Technische uitgever Kevin Cameron deelt zijn rijkdom van motorfietskennis, ervaringen, inzichten, geschiedenis, en veel meer.
Cycle World
Wanneer een chemisch correct mengsel van benzine en lucht het vullen van een verzegeld volume wordt aangestoken, verhoogt de hitte die door verbranding wordt vrijgegeven zijn druk tot ongeveer 7 keer de waarde voor de verbranding. Deze druk kan de zuiger van een interne verbrandingsmotor aandrijven om roterend vermogen te produceren door een kruk en drijfstangkoppeling. Door het mengsel samen te persen voor ontsteking, kunnen we de piekverbrandingsdruk aanzienlijk verhogen en zo meer vermogen krijgen van een bepaalde hoeveelheid brandstof.
Ontsteekmengsel bij atmosferische druk (14,7-psi op zeeniveau) geeft ons 7 x 14,7 = 103 -psi, maar als we de lading voor-comprimeren tot 200 psi of een beetje meer voordat deze wordt ontstoken, kunnen we piekdrukken bereiken in het bereik van 1000-1200 psi, waardoor het koppel en vermogen aanzienlijk toenemen. Omdat de hoeveelheid warmteafgifte in beide gevallen hetzelfde is, is alles wat we hebben veranderd, hoe die energie wordt verdeeld tussen het werk dat aan de zuiger wordt afgeleverd en de warmte die uit de uitlaat wordt verspild. Als we de compressieverhouding van een motor verhogen, waardoor deze een hogere piekbrandstofdruk genereert, merken we dat de uitlaatgastemperatuur daalt. Als we de compressieverhouding van een motor verhogen om te zorgen dat deze een hoger koppel levert, bereiken we een limiet die is ingesteld door de robuustheid van de brandstofmoleculen zelf. Bij een hoge compressieverhouding, terwijl het mengsel brandt, wordt het onverbrande mengsel vóór het voortbewegende vlamfront verwarmd door zowel compressie als straling. Als het laatste onverbrande mengsel een kritisch temperatuurniveau bereikt, worden moleculaire botsingen voldoende energetisch om de zwakste gebonden waterstofatomen uit de brandstof af te breken. Wanneer deze worden gecombineerd met zuurstofatomen uit de lucht in het mengsel, worden zeer reactieve fragmenten die 'radicalen' worden genoemd gevormd. Het belangrijkste daarvan zijn negatief geladen OH-radicalen. Naarmate hun bevolking in het onverbrande mengsel toeneemt, wordt een nieuwe en zeer gewelddadige vorm van verbranding mogelijk. Maar wanneer het onverbrande mengsel door verhitting is vervormd om een populatie OH-radicalen te genereren ( noem ze "Oh-Aitch-minus"), de aard ervan verandert in die van een gevoelig explosief. Deflagratie is geen explosie - de snelheid ervan wordt beperkt door de tijd die het vlamfront nodig heeft om het zich voor hem bevindende vuur naar het ontstekingspunt te verwarmen. Maar in een mengsel dat een door warmte gegenereerde populatie radicalen bevat, wordt een veel snellere vorm van reactie mogelijk -'ontkalking '(die in motoren ook' kloppen 'wordt genoemd). Bij het ontsteken van de verbranding gaat de chemische reactie verder, niet door de geleidelijke verhitting van de deflagratie tot ontbranding, maar door een golf van reactiedruk die zich voortplant met de lokale snelheid van het geluid. Dit vormt een schokfront, wat een zone is slechts een paar moleculen dik, over welke druk plotseling stijgt tot de volledige reactiedruk. Wanneer dit front de zuiger of verbrandingskamer raakt, klinkt het alsof stenen onder water kloppen. Het gaspedaal in een hoge versnelling op laag toerental brengen - sjouwen - creëert ideale omstandigheden voor ontploffing - het onregelmatige gerinkel dat je hoort. Het kost erg weinig detonatie om grote effecten te creëren. Ontploffing gebeurt in de laatste delen van het mengsel om te verbranden, in de buurt van de cilinderwanden, omdat ze het langst en het meest zijn verwarmd en samengeperst. De schokgolf van detonatie sleept de laag stilstaand gas mee die gewoonlijk aan de zuigerkroon