på cylindervæggen, og typisk i de fire hjørner af stemplet som afstiver for bæringerne til stempelpinden på undersiden af stempeltoppen. Her er fleksibiliteten mindst og kan ikke brede sig til andre steder i stemplet. Det går derfor mod cylindervæggen og så ser vi skaderne.

En motors tendens til at tændingsbanke afhænger af flere faktorer. Herunder nævnes squish (forbrændingskammerets udformning, størrelse og placering af tændrør), oktan, kompressionsforhold, tændingstidspunkt, blandingsforholdet, indsugningstemperatur, motortemperatur og cylindertryk. Hvis tændingen sættes for meget frem antændes blandingen for tidligt og der opnås nu et ”peak-pressure” faretruende nær TDC og cylindertrykket stiger voldsomt, hvorved der kan opstå selvantændelse i de overskydende gasser (detonation). Derfor trækkes tændingen oftest tilbage som middel mod detonation. Oktantallet er en stor og meget væsentlig faktor omkring tændingsbanken. Oktantallet er faktisk kun et udtryk for hvor grænsen til detonation går for brændstoffet. Så når du står nede på tanken og kigger på benzintavlen, så er oktantallet kun en egentlig indikator for hvor ivrig brændstoffet er for at selvantænde. Høj oktantal betyder mindre risiko for detonation og lavere oktantal betyder højere risiko for detonation. Fastlæggelsen af oktantal i et brændstof, sker ved test i en speciel motorkonstruktion kun til det ene formål. Her fastlægges det kompressionsforhold hvorved brændstoffet tændingsbanker og ud for en international skala sættes oktantallet. Andet er der ikke bag ved oktantallene. Kigger vi f.eks. på metanol (alkohol), det har et højt oktantal og kan derfor tåle højere kompression før der indtræffer detonation. Derudover køler det som bonus også forbrændingen væsentligt pga. den store mængde vand som indfinder sig i metanol. Kølingen af forbrændingen hæver grænsen for detonation/selvantændelse. Et andet eksempel vedr. oktantal kunne ses før i tiden, hvor der kunne tankes 92 oktan. Kun nogle biler kunne køre på 92 oktan. De biler der ikke kunne, begyndte at tændingsbanke, fordi motorens opsætning var sat til et brændstof med højere oktantal. Det var typisk mere moderne motorer som var/er lagt ud med højere kompression og mere på grænserne mod MBT (Minimal advance for Best Tourge).

Kompressionsforholdet har ligeledes en væsentlig indvirkning på detonationsgrænserne. Jo lavere kompression jo lavere samlet cylindertryk og dermed lavere temperatur og intensitet i det komprimerede efterladte brændstof. Har vi en motor som kører fint med høj kompression f.eks. 97 oktan, men som nu skal køre med 95 oktan, så er vi nød til at ændre tændingen radikalt hvis andre forhold ikke ændres. Vi risikerer nu at komme væk fra MBT / LPPBT. Vi taber dermed effekt, og forkert tændingsindstilling er i den grad en effekttyv. Alternativet hertil er derfor at sænke kompressionen en smule og nu igen indstille tændingen til MBT. Det er en langt bedre byttehandel. Vi mister måske lidt effekt ved den lidt lavere kompression, men det samlede udbytte er større ved korrekt indstillet tænding, frem for højere kompression og meget tilbagetrukket tænding. Ulemben er, at køres der med væsentlig lavere kompression, f.eks. til trykladning, udebliver effekten og brændstofsøkonomien ved delast. Omvendt når der kommer ladetryk har vi nu mere "rum" hvor til der kan gås til grænsen med en samlet luftmængde som antager samlet maksimal tryk (kompression + ladetryk) lige inden detonation indfinder sig. Det kan vi fordi motoren er trykladet. Også derfor højtydende trykladede biler gerne kører med lavt kompressionsforhold helt ned til f.eks. 6:5 - 1.

