Bank i motoren ( engelsk engine knock ) opstår under den hurtige (eksplosive) forbrænding af brændstof-luftblandingen i cylinderen på en forbrændingsmotor . Ved øret opfattes det som en metallisk "ringning" eller bank. Dette er en uønsket driftsform for motoren, da øget tryk og overophedning forekommer i cylinderen, og cylinderens strukturelle elementer oplever øgede belastninger, som de ikke er designet til, motoreffekten falder, og emissionerne af skadelige stoffer stiger. Når de udsættes for intens kraft, fører disse belastninger hurtigt til cylinderskade og motorfejl.
At banke på en motor kaldes nogle gange detonation eller detonation forbrænding af blandingen, men dette navn afspejler ikke fænomenets fysik. Forbrændingen af blandingen i motorcylinderen, både når den antændes af en gnist og under for tidlig selvantændelse af blandingen i hot spots, er som regel ikke ledsaget af dannelsen af detonationsbølger . I overensstemmelse med amplituden af de trykbølger, der opstår i cylinderen under den hurtige forbrænding af blandingen, skelnes der mellem den normale forbrændingstilstand (uden at banke) og den tilstand, hvor der bankes. Sidstnævnte tilstand er til gengæld opdelt i konventionel banke (eng. konventionel banke ) af varierende intensitet og detonationsbank (eng. super-bank eller deto-bank ) i henhold til spidstrykværdier [1] . Bankning er særligt uønsket, da det tryk, der genereres i den bankende forbrændingsbølge, umiddelbart kan ødelægge cylinderen.
Forekomsten af bankning er forbundet med virkningerne af unormal forbrænding af blandingen i cylinderen: selvantændelse af blandingen, før den antændes af en gnist eller væg-nær antændelse af varme strukturelle elementer eller fremmede partikler i cylinderen [2] . Sandsynligheden for at banke stiger med stigende kompressionsforhold og motorbelastning, såvel som med et fald i brændstoffets oktantal. Elektroniske tændingskontrolsystemer bruges til at forhindre bankning, og anti-banke-additiver som MMA ( monomethylanilin ) eller MTBE ( methyl-tertiær butylether ) tilsættes brændstoffet, tidligere blev tetraethylbly meget brugt til disse formål .
Når den komprimeres af et stempel, opvarmes luft-brændstofblandingen betydeligt ( adiabatisk kompression ), hvilket sikrer, at den let antændes af en elektrisk udladning på et tændrør . Med den normale karakter af forbrænding i cylinderen forplanter tændingsfronten sig i ladningen af luft-brændstofblandingen på grund af termisk konvektion : friske lag af luft-brændstofblandingen antændes på grund af opvarmning af reaktionsfronten, derudover forbrændingen proces initieres af frie radikaler - reaktionsprodukter i tændingsfronten. Dette er en relativt langsom proces, så den stabile forbrændingsfront af en stationær blanding forplanter sig ikke hurtigere end 0,2-0,3 m/sek, det vil sige ved subsonisk hastighed.
I en kørende motor er blandingen ikke stationær, den bevæger sig meget hurtigt og turbulent ved hastigheder, der er af samme størrelsesorden som hastighederne for de tilknyttede dele (stempler eller deres analoger). Derfor forplanter forbrændingsfronten sig faktisk fra stearinlyset til periferien med en hastighed af størrelsesordenen nogle få til titusinder af meter i sekundet (subsonisk hastighed). I dette tilfælde stiger naturligvis temperaturen og trykket i forbrændingskammeret , men de stiger jævnt i hele volumen.
Under detonation øger begyndelsen af udbredelsen af forbrændingsfronten også temperaturen og trykket i forbrændingskammeret, men dette spring forårsager antændelse af luft-brændstofblandingen ikke længere af termisk ledningsevne fra flammefronten, men fra temperaturen og trykket hoppe selv (chokbølge), som bevæger sig med supersonisk hastighed (i forhold til lydens hastighed i luften, i cylinderen, antænding sker ved lydens hastighed i den komprimerede og opvarmede gas i forbrændingskammeret), så trykket stiger når ikke at sprede sig jævnt i volumen, men er koncentreret i chokbølgefrontens zone, hvor den når meget store værdier, der understøtter denne bølge yderligere. Hastigheden af chokbølgefronten er i størrelsesordenen hundreder og tusinder af meter i sekundet. Fænomenet ligner en eksplosion tæt på en eksplosion . Denne chokbølge, der rammer væggene, skaber meget store lokale belastninger i metallet, en karakteristisk metallisk lyd, og kan med langvarig handling forårsage alvorlig skade på motoren.
Detonationsforbrænding opstår, hvis hastigheden af forbrændingsfronten af en eller anden grund stiger for meget, hvilket begynder at selvaccelerere og hurtigt når supersoniske hastigheder. Sådanne årsager kan være overdreven opvarmning af luft-brændstofblandingen (af forskellige årsager), såvel som egenskaber af brændstoffet (både initialt og dannet under driftscyklussen), der sænker dets antændelsestemperatur (f.eks. på grund af akkumulering af organisk peroxider i den uforbrændte del af brændstofblandingerne). Detonationsforbrænding opstår, når kun kompressionsfronten, der kommer fra det antændte område, er tilstrækkelig til antændelse (det kan kaldes et trykspring, der forplanter sig fra initieringspunktet for blandingen).