en kameroppervlakken kleeft. Omdat die 'grenslaag' normaal gesproken een krachtig isolerend effect heeft, is er een plotselinge toename van de warmtestroom van verbrandingsgas naar zuiger en kop (Riders op TZ Yamaha-racers zagen een mysterieuze 5-graden C-stijging op het moment van detonatie) koelvloeistoftemperatuur). Mensen die hoopten dat het gebruik van een uitlaatgastemperatuursonde en -meter hen zou beschermen tegen ontploffing, zijn teleurgesteld, want wanneer de detonatie begint, daalt de uitlaatgastemperatuur . Het is logisch. Als schokgolfvernietiging van de grenslaag meer warmte toestaat om zuiger- en kameroppervlakken binnen te gaan, blijft er minder warmte in het uitlaatgas. Dit feit komt rechtstreeks van de dyno, niet van enige theorie! De weerstand van brandstof om op deze manier op te breken bij temperatuur wordt gekwantificeerd als "Octaangetal" (AAN). Hoe groter de AAN, hoe hoger de weerstand van de brandstof tegen ontploffing. In het algemeen geldt dat hoe compacter het molecuul is, hoe beter het bestand is tegen het uiteenvallen van die vreselijke OH-radicalen die tot detonatie leiden. En zo zien we dat lange brandstofmoleculen met rechte keten - zoals die van n-heptaan - heel gemakkelijk uit elkaar worden geslagen en als een gek kloppen, terwijl compactere vormen met vertakte ketens - zoals triptane - langer aan hun waterstofatomen vasthouden. Ook in deze compacte categorie zijn de ringverbindingen, of "aromaten", zoals benzeen, tolueen en xyleen. Toen in 1977 de gefaseerde verwijdering van de ON-booster-tetraethyl-lead uit motorbenzines ON naar beneden reed, probeerden brandstofmengers er wat van terug te winnen door tot 40% aromaten aan brandstof toe te voegen. Het verwijderen van lood werd gemotiveerd door het feit dat het emissiebeperkende uitlaatgaskatalysatoren vergiftigde en dat loodhoudende uitlaat de intelligentie van stedelijke kinderen zou verminderen. Merk op dat ON geen verband heeft met de energie-inhoud van brandstoffen. Verhoogd vermogen kan alleen worden verkregen van brandstoffen met een hogere ON door te werken met de hogere compressieverhouding die dergelijke brandstoffen kunnen verdragen. Werking op de huidige niet-leidende motorbenzines zou snel alle zuigermotoren uit de Tweede Wereldoorlog vernietigen, indien hoge spanning. Moderne motorrijmotoren kunnen echter veilig compressieverhoudingen tot 12-op-1 of iets meer gebruiken, omdat de ontworpen snelle verbranding in dergelijke motoren het brandstof-luchtmengsel verbruikt voordat voldoende lading wordt verwarmd om detonatie te laten plaatsvinden. Tetraethyl lood of TEL (wat hopeloos giftig is) was een bijna magisch antiklopmiddel in benzine. Het werkte door een negatieve katalysator te zijn voor de vorming van OH-radicalen. Eén gram per gallon had een groot effect, maar het tweede gram had veel minder, enzovoort. In luchtvaartluchtbenzine werden tot 6 gram TEL per gallon gebruikt. Het verbrandingsproduct, loodoxide, soms geproduceerd crèmekleurige uitlaat stroken langs de romp van gevechtsvliegtuigen in lean cruise (operatie op gevechtsvermogen, die was te rijk voor lading afkoeling, geproduceerd zwarte uitlaat strepen). Veel mensen zelfs gebruik vandaag de termen 'detonatie' en 'voorontsteking' alsof ze hetzelfde bedoelden. Zij doen niet. Detonatie vindt plaats na de ontstekingsvonk , in het meest gecomprimeerde en verwarmde deel van de brandstof-luchtlading, in de buurt van de cilinderwand, helemaal aan het einde van een anderszins normale verbranding. Dit is de reden waarom schade door lichte detonatie de vorm aanneemt van een ruwe erosie van de randen van de zuiger. Ontploffing beschadigt eerst de randen van de zuiger, maar voorontsteking duwt het midden van de zuiger in elkaar. relateddel Tags: bovenste dode punt motorfietsmotoren motorfietstechnologie fietsen