Blandingen har også indflydelse på detonation. Jo mere mager vi kører en motor jo varmere bliver forbrændingstemperaturen og dermed temperaturen i forbrændingskammeret, hvor gasserne kan selvantænde. Derfor bruger vi også blandingen til at modvirke detonation. En fed blanding har den effekt at den køler forbrændingen og de omgivende materialer, herunder stempel, topstykke osv. Derfor har programmerbare motorstyringer også ofte tabeller for tilførsel af ekstra brændstof, hvis tændingsbanken detekteres af en knock-sensor, og/eller ligeledes tabeller for WOT over tid. Her bruges blandingen som sikkerhedsmargin i form af køleeffekten. Mange vælger derfor at køre med lidt for fed blanding under fuld load for at gardere sig mod detonation . Det koster lidt i effekt (optimal effekt ligger normalt omkring AFR 12,5:1 dvs. 12,5 kg luft til 1 kg benzin) og i pengepungen, og netop dette faktum er et stort salgsargument blandt producenterne af vandindsprøjtningssystemer. Her køler vand langt bedre og er som sagt også billigere.

Luft- og forbrændingstemperaturen har også stor indvirkning på grænserne til detonation. En trykladet motor som kører uden køling af ladeluften vil i teorien på ingen måde kunne køre med samme ladetryk og optimal tænding som en motor med god køling af indsugningstemperaturen. Cylindertrykket stiger ved varm luft (varm luft fylder mere) og det samme gør temperaturen. Tilsammen faktorer som fremskynder detonation og ikke mindst tab af effekt (samme fyldning med varm luft har mindre ilt end kold luft). Vandindsprøjtning er i denne forbindelse et meget anvendt middel til at sænke temperaturen inde i forbrændingskammeret. Vand har en meget stor evne til at køle. En liter vand bliver ved 100 grader til ca. 1662 liter vanddamp (så vidt jeg husker fra brandmandsuddannelsen). Den energi der bruges til denne ekspansion fratrækker varmen i forbrændingen. Derfor er vand også sådan et effektivt slukningsmiddel. Vand fjerner her den ene af de tre faktorer der skal være til stede ved en forbrænding – nemlig varmen. De andre to er ilt og brændbart materiale. Fænomenet omkring køling af luften anvendes også ved nogle typer af ildslukning. Et voldsomt overtændt lokale kan først slukkes når luften/røgen er nedkølet. Ellers eksploderer rummet i glohed vanddamp. Nedkølingen sker ved meget små pulsåbninger/vandstrømninger mod loftet for køling af røggasserne. Her lukkes kun meget små mængder ud af gangen og kravlende på alle fire ved gulvet i døråbningen. Energien til denne ekspansion og overgang fra væske til damp, trækkes fra varmen og ret hurtigt nedkøles den omgivende luft så ilden kan slukkes. Blot et eksempel på vandets høje kølingseffekt og at vand ikke nødvendigvis er dræbende for eksplosionen eller forbrændingen i sig selv, men kan bruges som køling. I en motor kan vand derfor virke positivt på forbrændingen (køling), når forholdet er fornuftigt afstemt. Dog siger det sig selv at der også her er tale om en byttehandel. Vi køler forbrændingstemperaturen og omdannelsen til vanddamp (ekspansionen) hjælper på spredningen af forbrændingen, men samtidig trækker vi også energi ud af forbrændingen til fordampningsprocessen. Samlet set er byttehandelen dog en fordel, da der pga. kølingen nu kan lades med højere tryk og/eller tændingen igen kan sættes nærmere mod MBT. Endnu bedre bliver kølingen og ikke mindst oktantallet hvis der i vandblandingen tilføres 30% – 50% (max) metanol (alkohol). Så kan der for alvor ændres på opsætningen. Metanol både køler forbrændingen og hæver oktantallet.

