Omtrent het fenomeen pingelen/detonatie/pre-ignition bestaat er veel (spraak)verwarring, ook bij mezelf. Het internet blijkt in deze niet altijd een betrouwbare bron te zijn, wat zoekwerk levert vaak verwarrende of onduidelijke info op. Ik ben dan maar gaan zoeken in Boeken waar het allemaal mooi staat uitgelegd.
Het fenomeen pingelen of detonatie:
Bij een normale verbranding genereert de bougie net voor dat de cylinder het bovenste-dode-punt (BDP) bereikt een vonk. Hierdoor zal het lucht/benzine mengsel ontbranden, startend van aan de bougie. De ontbranding zet zich door en zal vanaf de bougie geleidelijk de hele cylinderkamer doorlopen. Het voortschrijden van de verbranding gebeurt aan een bepaalde snelheid, het vlamfront verplaatst zich met een snelheid x m/s. De verbrande gassen zijn zeer heet en willen dus uitzetten. Lokaal ontstaat er een drukgolf die zich net als het vlamfront voortplant vanaf de initiële plaats van ontsteking doorheen de cylinderkamer, en wel met een snelheid y m/s.
Als de drukgolf zich sneller voortplant dan het vlammenfront zal de verder van de bougie gelegen, nog niet ontbrande lucht/benzine massa zeer hard samengeperst worden waardoor de mengseltemperatuur zeer sterk stijgt, tot boven de zelfontbrandingstemperatuur. Het gevolg is dus dat in de cylinderkamer er na de hoofdvonk afkomstig van de bougie er op een aantal plaatsen spontane ontbrandingen ontstaan. Deze spontane ontbrandingen genereren op hun beurt een drukgolf... Het stukje van hierboven herhaalt zich en je krijgt een zeer grillig verbrandingspatroon.
Een andere vorm van hetzelfde fenomeen is als volgt. Onverbrande benzinedampen in reeds verbrande gassen komen net na de verbranding in contact met zeer hete uitlaatkleppen. De benzinedampen worden verhit tot boven de zelfontbrandingstemperatuur en ontsteken nog eens.
Allerbelangrijkste gevolg van detonatie/pingelen is dat er een zeer plotse en zeer hoge drukpiek optreedt, die gepaard gaat met zeer hoge temperatuurspieken. Omdat de zuiger dan al over het BDP is werkt de drukpiek in de juiste richting (helpt mee de zuiger naar beneden te duwen), maar toch is detonatie schadelijk als het in te grote mate optreedt (oververhitting, beschadiging van olieschraperveren/ keerringen, beschadiging van de zuiger zelf...).
Maar, geluk bij een ongeluk: pingelen/detonatie is detecteerbaar! Door de drukpiek gaat de motor een trilling produceren. Het klinkt als een metallisch geklop. Dit hoorbaar geklop kan met een pingelsensor (soort micro) gedetecteerd worden en doorgegeven worden aan het motormanagement. Dat kan dan acties ondernemen om het pingelen te doen stoppen of terug beneden aanvaardbare grenzen te brengen.
Het fenomeen pre-ignition:
Als een lucht/benzine-mengsel in de cylinderkamer wordt samengedrukt stijgt de temperatuur van het mengsel zeer sterk (vergelijk het met een fietsband die je oppompt, pomp en lucht worden dan ook warm door het samendrukken van de lucht). Indien dit hete mengsel in contact komt met bv. een gloeiend roetdeeltje (afkomstig van een vorige ontbranding) of een bougie die veel te heet geworden is, dan kan het mengsel spontaan ontsteken. Dit alles dus zonder dat de bougie een vonk heeft gegenereerd.
In zeer extreme gevallen kan de temperatuur door de samendrukking zo sterk oplopen dat er zelfs geen hete bougie of gloeiend roetdeeltje hoeft te zijn om tot zelfontbranding te komen.
Daar waar pingelen/detonatie optreedt na de generatie van een vonk en dus vlak op of net na het BDP, treedt pre-ignition op voor het bereiken van het BDP. Dit heeft tot gevolg dat de zuiger een mengsel tracht samen te persen waarin een reeds veel hogere druk heerst dan bij een normale compressie. Als de pre-ignition vrij vroeg in de ontbranding heeft plaats gehad zal dus gedurende een groot deel van de compressieslag er een zeer hoge druk heersen in de betreffende cylinderkamer. De tegenwerkende kracht van het samengeperste gas is dus veel groter dan normaal en deze blijft dan nog eens gedurende een behoorlijk lange tijd aanwezig (relatief gezien toch, we spreken hier over ms). Het is duidelijk dat dit een zeer zware overbelasting van de krukas, drijfstang,... kan teweegbrengen. Zware mechanische schade dus. En hier geen geluk, de pingeldetectie het detecteert dit niet (geen hoge drukpiek die trillen van de motor veroorzaakt). Zelfs al zou de pingeldetectie het detecteren, ze zou sowieso te laat komen.
Zowel pingelen/detonatie als pre-ignition zijn dus verschijnselen waarbij het verbrandingsproces in mindere of meerdere mate niet meer onder controle is. Benzine zonder additieven zou zeer veel last hebben van pingelen en pre-ignition. Door bepaalde stoffen toe te voegen is het echter mogelijk om een benzine te verkrijgen die bij verhitting tot boven het zelfontbrandingspunt niet ogenblikkelijk spontaan ontbrand, maar daar even mee wacht. Er wordt een ontstekingsuitstel gecreëerd. Het octaangetal (RON) is min of meer een maat voor dat ontstekingsuitstel. Hoe hoger het RON-getal, des te meer ontstekingsuitstel en des te meer de inwendige temperatuur ongestraft kan opgevoerd worden. Bij tuning ga je maar vermogen uit een zelfde motor persen => hogere thermisch belasting => meer kans op... Een betere kwaliteit van brandstof kan dit al enigzins tegengaan, vandaar dat het in sommige gevallen verstandig is van na tuning RON98 te tanken i.p.v. RON95
Bij tuning wordt er meer vermogen uit een motor geperst en wordt de motor dus ook zwaarder thermisch belast op de momenten dat je dat extra vermogen aanspreekt. Hogere thermische belasting => hogere inwendige motortemperatuur => meer kans op pingelen.
Tot slot: omdat vele moderne benzinemotoren een vrij hoge compressieverhouding hebben (verhoogt het rendement van de motor, dus minder verbruik) en/of een turbo zitten hebben, zijn veel van die motoren uitgerust met een pingeldetectie. Dus op dat vlak zit het dan wel safe.
Ik hoop dat dit nu meer duidelijker is,en dat dit toch gevaarlijker is dan dat wij wel denken.