Pingelen

Pingelen of kloppen van een zuigermotor (of wankelmotor) is het ongecontroleerd zelfontbranden van een mengselmotor. Bij hogere toerentallen is de vullingsgraad van de cilinders lager, waardoor de kans op kloppen vermindert maar door de hogere snelheid van de gasstromen wordt de turbulentie binnen de cilinder groter waardoor de gasmengels ongecontroleerd kunnen zelfontbranden en motorschade kunnen veroorzaken. Het klop-gevoel ontstaat doordat er een ongecontroleerde zelfontbranding gebeurt vooraleer de zuiger zijn bovenste dode punt (BDP) bereikt heeft. Door deze vervroegde drukontwikkeling op de zuiger, zal deze de neiging hebben om de krukas in de tegengestelde richting te laten draaien; met een klop-gevoel als gevolg.

High Speed Knock

High speed knock betekent het pingelen van de motor bij hoog toerental. 'Low speed knock' komt voor bij lagere toerentallen rond de 2000 omwentelingen per minuut. Bij deze toerentallen is de vullingsgraad van de cilinders hoog waardoor de werkelijke compressie van het gasmengsel ook hoog is. Hierdoor is de kans op ongecontroleerde explosie van het gasmengsel hoger, hetgeen hoorbaar is als tikkend of pingelend geluid. Hoewel rijden op een lager toerental het brandstofgebruik terugdringt is het van belang om bij 'low speed knock' terug te schakelen en of minder gas te geven om te voorkomen dat de motor bij lage toerentallen zwaar belast wordt. 'Low speed knock' is schadelijk voor de motor maar minder schadelijk dan 'High speed knock', ook omdat het beter waarneembaar is. Moderne motoren zijn voorzien van mogelijkheden om elektronisch in te grijpen bij het waarnemen van kloppen, zie pingelregeling.

Ook bij dieselmotoren?

Neen. Pingelen kan enkel bij een mengselmotor optreden omdat dit type motor werkt met een gecontroleerde verbranding die geïnitieerd wordt door een vonk van de bougie. Zelfontbranding van het gasmengsel betekent dus dat de verbranding te vroeg gebeurt. Bij dieselmotoren daarentegen, wordt de verbranding altijd geïnitieerd net door die zelfontbranding. Het verschil bij dieselmotoren is echter, dat deze verbranding pas gebeurt nadat de brandstof geïnjecteerd wordt in de verbrandingsruimte en zo dus gecontroleerd verloopt.

Pingelregeling

Bij een injectiemotor met een motormanagementsysteem wordt een pingelregeling aangebracht. Deze regeling wordt gestuurd door de pingelsensor en de regeleenheid van de motor. Wanneer de pingelsensor meet dat er een klop in het proces ontstaat, stuurt deze een elektrisch signaal naar de regeleenheid. Op haar beurt, stuurt de regeleenheid een signaal naar het ontstekingsmechanisme. Hierdoor zal het gasmengsel later ontstoken worden en zal het pingelen verdwijnen. Kort daarop zal de regeleenheid trapsgewijs het ontstekingsmechanisme bevelen om terug vroeger te gaan ontsteken tot er opnieuw een pingelverschijnsel optreedt. De pingelregeling zorgt ervoor dat de ontbranding gebeurt rond de pingelgrens. Kloppen is een verschijnsel dat vooral voorkomt bij benzinemotoren van auto's uitgerust met turbo, compressor of Ram Air installaties. Deze installaties zorgen er namelijk voor dat het brandstofmengsel onder hogere druk in de cilinder wordt opgesloten waardoor de kans op zelfontsteking groter wordt. Ook motoren zonder compressor maar met een hoge compressieverhouding (bijvoorbeeld 1:11) zijn gevoeliger voor kloppen.

Klopvastheid van brandstof

Kloppen kan vermeden worden door benzines te gebruiken met grotere klopvastheid. De klopvastheid wordt uitgedrukt in het octaangetal van de benzine. Benzine met een grotere klopvastheid verkreeg men vroeger door het toevoegen van tetraethyllood (TEL), in de volksmond vaak gewoon 'lood' genoemd.

Voortijdige verbranding

Lucht gemengd met benzine kan bij samendrukking in de cilinder spontaan explosief ontbranden, dus voordat de bougie een vonk geeft. De oorzaak kan gezocht worden in gloeiende kooldeeltjes of hete plekken in de verbrandingskamer, bijvoorbeeld een bougie die te heet wordt. Het fenomeen is vergelijkbaar met het 'nadieselen' van een dieselmotor nadat die uitgezet is. Deze explosies kunnen extra schadelijk zijn omdat de zuiger tegen de explosierichting in moet werken.

Detonatie

Bij een normale ontsteking van het mengsel van benzine en lucht loopt het vlamfront snel en grillig maar rechtstreeks vanaf de bougie-vonk naar de wanden van de verbrandingskamer. Echter als het mengsel voor het vlamfront teveel gecomprimeerd wordt door de drukopbouw van de verbranding zelf dan zal dat mengsel exploderen in plaats van verbranden met alle gevolgen van dien.

Voortijdige verbranding en detonatie werken elkaar in de hand.

Maatregelen tegen kloppen

• Tegenwoordig zijn auto's uitgerust met klopsensoren en zal de 'Engine control unit' maatregelen nemen zoals het reduceren van brandstoftoevoer, veranderen van het ontstekingstijdstip, enzovoorts.
• Een typische omstandigheid waarin pingelen opgewekt wordt is het zwaar belasten van een motor bij lage toerentallen - bijvoorbeeld met een caravan in de bergen. Dit is een zogenaamde 'low speed knock'. Daarom is het verstandig om onder dergelijke omstandigheden terug te schakelen naar een wat hoger toerental en minder gas te geven.
• Niet in de laatste plaats is de klopvastheid van de getankte benzine van belang. 'Normale' benzine met een RON van 95 tanken in een auto die volgens het instructieboekje op 'super' (RON is 98) rijdt kan schadelijk zijn. Andersom is geen enkel probleem maar wel zinloos. Daarbij kan opgemerkt worden dat Shell V-Power™ een klopvastheid heeft die lager is (RON is 97) dan het traditionele 'super'.
• Kloppen kan ook een indicatie zijn dat er met de motorkoeling iets niet in orde is.

Bronnen

• Pre-ignition and Detonation door Bob Hewitt (Misterfixit). Geraadpleegd maart 2008 (en)
• Engine Basics: Detonation and Pre-Ignition door Allen W. Cline. Geraadpleegd maart 2008 (en)
• Initiations of Engine Knock: Traditional and Modern door Yasuhiko Ohta. Geraadpleegd maart 2008 (en)