(Auch genannt Schlag, Detonation, Funken-Schlag, pinging oder pinking) im Funken-Zünden schlagend innere Verbrennungsmotoren kommen vor, wenn das Verbrennen der Mischung der Luft/Brennstoffs im Zylinder richtig als Antwort auf das Zünden durch die Zündkerze anfängt, aber eine oder mehr Taschen von Mischung der Luft/Brennstoffs explodieren außerhalb des Umschlags der normalen Verbrennen-Vorderseite.

Die Kraftstoffluft-Anklage wird gemeint, um durch die Zündkerze nur, und in einer genauen Zeit mit dem Schlag-Zyklus des Kolbens entzündet zu werden. Schlag kommt vor, wenn die Spitze des Verbrennen-Prozesses nicht mehr im optimalen Moment für den Viertaktzyklus vorkommt. Die Stoß-Welle schafft den charakteristischen metallischen "Pinging"-Ton, und Zylinderdruck nimmt drastisch zu. Effekten des Motorklopfens erstrecken sich vom inkonsequenten bis völlig zerstörenden.

Das Klopfen sollte mit der Vorzündung nicht verwirrt sein.

Normales Verbrennen

Unter idealen Bedingungen verbrennt der allgemeine innere Verbrennungsmotor die Mischung des Brennstoffs/Luft im Zylinder auf eine regelmäßige und kontrollierte Mode. Das Verbrennen wird mit der Zündkerze ungefähr 10 bis 40 Kurbelwelle-Grade vor dem oberen Totpunkt (TDC), abhängig von vielen Faktoren einschließlich der Motorgeschwindigkeit und Last angefangen. Dieser Zünden-Fortschritt erlaubt Zeit für den Verbrennen-Prozess, Maximaldruck in der idealen Zeit für die maximale Wiederherstellung der Arbeit vom dehnbaren Benzin zu entwickeln.

Der Funken über die Elektroden der Zündkerze bildet einen kleinen Kern der Flamme ungefähr die Größe der Zündkerze-Lücke. Als es in der Größe, seinen Hitzeproduktionszunahmen wächst, der ihm erlaubt, in einem beschleunigenden Tempo zu wachsen, sich schnell durch den Verbrennungsraum ausbreitend. Dieses Wachstum ist wegen des Reisens der Flamme-Vorderseite durch die brennbare Kraftstoffluftmischung selbst, und wegen der Turbulenz, die schnell die brennende Zone in einen Komplex von Fingern von brennendem Benzin streckt, die eine viel größere Fläche haben, als ein einfacher kugelförmiger Ball der Flamme haben würde. Im normalen Verbrennen bewegt sich diese Flamme-Vorderseite überall in der Mischung des Brennstoffs/Luft an einer Rate-Eigenschaft für die besondere Mischung. Druck erhebt sich glatt zu einer Spitze, weil fast der ganze verfügbare Brennstoff, dann Druck-Fälle verbraucht wird, weil der Kolben hinuntersteigt. Maximaler Zylinderdruck wird einige Kurbelwelle-Grade erreicht, nachdem der Kolben TDC passiert, so dass der zunehmende Druck dem Kolben einen harten Stoß geben kann, wenn seine Geschwindigkeit und mechanischer Vorteil auf der Kurbelwelle die beste Wiederherstellung der Kraft vom dehnbaren Benzin geben.

Anomales Verbrennen

Wenn die unverbrannte Mischung des Brennstoffs/Luft außer der Grenze der Flamme-Vorderseite einer Kombination der Hitze und des Drucks für eine bestimmte Dauer unterworfen wird (außer der Verzögerungsperiode des Brennstoffs verwendet), kann Detonation vorkommen. Detonation wird durch ein sofortiges, explosives Zünden von mindestens einer Tasche von Mischung des Brennstoffs/Luft außerhalb der Flamme-Vorderseite charakterisiert. Ein lokaler shockwave wird um jede Tasche geschaffen, und der Zylinderdruck kann sich scharf außer seinen Designgrenzen erheben.