Når vi snakker temperatur så er det også værd at komme ind på design af turbomanifold. Har vi en manifold som er meget kompakt med meget skarpe bøjninger lige efter udgangen på topstykket og herefter meget kort afstand til turboen, så har vi risikoen for ekstra højt modtryk og varme tæt på udstødningsventilerne. Detonation er som sagt selvantændelse og "ground zero" ses ofte længst væk fra tændrøret og i den varmeste del af forbrændingskammeret - typisk udstødningssiden under ventilerne. Ofte laves sådanne manifolde til standardbiler som kører med lavt tryk (f.eks. 0,6 bar) pga. af plads og hurtig spool up tid. Her virker manifolden optimal til formålet. Problemet opstår, hvis vi f.eks. forsøger at hælde 1,2 bar igennem motoren. Hermed opstår der et progressivt meget stort modtryk og varme på udtødningssiden tilbage mod cylinderen og her udstødningsventilen som har ansigtet ned i forbrændingskammeret. Et godt eksempel er Peugeot 406 turbo. Den bil ses ofte chippet op til 1,2 bar sammen med en fornuftig opgraderet GT (kuglelejer) turbo. Dog laver den sjældent mere end 210 hk. På samme motor og samme opgraderet GT turbo ses der med opgraderet manifold resultater op mod de 280 hk ved samme 1,2 bar. Spørgsmålet er så, om det alene er flowet der har æren for effektforøgelsen eller det faktum at tændingen nu kan stilles rettidigt mod MBT (med den originale manifold var tændingen trukket tilbage for at kompensere for detonation). Det er sandsynligvis en kombination af begge ting, men det giver stof til eftertanke og betydningen af korrekt tænding skal absolut ikke undervurderes her. Tændingen kan i den grad være en effekttyv. Dermed sagt, at en turbomanifold som er dårlig konstrueret til højere ladetryk og dermed giver højt modtryk og varme tilbage til udstødningsventilen, kan være en faktor som kan fremkalde detonation når ladetrykket hæves. Derfor ser man også at en motor med optimeret manifold og turbinehus kan lave samme eller flere hk ved lavere ladetryk. Husk at ladetryk også er et udtryk for hvor stor modstand du flowmæssigt har i motoren - et flowet topstykke sænker, under en alt andet lige betragtning, ladetrykket. Det samme gør en god intercooler, men her pga. mindre fyldning grundet lavere temperatur. Det var et sidespring, men alligevel til forståelsen vedr. sammenligning ved ladetryk.

En anden meget væsentlig faktor er forbrændingskammerets udformning også kaldet squish. I korte træk handler det om at udforme et forbrændingskammer som skaber den hurtigst mulige forbrænding af mest mulig brændstof. Det giver højeste effekt og minimering af andelen af efterladt brændstof, som kan antænde sig selv. Udover minimering af efterladte brændstoffer (mere brændstof forbrændes), så er tidshorisonten for selvantændelse ved evt. overskydende brændstof også minimeret i form af den hurtigere forbrændingshastighed. Altså sammenlagt er et forbrændingskammer med hurtig forbrænding en væsentlig styrkelse af forbrændings- og effektprocessen og her ikke mindst minimering af risiko for detonation. Jo kortere tid de efterladte gasser kan sidde i forbrændingskammeret og opfange varme fra omgivelserne, jo mindre er risikoen for selvantændelse. Omvendt hvis vi har et forbrændingskammer som giver en langsom forbrænding – typisk ældre 2 ventilede motorer, så er situationen lige omvendt. Vi husker at optimal overførsel af tryk/kraft stadig er LPPBT efter ATDC og når forbrændingen er langsommere som følge af dårligere squish, kræver det nu en større tændingsadvance (fremrykning) før TDC. Det har den væsentlige ulempe at forbrændingen forgår over længere tid og overskydende brændstof nu får mere tid til at opfange varme og bevæge sig mod selvantændelse. Dernæst taber vi også effekt. Jo længere tid før TDC brændstoffet antændes, jo længere tid før TDC opbygges der også tryk. Trykket er således progressivt og opbygges/times ud fra tændingen til at ramme med fuld kraft på LPPBT, men undervejs opstår der en opbyggelse af tryk/kraft. Dette tryk/kraft modarbejder allerede fra antændelsen, stemplets opadgående vandring mod TDC med effekttab til følge. Den optimale situation ville være at brændstoffet forbrænder uden overskydende mængder og altid konstant uden tid. Dermed kunne brændstoffet antændes nøjagtigt ved LPPBT og vi kunne undgå effekttab fra negativt rettet tryk mod stemplet på vej mod TDC. Men sådan funger det desværre ikke, og det er derfor hele tiden et spørgsmål om at "time" forbrændingen/tændingen, således at tændrøret antænder forbrændingen med den tilpassede forsinkelse til forbrændingshastigheden, så eksplosionen rammer stemplet med størst kraft ved LPPBT. Jo længere vi kan trække tændingen tilbage mod LPPBT og stadig have peak-pressure her, jo mindre modarbejder vi stemplets vandring. Dvs. udover at mindske risikoen for detonation ved høje forbrændingshastigheder, så skabes der også mere effekt. Et godt udformet forbrændingskammer giver dermed kortere forbrændingstid og afhjælper problemet vedr. detonation.

