|
Artikelgruppe:
Tændingen
Pre-ignition
Teorien og
baggrunden for pre-ignition, herunder risici og forebygning.
Bemærk, det er en forudsætning at artiklerne om opsætning af tænding, samt detonation er læst før denne artikel.
Pre-ignition er den
faktor sammen med detonation som udgør en af de absolut største
farer ved trykladning og tuning generelt. Pre-igntion forveksles
ofte med detonation (tændingsbanken), men der er væsentlig forskel i
skaderne og faresignalerne. Detonation og pre-ignition er således to
forskellige ting. Pre-igntion skal ses som antændelse af
brændstofblanding før TDC og uden der er afgivet gnist fra
tændrøret. Detonation er selvantændelse af ”left-overs” efter
tændrøret har afgivet gnist og oftest efter TDC.
Pre-igntion startes
ikke af tændrøret, men derimod en utiltænkt antændelseskilde andet
sted i forbrændingskammeret undervejs i stemplets cyklus. Dvs.
tændingen er ikke stillet for langt frem, hvorved peak-pressure
opstår før TDC, men det drejer sig i stedet om en antændelseskilde
et andet sted langt tidligere i kompressions- eller
indsugningstakten. Det der sker, er at brændstoffet kommer ind i
cylinderen ved stemplets vandring mod bunden BDC (Bottom Dead
Center). Herefter starter stemplet sin gang med at komprimere
brændstoffet og her indfinder sig en vigtig regel i forbindelse med
antændelse af brændstof. Jo højere kompression der er til stede, jo
flere volt skal der til for at antænde den komprimerede
brændstofblanding. Dvs. jo længere stemplet kommer mod TDC (Top Dead
Center) jo højere bliver cylindertrykket og jo sværere bliver det at
starte forbrændingen. Derfor er det oftest helt i bunden af stemplets
vandring, hvor kompressionen er mindst og brændstofmængden størst (efter indsugningen er afsluttet),
at det er nemmest for en glødende genstand at antænde det indsugede
brændstof. Det er dermed i området helt tilbage fra et sted i
indsugningstakten (tidligst 180 grader BTDC til
senest nær toppen BTDC, at pre-igntion
indtræffer. Antændelseskilden til en pre-igntion er en glødende
genstand i forbrændingskammeret. Det kan være et skarpt hjørne som
af forskellige årsager er blevet rødglødende (hot-spot),
carbonaflagringer eller tændrøret som pludselig fungerer som et
gløderør. Resultatet af en pre-ignition er meget alvorligt. Der
skabes et enormt tryk i cylinderen gennem hele kompressionstakten,
fordi stemplet nu skal modarbejde en langsomt arbejdende eksplosion
hele vejen på vej mod TDC. Det skaber en enorm belastning for
motoren og en meget stor varmepåvirkning som oftest betyder
ødelæggelser øjeblikkeligt under load. Der forekommer ingen bankelyde her, da
der ikke indfinder sig et kortvarigt ”peak” i trykket som kan sende
motoren i resonans som det høres ved detonation. Trykbelastningen
foregår over længere tid, den høres ikke, og er langt farligere end
detonation da belastningen sker under vejs mod TDC. Skaden ses
oftest øjeblikkeligt som et smeltet hul og oftest ud for
antændelseskilden som f.eks. tændrøret. Dvs. som regel et gabende
hul midt i stemplet. Et andet tegn på pre-ignition er et smeltet
tændrør. Det ses her ved at elektroderne er smeltet væk og
porcelænet ligner smeltet smør eller er helt væk. Det typiske tegn
er dog, desværre, hullet i stemplet. Baggrunden er det enorme tryk
og varme som opstår under kompressionstakten, hvorved der tilgår
meget voldsom varmebelastning til toppen af stemplet. Stemplet er af
aluminium og toppen er relativ tynd og skaden ses derfor hurtigt (få
omdrejninger under load) i toppen hvor det er svagest. En væsentlig forskel mellem pre-ignition og
detonation ses derfor på stemplet. Pre-igntion brænder hurtigt hul i
stemplet og detonation ødelægger langsomt (alt er relativt).
Da vi ikke kan høre
advarselslyde fra motoren om at pre-ignition er på vej (og selv
om vi kunne ville det være for sent under load), så er vejen frem
forebyggelse. Her er tændrørene en vigtig faktor. Tændrør med et
højt varmetal er godt for standardbilen som skal kunne starte i -20
grader og køre jævnt i moderate forhold. Tændrør med et lavt
varmetal er modsat ikke effektivt ved kolde opstarter, men modstår
derimod høj varmebelastning. Sørg derfor for at montere tændrør
som ikke er for ”varme”, dvs. lavt varmetal. Specielt når motoren
skal køres ind, er det vigtigt at have de rigtige tændrør, og her
menes aldrig for varme tændrør. Når jagten går ind på det rigtige
AFR og MBT forhold havner vi måske i perioder inden for loadområder,
hvor blandingen og tændingen i perioden skaber høj varme. Når vi
samtidig belaster motoren meget, f.eks. på et rullefelt, så kan
farerne for hot-spots opstå hurtigt. Dernæst er et løst tændrør også
en potentiel fare for pre-igntion. Et løst tændrør kan ikke afgive
sin varme til omgivelserne, her topstykket, og det vil derfor meget
hurtigt opbygge kritisk varme og bevæge sig nærmere mod et gløderør.