Wenn Detonation erlaubt wird, unter äußersten Bedingungen oder über viele Motorzyklen anzudauern, können Motorteile beschädigt oder zerstört werden. Die einfachsten schädlichen Effekten sind normalerweise Partikel-Tragen, das durch das gemäßigte Klopfen verursacht ist, das weiter durch das Ölsystem des Motors folgen und Tragen auf anderen Teilen verursachen kann, bevor es durch den Ölfilter gefangen wird. Das strenge Klopfen kann zu katastrophalem Misserfolg in der Form von physischen Löchern führen, die durch den Kolben oder Zylinderkopf geschlagen sind (d. h., Bruch des Verbrennungsraums), von denen jeder depressurizes der betroffene Zylinder und große Metallbruchstücke, Brennstoff und Verbrennungsprodukte ins Ölsystem einführt. Wie man bekannt, brechen hypereutektische Kolben leicht von solchen Stoß-Wellen.

Detonation kann von irgendwelchem oder allen folgenden Techniken verhindert werden:

• der Gebrauch eines Brennstoffs mit der hohen Oktanschätzung, die die Verbrennen-Temperatur des Brennstoffs vergrößert und den Hang reduziert, um zu explodieren;
• das Anreichern des Verhältnisses des Brennstoffs/Luft, das Extrabrennstoff zur Mischung hinzufügt und die kühl werdende Wirkung vergrößert, wenn der Brennstoff im Zylinder verdampft;
• das Reduzieren des Maximalzylinderdrucks durch die Erhöhung der Motorrevolutionen (z.B, sich zu einem niedrigeren Zahnrad bewegend, gibt es auch Beweise, dass Schlag leichter an niedrigem rpm vorkommt als hoch unabhängig von anderen Faktoren);
• die Erhöhung der Mischungsturbulenz oder des Strudels durch die Erhöhung von Motorrevolutionen oder durch die Erhöhung "zermatscht" Turbulenz vom Verbrennungsraum-Design;
• das Verringern des mannigfaltigen Drucks durch das Reduzieren der Kehle-Öffnung; oder
• das Reduzieren der Last auf dem Motor.

Weil Druck und Temperatur stark verbunden werden, kann Schlag auch durch das Steuern von Maximalverbrennungsraum-Temperaturen durch die Kompressionsverhältnis-Verminderung, den Abgas-Wiederumlauf, die passende Kalibrierung der Zünden-Timing-Liste des Motors und das sorgfältige Design der Verbrennungsräume und Kühlsystems des Motors sowie des Steuerns der anfänglichen Lufteinlass-Temperatur verdünnt werden.

Die Hinzufügung bestimmter Materialien wie Leitung und Thallium wird Detonation äußerst gut unterdrücken, wenn bestimmte Brennstoffe verwendet werden. Die Hinzufügung der Tetra-Äthyl-Leitung (TEL), ein auflösbares zu Benzin hinzugefügtes Salz war üblich, bis es aus Gründen der toxischen Verschmutzung unterbrochen wurde. Zur Aufnahme-Anklage hinzugefügter Leitungsstaub wird auch Schlag mit verschiedenen Kohlenwasserstoff-Brennstoffen reduzieren. Mangan-Zusammensetzungen werden auch verwendet, um Schlag mit dem Benzin-Brennstoff zu reduzieren.

Schlag ist in kalten Klimas weniger üblich. Als eine Folgemarkt-Lösung kann ein Wasserspritzensystem verwendet werden, um Verbrennungsraum-Maximaltemperaturen zu reduzieren und so Detonation zu unterdrücken. Dampf (Wasserdampf) wird Schlag unterdrücken, wenn auch kein zusätzliches Abkühlen geliefert wird.

Bestimmte chemische Änderungen müssen zuerst für den Schlag vorkommen, um zu geschehen, folglich neigen Brennstoffe mit bestimmten Strukturen dazu, leichter zu schlagen, als andere. Verzweigtes Kettenparaffin neigt dazu, Schlag zu widerstehen, während gerades Kettenparaffin leicht schlägt. Es ist theoretisiert worden, dass Leitung, Dampf, und ähnlich einige der verschiedenen Oxidative-Änderungen stört, die während des Verbrennens und folglich der Verminderung des Schlags vorkommen.

