Knackning (förbränningsmotor)

När man knackar okontrollerat är förbränning av bränslet i bensinmotorer , respektive. Temperaturen och trycket stiger plötsligt och skapar fler antändningskärnor. Dessa träffar sedan varandra med ljudets hastighet. Trycktoppar uppstår som kan skada kolvar, lager, topplock, ventiler och tändstift. Reflektion resulterar i en högfrekvent svängning i cylindertryckkurvan, som är hörbar.

orsaker

Man måste skilja mellan knacka och ringa. Knackning, ljudet av en hammarslag, sker främst vid acceleration under full belastning. Engine ping är ett ljud som indikerar felaktig antändningstid . Här antänds bränsle-luftblandningen på grund av glödande kolrester i förbränningskammaren innan tändstiftet tänds. Det här felet uppstår under två driftsförhållanden:

  1. som accelerationsklockor, för övergångens skull under kortvariga driftsförhållanden och vanligtvis klart hörbara,
  2. än höghastighetsklockor, som kan hålla mycket längre och, i nackdelen, är mycket mindre hörbara. Höghastighetsringningen kan kraftigt överhettas och slutligen förstöra en motor . Om klockan ringer för länge går för mycket termisk energi in i de rörliga komponenterna i förbränningskammaren, ventilerna och kolvarna. Kolven kan brinna ut eller en ventilspindel kan smälta och gå sönder. Det för höga trycket kan också skada vevstakets lager . I början av 1975 trädde det andra steget i bensinledningslagen i kraft, blyhalten ( tetraetylbly ) i bränsle begränsades till 0,15 g / l. Med användning av det nya premiumbränslet började de äldre motorerna, som krävde ett högre oktantal, ringa i höga hastigheter och orsakade ökad motorskada. Ett blyersättningsadditiv måste tillsättas varje gång tanken fylldes. Alla tyska biltillverkare (den första var Opel ) var tvungna att anpassa sina motorer till direktivet, vilket var förknippat med en lägre kompression och en liten minskning av kraften med samma slagvolym. Från och med den 1 januari 2000 togs slutligen blybensin ur cirkulation i Europeiska unionen , och moderna bensinmotorer behövde inte längre bly för att undvika motorklockor.

Högpresterande motorer används ibland medvetet i banområdet för att uppnå högre prestanda genom extrema tryck. Emellertid har dessa motorer också en motsvarande kort livslängd.

Påverkande faktorer

Till vänster en okontrollerad flamfront som orsak till knackningen

Okontrollerad, mestadels för tidig självantändning av luftbränsleblandningen, dvs. flamfronter som inte utlöses av antändningsgnistan , kan uppstå av följande skäl:

  • för hög komprimering av den blandning
  • höga temperaturer på cylinderns innervägg (med hög motoreffekt)
  • glödande avbränning (förbränning och oljeavfall) vid heta punkter i förbränningskammaren (tändstiftets område, avgasventiler, kolvfördjupning)
  • tändtid för tidigt (äldre, justerbara tändsystem)
  • Bränsle med ett för lågt oktantal (kod för slagmotstånd )
  • Ogynnsam förbränningskammarform och bränsleblandning flyter utan virvel och turbulens gynnar bildandet av heta fläckar
  • Smörjoljepartiklar som kan komma in i luft-bränsleblandningen från vevhusgaserna
  • Inkorrekt värmevärdet för den tändstiftet , så att det blir för varmt och därmed blir en glöd starter själv eller att den förblir för kallt att bränna bort rester (koksning), vilket i sin tur triggerglödtändning.

Knackkontroll

Knackkontroll används i dagens motorer för att maximalt utnyttja förbränningsenergin och samtidigt undvika knackning samtidigt. Denna består av en eller flera knackningssensorer , signalutvärdering, knackdetekteringsalgoritm och tändvinkelkontroll med anpassning. Det gör det möjligt för motorn att arbeta nära knackningsgränsen och vid behov flyttar tändpunkten mot fördröjd.