Det er også væsentligt her at tænke på AFR (Air Fuel Ratio ->
blandingen) forhold ved fuld gas WOT (Wide Open Throttle) over længere tid. Normalt justerer vi ind
efter mest effekt og lander her gerne omkring 12.5:1 (12,5 kg
luft til 1 kg benzin). Her er det dog nødvendigt at gøre sig
klart at når der køres WOT på motorvej over længere tid så er
brændstoffet en væsentlig faktor til køling af forbrændingskammeret,
stemplet og herunder også tændrøret. Nogle motorstyringer har
mulighed for at differentiere i brændstoftabellerne i forhold til
WOT over tid, andre har ikke. Er det sidste tilfældet så fastlæg dig
på et AFR forhold på den mere sikre side af 12,5:1. Det afhænger
selvfølgelig også af hvad formålet med
motoren er. Skal der blot køres 402 meter, så kan
der justeres efter størst effekt da pre-igntion ikke har så stor sandsynlighed for at
indtræffe her. Er det derimod en motor til lidt af det hele, så vælg
det sikre blandingsforhold. Effekttabet er ikke meget og slet ikke
set i forhold til en potentiel pre-ignition. Det samme gør sig
gældende i forhold til detonation.
Den væsentligste fare
til pre-ignition er dog detonation. Måske derfor så mange
fejlciteringer mellem detonation og pre-ignition. Læs artiklen om
detonation for beskrivelse af dette emne. Detonation skaber som sagt
meget stor varmeoverførsel til de omgivende materialer, herunder
også tændrøret og eventuelle steder som kan udgøre potentielle ”hot-spots” i forbrændingskammeret.
Tændrøret kan dermed risikere at blive opvarmet så meget at vi har
et permanent gløderør i motoren og så har vi antændelseskilden til pre-igntion. Det samme gør sig gældende for
de udsatte områder i forbrændingskammeret. Vi kalder dem her "Hot-spots"
og er f.eks.
skarpe hjørner med stort overfladeareal som dermed har langt mere
areal til at optage varme på. Med den voldsomme stigning i varmen
til omgivelserne ved detonation vil sådanne områder udgøre samme
risiko som tændrøret (gløder).
Som udgangspunkt er der
ingen advarselssignaler ved pre-ignition. Der er dog et
enkeltstående fænomen for motorer med karburator som fortæller om
pre-ignition. Det opleves og høres efter bilen er slukket, eller
rettere sagt - skulle være slukket. Situationen er, at når nøglen
drejes i tændingslåsen og motoren efter normale forhold skulle
stoppe, så går motoren blot lidt ned i omdrejninger, for så pludselig
at tage et par ”skæve” omgange mere eller fortsætter i længere tid
inden hosteanfaldet endelig ebber ud. Det er ret ubehageligt
og det er pre-ignition. Der er sket det, at der et sted i motoren er
en anden antændelseskilde end gnisten fra tændrøret som nu antænder
det brændstof som stadig kan suges ind i motoren via karburatoren.
Karburatoren har ikke brug for strøm og benzinen vil stadig strømme
ind i motoren så længe der er omdrejninger og dermed vakum. Motoren
vil fortsætte indtil antændelseskilden er kølet ned og brændstoffet
ikke længere antændes. Det lyder meget grimt, idet der nu alene, og
uden andre lyde fra motoren, kan høres, hvordan eksplosionen banker
stemplet gul og blå og/eller ligefrem for held til at sende motoren
den anden vej rundt. Typisk er antændelseskilden, som nævnt ikke
gnisten fra tændrøret, men i stedet en glødende genstand i
forbrændingskammeret. Ofte er det dog selve tændrøret som af
forskellige årsager (sikkert detonation) er opvarmet til et omfang
hvor det udgør et gløderør under hele cyklusen. Sørg derfor altid
for at have det rigtige tændrør og hellere for ”koldt” end for
”varmt”.
Opsummeret skal
Pre-ignition forebygges. Det er kun den chance der byder sig ved
dette fænomen. Indtræffer pre-ignition under hård belastning går der
ikke mange motoromdrejninger før der er brændt hul i et stempel. Der
er ingen advarselslyde, motoren går bare i stå og så er man ikke i
tvivl om hvad de næste lyde og hvide røg betyder. Start derfor altid
ud med et sikkert AFR blandingsforhold og ”kolde” tændrør.
Tilbage til oversigten
|