Turbulenz, wie festgesetzt, hat sehr wichtige Wirkung auf den Schlag. Motoren mit der guten Turbulenz neigen dazu, weniger zu schlagen, als Motoren mit der schlechten Turbulenz. Turbulenz kommt nicht nur vor, während der Motor inhaliert, sondern auch wenn die Mischung zusammengepresst und verbrannt wird. Während der Kompression/Vergrößerung "glucksen" Turbulenz wird verwendet, um die Luft/Brennstoff zusammen gewaltsam zu mischen, weil es entzündet und verbrannt wird, der Schlag außerordentlich dadurch reduziert, das Brennen und Abkühlen von der unverbrannten Mischung zu beschleunigen. Ein Beispiel davon ist die ganze moderne Seitenklappe oder flathead Motoren. Ein beträchtlicher Teil des Hauptraums wird gemacht, in der nächsten Nähe der Kolbenkrone zu kommen, für viel Turbulenz in der Nähe von TDC In den frühen Tagen der Seitenklappe machend, geht das wurde nicht getan, und ein viel niedrigeres Kompressionsverhältnis musste für jeden gegebenen Brennstoff verwendet werden. Auch solche Motoren waren zum Zünden-Fortschritt empfindlich und hatten weniger Macht.

Das Klopfen ist in Dieselmotoren mehr oder weniger unvermeidlich, wo Brennstoff in hoch Druckluft zum Ende des Kompressionsschlags eingespritzt wird. Es gibt einen kurzen Zeitabstand zwischen dem Brennstoff, der wird einspritzt und dem Verbrennen-Starten. Zu diesem Zeitpunkt gibt es bereits eine Menge des Brennstoffs im Verbrennungsraum, der sich zuerst in Gebieten der größeren Sauerstoff-Dichte vor dem Verbrennen der ganzen Anklage entzünden wird. Diese plötzliche Zunahme im Druck und der Temperatur verursacht den kennzeichnenden Diesel'Schlag' oder 'das Geklirr', von denen einige im Motordesign zugelassen werden müssen.

Das sorgfältige Design der Injektor-Pumpe, des Kraftstoffinjektors, des Verbrennungsraums, der Kolbenkrone und des Zylinderkopfs kann das Klopfen außerordentlich reduzieren, und moderne Motoren mit der elektronischen allgemeinen Schiene-Einspritzung haben sehr niedrige Stufen des Schlags. Motoren mit der indirekten Einspritzung haben allgemein niedrigere Ebenen des Schlags als direkter Spritzenmotor, wegen der größeren Streuung von Sauerstoff im Verbrennungsraum und niedrigeren Spritzendruck, der ein mehr ganzes Mischen des Brennstoffs und der Luft zur Verfügung stellt. Diesel erträgt wirklich genau denselben "Schlag" wie Benzinmotoren nicht, da, wie man bekannt, die Ursache nur die sehr schnelle Rate des Druck-Anstiegs, ziemlich stabilen Verbrennens ist. Diesel sind wirklich sehr anfällig, um in Benzinmotoren zu schlagen, aber im Dieselmotor gibt es keine Zeit für den Schlag, um vorzukommen, weil der Brennstoff nur während des Vergrößerungszyklus oxidiert wird. Im Benzinmotor oxidiert der Brennstoff die ganze Zeit langsam es wird vor dem Funken zusammengepresst. Das berücksichtigt Änderungen, um in der Struktur/Make-Up der Moleküle vor der sehr kritischen Periode der hohen Zeitsekretärin/Drucks vorzukommen.

Ein unkonventioneller Motor, der von der Detonation Gebrauch macht, um Leistungsfähigkeit und Abnahme-Schadstoffe zu verbessern, ist der Motor von Bourke.

Vorzündung

Vorzündung (oder Vorzündung) in einem Motor des Funken-Zündens sind ein technisch verschiedenes Phänomen vom Motorklopfen, und beschreiben das Ereignis, worin sich die Mischung der Luft/Brennstoffs im Zylinder vor den Zündkerze-Feuern entzündet. Vorzündung wird von einer Zünden-Quelle außer dem Funken, wie Krisenherde im Verbrennungsraum, eine Zündkerze begonnen, die zu heiß für die Anwendung oder kohlenstoffhaltige Ablagerungen im Verbrennungsraum läuft, der zur Weißglut durch vorherige Motorverbrennen-Ereignisse geheizt ist.

Das Phänomen wird auch 'danach geführt', oder 'angehängt' oder manchmal dieseling genannt, wenn es den Motor veranlasst fortzusetzen, hinter dem Zünden herzulaufen, wird abgestellt. Diese Wirkung wird auf karburierten Benzinmotoren mehr sogleich erreicht, weil die Kraftstoffversorgung an den Vergaser normalerweise durch eine passive mechanische Klappe der Hin- und Herbewegung geregelt wird und Kraftstoffübergabe durchführbar weitergehen kann, bis Kraftstoffliniendruck erleichtert worden ist, vorausgesetzt dass der Brennstoff irgendwie vorbei am Kehle-Teller gezogen werden kann. Das Ereignis ist in modernen Motoren mit dem Kehle-Körper oder der elektronischen Kraftstoffeinspritzung selten, weil die Injektoren nicht erlaubt werden fortzusetzen, Brennstoff zu liefern, nachdem der Motor abgestellt wird, und jedes Ereignis anzeigen kann, dass die Anwesenheit eines Auslaufens Injektor (gefehlt) hat.