Andra sätt att förhindra bankning

  • Minska belastningen, dvs. det effektiva medeltrycket, och därmed uteffekten
  • "Sen" tändning
  • Berikning av blandningen för intern kylning av förbränningskammaren (ökar förbrukningen, används för att öka maximal effekt)
  • Använda fasta bränslen ( bensin med högt oktantal som blybensin eller premiumbensin, metanol , etanol , etc.)
  • Injektion av kylämnen som förhindrar detonation (vatten, etanol, propan , metyl- tert-butyleter (MTBE), etc.)
  • Använd två (eller fler) tändstift för att antända blandningen jämnt
  • Konstruktion av så kompakta förbränningskamrar som möjligt; ojämna förbränningskamrar tenderar att slå mer och mer

Alternativ till knackningssensorn

  • Cylindertrycksensor : Du kan se tryckökningen av kompressionen, tryckökningen efter antändning och tryckvågorna för en detonation för varje enskild cylinder . Till skillnad från knackningssensorn kräver denna sensor ett hål i cylindern.
  • Jonsensor : En likspänning på cirka 400 volt appliceras på tändstiftet mellan tändningarna  . Mätningen av strömflödet ger information om tryck, temperatur och jontäthet samtidigt. Knackning indikeras av jonströmstoppar, som filtreras bort, räknas och, om vissa kriterier är uppfyllda, utvärderas som knackningsindikatorer.

Dieselmotor

Liknande effekter (beteckning: spikning ) förekommer också i dieselmotorer , där kompressionständning är den grundläggande tändningsprincipen.

Orsaken till spikningen är fördröjd antändning (större antändningsfördröjning ) på grund av:

  • Munstycksfel, till exempel om finfördelningen inte längre är tillräcklig och istället för en stråle med en kontinuerlig fördelning av droppstorlekarna, produceras fler stora droppar
  • Ogynnsamma motorparametrar (t.ex. kallkörning, bränsle med för lågt cetantal )

I dessa fall antänds större mängder av det insprutade bränslet samtidigt, så att en plötslig, brant ökning av trycket hörs som ett ljud. Denna ökning av trycket leder också till hög mekanisk spänning. Konsekvenserna av spikning är jämförbara med att knacka.

Den så kallade kallspikningen försvinner när motorns temperatur stiger och är vanligtvis ofarlig.

I äldre dieselmotorer med en uppdelad förbränningskammare (med förkammare eller virvelkammare ) fram till omkring 1980 uppstod så kallad tomgångsspikning . Bullret var typiskt för denna typ av konstruktion. På grund av den stora förbränningskammarytan är temperaturen initialt låg och tändningsfördröjningen motsvarande längre, särskilt på mycket kalla vinternätter. Tomgångshastigheten kan vara för låg efter kallstart, beroende på utomhustemperaturen, varför hastigheten kan regleras med en ratt på instrumentbrädan. När motorvarvtalet höjs till lastområdet försvinner tomgångsspetsen plötsligt. När motorn har nått sin driftstemperatur blir den betydligt tystare när den går på tomgång, men går inte helt bort.

litteratur

  • Jan drummans: Bilen och dess teknik. 1: a upplagan, Motorbuchverlag, Stuttgart 1992, ISBN 3-613-01288-X .
  • Peter A. Wellers, Hermann Strobel, Erich Auch-Schwelk: Fordonsteknisk expertis. 5: e upplagan, Holland + Josenhans Verlag, Stuttgart 1997, ISBN 3-7782-3520-6 .
  • Kurt-Jürgen Berger, Michael Braunheim, Eckhard Brennecke: Technology automotive engineering. 1: a upplagan, Verlag Gehlen, Bad Homburg 2000, ISBN 3-441-92250-6 .
  • Peter Gerigk, Detlev Bruhn, Dietmar Danner: Fordonsteknik. 3: e upplagan, Westermann Schulbuchverlag GmbH, Braunschweig 2000, ISBN 3-14-221500-X .

Se även

Webblänkar, källor

Individuella bevis

  1. ^ Karl-Heinz Dietsche, Konrad Reif, Robert Bosch GmbH: Kraftfahrtechnisches Taschenbuch. Springer Vieweg, Wiesbaden 2014, ISBN 978-3-658-03800-7 .