I praksis er de faktorer, der fører til detonation: for tidlig tændingstidspunkt (tryk og temperatur er for høje); motor overophedning, utilstrækkelig detonationsmodstand af motorbrændstof; fald i detonationsmodstanden af luft-brændstofblandingen med en betydelig indtrængning af motorolie i forbrændingskammeret; for store aflejringer af sod, som kan øge kompressionsforholdet .
Brændstoffers modstandsdygtighed over for detonation øges af antibankemidler (f.eks. methyl - tert -butylether - som er tilladt til brug, eller tetraethylbly, som er forbudt til biler, og andre tilsætningsstoffer).
For at detektere banke i en forbrændingsmotor , er specielle bankesensorer ( engelsk bankesensor ) placeret på cylinderblokken . Ofte spilles bankesensorens rolle af et piezoelektrisk element, som faktisk er en akustisk mikrofon. Stærke vibrationer, der opstår under detonation, overføres gennem cylinderblokkens væg til sensoren, og jo stærkere vibration, jo større er amplituden af det genererede elektriske signal. Signalet fra sensoren behandles af motorens elektroniske styreenhed (ECU) på motorer med et brændstofindsprøjtningssystem . Hvis der registreres bankning, reducerer ECU'en tændingstidspunktet (IG) til en mere sikker værdi.
Den elektroniske styreenhed vælger den optimale UOS baseret på brændstoffets oktantal, motorbelastningen og de observerede bankeforhold, hvilket giver mulighed for den mest komplette forbrænding af brændstof-luftblandingen i cylindrene og en forøgelse af effekten.
Detonation bør ikke forveksles med en anden noget lignende proces kaldet glødetænding . I modsætning til detonation, som opstår under forbigående motordrift under acceleration, opstår glødetænding, når motoren konstant kører i en tilstand tæt på fuld effekt. Dens symptomer ligner noget - banker i motoren, pludselige fald i trækkraften under belastning. Imidlertid er dens natur anderledes og består i spontan selvantændelse af brændstoffet uden deltagelse af en gnist ved kontakt med den termiske kegle af tændrørsisolatoren opvarmet til en temperatur på 850 ... I dette tilfælde forekommer detonationsforbrænding ikke, men kun et skift i tændingsøjeblikket for arbejdsblandingen, omtrent som om tændingstidspunktet var indstillet forkert, samt en krænkelse af arten af flammefrontens udbredelse i forbrændingskammer tilvejebragt af konstruktørerne (på grund af det faktum, at det antændes på et andet sted) . I grænsen kan dette føre til motorskade - smeltning af stearinlyset, overophedning af stemplet, udbrænding af udstødningsventilerne, men generelt er glødetænding ikke så ødelæggende som detonation. Fortænding elimineres ved at installere "koldere" tændrør (med et højt glødetal, kort termisk kegle og god varmeafledning).
Detonation bør ikke forveksles med det nogle gange forekommende på karburatormotorer fænomenet med spontan drift af motoren med ustabil hastighed, efter at tændingen er slukket (brændstofselvantændelse, "dieseling"). Dens essens er selvantændelse af luft-brændstofblandingen, der leveres til cylinderen, hvilket opstår, når krumtapakslen roterer med en lav frekvens, fortsætter efter at tændingen er slukket af inerti. Ved en så lav krumtapakselhastighed og følgelig stemplets hastighed har benzindamp i cylinderen nogle gange tid nok til spontant at antændes ved slutningen af kompressionsslaget. Deres blink skubber stemplet, som igen drejer krumtapakslen et par omdrejninger mere. Efter at have bremset dens rotation er det muligt at gentage processen, som et resultat af, at der er en illusion om, at motoren fortsætter med at arbejde, selvom tændingen faktisk er slukket, og krumtapakslens rotationsfrekvens er meget lavere end i tomgang, og desuden er den ikke konstant, da blinkene i cylindrene (eller endda en enkelt cylinder) forekommer uregelmæssigt. Dette fænomen vil især opstå på en ny eller nyligt repareret motor med god kompression, eller på en motor, hvis kompressionsforhold af teknologiske årsager afviger en smule fra passet og opefter (det er i den øvre grænse for den teknologiske tolerance). Dette fænomen har intet at gøre med detonation eller glødetænding og er i modsætning til dem praktisk talt uskadeligt for motoren, selvom det vækker bekymring for føreren. Den mest radikale måde at håndtere det på er at slukke for brændstofforsyningen efter at have slukket tændingen på grund af ventilen i brændstofledningen.
Heywood JB Grundlæggende forbrændingsmotor. - McGraw-Hill, 1988. - 930 s. - ISBN 978-0070286375 .
Wang Zhi, Liu Hui, Reitz R.D. Bankende forbrænding i gnisttændingsmotorer // Progress in Energy and Combustion Science. - 2017. - Bd. 61. - S. 78-112. — ISSN 0360-1285 . - doi : 10.1016/j.pecs.2017.03.004 .