Im Fall von hoch überladenen oder hohen Kompressionsmehrzylindermotoren können besonders, die Methanol (oder andere Brennstoffe verwenden, die für die Vorzündung anfällig sind) Vorzündung, schnell schmelzen oder Kolben verbrennen, da die durch andere noch fungierende Kolben erzeugte Macht die überhitzten vorwärts zwingen wird, egal wie früh sich die Mischung vorentzündet. Viele Motoren haben solchen Misserfolg ertragen, wo unpassende Kraftstoffübergabe da ist. Häufig kann sich ein Injektor verstopfen, während andere normalerweise fortsetzen, milde Detonation in einem Zylinder zu erlauben, der zu ernster Detonation, dann Vorzündung führt.

Die mit der Vorzündung vereinigten Herausforderungen haben in den letzten Jahren mit der Entwicklung hoch erhöhten und "Downspeeded"-Funken-Zünden-Motoren zugenommen. Die reduzierten Motorgeschwindigkeiten erlauben mehr Zeit für die Autozünden-Chemie, so Förderung der Möglichkeit der Vorzündung und des so genannten "Megaschlags" zu vollenden. Unter diesen Verhältnissen gibt es noch bedeutende Debatte betreffs der Quellen des Vorzündungsereignisses.

Vorzündung und Motor schlagen beide vergrößern scharf Verbrennungsraum-Temperaturen. Folglich vergrößert entweder Wirkung die Wahrscheinlichkeit des anderen Wirkungsauftretens, und beide können ähnliche Effekten von der Perspektive des Maschinenbedieners, wie raue Motoroperation oder Verlust der Leistung wegen des betrieblichen Eingreifens durch einen Powertrain-Verwaltungscomputer erzeugen. Aus Gründen wie diese könnte eine mit der Unterscheidung nicht vertraut gemachte Person ein durch den Namen vom anderen beschreiben. In Anbetracht des richtigen Verbrennungsraum-Designs kann Vorzündung allgemein durch die richtige Zündkerze-Auswahl, richtige Mischungsanpassung des Brennstoffs/Luft und periodische Reinigung der Verbrennungsräume beseitigt werden.

Ursachen der Vorzündung

Ursachen der Vorzündung schließen den folgenden ein:

• Kohlenstoff-Ablagerungen bilden eine Hitzebarriere und können ein beitragender Faktor zur Vorzündung sein. Andere Ursachen schließen ein: Eine überhitzte Zündkerze (eine zu heiße Hitzereihe für die Anwendung). Glühender Kohlenstoff lagert sich auf einem heißen Auslassventil ab (der bedeuten kann, dass die Klappe zu heiß wegen des schlechten Platznehmens, eine schwache Ventilfeder oder ungenügende Klappe-Peitsche läuft).
• Ein scharfer Rand im Verbrennungsraum oder oben auf einem Kolben (kann das Runden scharfer Ränder mit einem Schleifer diese Ursache beseitigen).
• Scharfe Ränder auf Klappen, die Wiederboden unpassend (nicht genug Rand waren, der an den Rändern verlassen ist).
• Eine magere Kraftstoffmischung.
• Ein Motor, der heißer läuft als normal wegen eines Kühlsystem-Problems (niedriges Kühlmittel-Niveau, Anhänger-Kupplung, unwirksamen elektrischen Kühlventilator oder anderes Kühlsystem-Problem gleiten lassend).
• Autozünden von Motoröltröpfchen.

Detonation hat Vorzündung veranlasst

Wegen des Weges bricht Detonation die Grenzschicht von Schutzgasumgebungsbestandteilen im Zylinder wie die Zündkerze-Elektrode, diese Bestandteile können anfangen, sehr heiß im Laufe anhaltender Perioden der Detonation und des Glühens zu werden. Schließlich kann das zur viel mehr katastrophalen Vorzündung, wie beschrieben, oben führen.