En anden fordel ved hurtig forbrænding er også mindre slid på motor. Jo mindre stemplet modarbejdes på vej mod TDC jo mindre slid sker der på stempel, krumtap, toppakning mm. Stor tændingsadvance (fremrykning) giver større negativt rettet tryk og lille tændingsadvance giver modsat større "virkningsgrad". Bl.a. derfor er 4 og 5 ventilede motorer, langt mere ”liter-effektive” end 2 ventilede motorer. Her er mere optimal squish (forbrændingskammer), central placeret tændrør og dermed en hurtigere og mere effektiv forbrændingsproces.

Måden hvorpå detonation bedst identificeres er helt enkelt ved at lytte til motoren. Det kan enten gøres med en knock-sensor som læser på motorens frekvenser og nu enten er sat op til at sende signal til motorstyringen, en advarselslampe, advarselslyd eller andet godt påfund.

Her ses et billede af en knock-sensor.

Den mest anvendte metode ved indkøring er nok blot at lytte til motoren uden elektronik. Problemet kan dog her være at anden støj fra motoren eller nutidens støjisolering i kabinen kan gøre det svært at høre tændingsbanken. Derfor er en god metode at montere et lille kobberrør på siden af motoren og herefter trække en vakumslange udover. Før nu slangen ind i kabinen. Her monteres så et lille t-stykke i enden og fra begge ender af dette t-stykke sættes et to nye vakumslanger op til et hver side på et øreværn. Det virker og du vil blive overrasket over hvor meget du kan høre og opfange fra motorens lyde, herunder tændingsbanken.

Her ses et billedet af en hjemmelavet knock-detector.

En anden metode er at montere en EGT-sensor (Exhaust Gas Temperature). Når detonation indtræffer, vil EGT falde idet en større del af varmeudviklingen nu overgår til motoren. Et pludselig fald i EGT (f.eks. ved skift til brændstof med lavere oktantal) bør derfor give anledning til en nærmere undersøgelse for detonation.

Opsummeret kan det siges at detonation altid forekommer efter tændingstidspunktet og oftest efter TDC (ATDC). Detonation skyldes selvantændelse af overskydende brændstof og skaber en meget kortvarig og kraftig trykstigning i forbrændingskammeret. Sammenholdt med motorens eksisterende cylindertryk fra den tiltænkte forbrænding går motoren nu i resonans omkring 6400 hertz. Lyden (tændingsbanken) fra detonation kommer dermed ikke fra et stempel der bliver banket oven i toppen på vej mod TDC, men derimod fra den resonans som motoren svinger med i det øjeblik ”peak’et” i cylindertrykket indtræder ved detonation. Det positive er her, at de fleste motorer kan leve med moderat til kraftig tændingsbanken over en periode, det skumle er bare, at vi aldrig ved hvor lang denne tidsperiode er. Dermed sagt, så er detonation noget vi ikke på nogen måder bryder os om. Det giver effekttab og et stort unødvendig slid på motoren, der i værste fald kan betyde motorhavari og ødelæggelser for mange penge. Ved indkøring af tændingen sigter vi mod MBT og her kan det være svært at undgå tændingsbanken, men efter justering må der ikke forekomme detonation uden at speederen øjeblikkelig slippes og motoren igen justeres ind.

Tilbage til oversigten