Während es für einen Kraftfahrzeugmotor ziemlich üblich ist, für Tausende von Meilen mit der milden Detonation fortzusetzen, kann Vorzündung einen Motor in gerade einigen Schlägen des Kolbens zerstören.

Schlag-Entdeckung

Wegen der großen Schwankung in der Kraftstoffqualität enthält eine Vielzahl von Motoren jetzt Mechanismen, das Klopfen zu entdecken und Timing- oder Zunahme-Druck entsprechend anzupassen, um verbesserte Leistung auf hohen Oktanbrennstoffen anzubieten, während er die Gefahr des durch den Schlag verursachten Motorschadens reduziert, während er auf niedrigen Oktanbrennstoffen läuft.

Ein frühes Beispiel davon ist in beladenen Motoren von Saab H des Turbos, wo ein System genannt die Automatische Leistungskontrolle verwendet wurde, um Zunahme-Druck zu reduzieren, wenn es den Motor veranlasst hat zu schlagen.

Schlag-Vorhersage

Da die Aufhebung des schlagenden Verbrennens für Entwicklungsingenieure so wichtig ist, eine Vielfalt von Simulierungstechnologien sind entwickelt worden, der Motordesign oder Betriebsbedingungen identifizieren kann, in denen, wie man erwarten könnte, Schlag vorgekommen ist. Das ermöglicht dann Ingenieuren, Weisen zu entwerfen, schlagendes Verbrennen zu lindern, während es eine hohe Thermalleistungsfähigkeit aufrechterhält.

Da der Anfall des Schlags zum Druck im Zylinder, der Temperatur und der Autozünden-Chemie empfindlich ist, die mit den lokalen Mischungszusammensetzungen innerhalb des Verbrennungsraums vereinigt ist, haben sich Simulationen, die für alle diese Aspekte verantwortlich sind, so am wirksamsten in der Bestimmung von Schlag-Betriebsgrenzen und dem Ermöglichen von Ingenieure erwiesen, die passendste Betriebsstrategie zu bestimmen.

Weiterführende Literatur

• Motorgrundlagen: Detonation und Vorzündung durch Allen W. Cline haben auf Juni 2007 Zugegriffen
• Charles Fayette Taylor, Innerer Verbrennungsmotor in der Theorie und Praxis: Vol. 2, Verbesserte Auflage, MIT Presse, 1985, Kapitel 2 über die "Detonation und Vorzündung", Seiten 34-85. Internationale Standardbuchnummer 0 262 20052 X
• Prophetische Verbrennen-Simulationen für "verkleinerte" direkte Spritzenmotoren des Funken-Zündens: Lösungen für die Vorzündung ("Megaschlag"), Fehlzündung, Erlöschen, Flammenfortpflanzung und herkömmlicher "Schlag" durch cmcl Neuerungen haben auf Juni 2010 Zugegriffen
• Einschätzung der Wirkung von EGR auf dem Motorschlag, SAE Technisches Papier n. 982479, http://dx.doi.org/10.4271/982479, ISSN 0148-7191, Okt 1998.
• Experimentelle Untersuchung auf dem Gebrauch des Ion-Stroms auf SI-Motoren für die Schlag-Entdeckung, SAE Technisches Papier n. 2009-01-2745, http://dx.doi.org/10.4271/2009-01-2745, ISSN 0148-7191, November 2009.
• Das Modellieren von Druck-Schwingungen Unter Schlagenden Bedingungen: Eine Teilweise Differenzialwellengleichungsannäherung, SAE Technisches Papier n. 2010-01-2185, http://dx.doi.org/10.4271/2010-01-2185, ISSN 0148-7191, Okt 2010.
• Experimentelle Einschätzung von Reduzierten Kinetischen Modellen für die Simulation des Schlags in SI-Motoren, SAE Technisches Papier n. 2011-24-0033, http://dx.doi.org/10.4271/2011-24-0033, ISSN 0148-7191, Sep. 2011.

Links

• Vorzündung und Detonation vor dem Juni 2007 von Bob Hewitt (Misterfixit) Accessed
• NACA - Verbrennen und Schlag in einem Motor des Funken-Zündens
• NACA - Ionisation in der Schlag-Zone eines inneren Verbrennungsmotors
• NACA - Korrelation von verschiedenen Typen des Autozündens und Schlags
• Avweb - Detonationsmythen
• Misterfixit - Was ist Detonation?

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• Benzinfragen