7/25/2019 La Detonacin

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SISTEMAS DE ALIMENTACIN Y ENCENDIDO CONVENCIONALES

1.1 Combustin de la mezcla aire!combustible

En un motor de encendido por chispa, se hace saltar esta en el cilindro cuando la mezcla

aire/gasolina se encuentra fuertemente comprimida y caliente, inicindose en ese instante lacombustin de la misma. Alrededor de la chispa se forma el foco inicial de encendido de lamezcla, propagndose la combustin a toda ella formando un frente de llama que progresa agran velocidad, por cuya causa a esta combustin se le da el nombre de explosin.

La Figura 1.1 muestra el desarrollo de una combustin que podemos considerar normal,donde las partculas de combustible se van quemando a medida que son alcanzadas por el frentede llama y, en consecuencia, la presin obtenida a causa de la dilatacin de los gases sube pro-gresivamente, alcanzando su valor mximo cuando la mezcla se ha inflamado totalmente.

Inicio de combusti .finaliza

Fis ura 1.1*5

En el rendimiento del ciclo son de gran importancia el momento en que comienza la combus-

tin y el tiempo que dura esta, lo que a su vez depende de la velocidad con que se propague elfrente de llama y de la longitud del recorrido que ha de efectuar, por cuya causa, son determi-nantes la forma y dimensiones de la cmara de combustin y la posicin que en ella ocupa la

buja. La entrada de mezcla al cilindro en el tiempo de admisin se realiza dndole a la m ism a laorientacin ms apropiada, de manera que adquiera un movimiento turbulento, a cuyo fin sedisponen adecuadamente los conductos de entrada y salida y la forma interior de la cmara decombustin. Con ello se logra un aumento importantsimo en la velocidad de la llama, que pue-de decirse que es directamente proporcional a la turbulencia lograda en la mezcla, de tal manera,que si esta no est en movimiento, la llama se propaga a una velocidad ms baja.

Un litro de gasolina necesita aproximadamente 10.000 litros de aire para quemarse. Unamezcla debe tener la suficiente cantidad de aire para que se queme todo el combustible. Si hay

exceso de aire disminuye la velocidad de combustin y una falta de aire no permite que se que-me todo el combustible. La mezcla ideal, con la que se obtiene el mejor rendimiento del motores la formada por 14,7 kilogramos de aire por cada kilo de gasolina (mezcla estequiomtrica).Sin embargo, en determinadas condiciones de funcionamiento se requieren mezclas ricas, dehasta 12 kilogramos de aire por cada kilo de gasolina, con las cuales se obtiene una mayor velo-cidad de inflamacin que supone un incremento de potencia. En otras situaciones de marcha,con el vehculo circulando por carretera llana y a velocidad moderada, resulta conveniente su-ministrar una mezcla pobre, de hasta 18 kilogramos de aire por cada kilo de gasolina, con laque se obtiene una potencia suficiente y se ahorra combustible.

Una combustin es considerada normal cuando la inflamacin de la mezcla se produce en elinstante que salta la chispa, y progresa gradualmente hasta la total inflamacin, como se ha vis-to. Cuando estas condiciones no se cumplen, se produce una combustin anormal, pudiendo di-ferenciar dos tipos fundamentales de ella: el autoencendidoy la detonacin. El primero es unacombustin que se inicia con la inflamacin de la mezcla producida por algn punto caliente lo-calizado en la cmara de combustin, consecuencia de una anomala. Posteriormente salta la

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en .a buja producindose un nuevo frente de llama, tal como muestra

PIliBpjne una combustin incontrolada que resta potencia al motor.

La combustin se iniciacaliente

se inflama el resto

la Figura 1.2, lo

f igura 1.2

La detonacin es un fenmeno producido por la combustin instantnea de una porcin de lamezcla encerrada en la cmara de combustin. En la Figura 1.3 se muestra el desarrollo de lamisma, fenmeno ste en que la combustin se inicia normalmente con el salto de chispa en lare a y el frente de llama progresa adecuadamente en la cmara; pero llegado a un momento de-terminado, una porcin de mezcla sin quemar explota violentamente, debido a la presin quesobre ella ejercen los gases quemados, que producen un aumento de temperatura, que puede lle-gar a alcanzar valores de inflamacin espontnea de la mezcla para esas grandes presiones.

Figura 1.3

Esta explosin violenta comunica una presin percutora a la cabeza del pistn y la combus-tin se completa anticipadamente, lo que supone que el pistn y dems componentes del motorquedan sometidos a esfuerzos anormales que pueden daarlos, aumentando al mismo tiempo lastemperaturas de combustin, lo que a su vez puede provocar el autoencendido.

El autoencendido y la detonacin son fenmenos distintos en cuanto a su origen, pero cual-quiera de ellos puede estimular al otro, con los perjuicios que puede ocasionar al motor, en el

cual se produce un picado o ruido caracterstico, que se oye, segn su intensidad, como un ruidoque oscila desde un suave tintineo a un fuerte martilleo.

Los combustibles universalmente empleados en los motores de combustin interna son la ga-solina y el gasleo, obtenidos ambos de la destilacin del petrleo, lo cuales deben cumplir unasdeterminadas exigencias para su utilizacin. Especialmente los carburantes (empleados en mo-tores de encendido por chispa) requieren unas determinadas caractersticas en cuanto a volatili-dad, poder calorfico, resistencia al picado, etc. Estas caractersticas son las que determinan lacalidad del carburante y de manera especial la que representa el poder antidetonante del mismo.

Cuando un combustible puede soportar elevadas compresiones sin detonar, se dice que est

dotado de un elevado poder antidetonante. La medida de este parmetro viene dada por el lla-mado nmero de octano (NO), cuyo valor se determina de modo experimental, comparndolocon combustibles de referencia, constituidos por mezcla de heptano e isoctano. Para el primero,de baja resistencia a la detonacin, se establece convencionalmente un NO igual a cero; mien-tras que para el isoctano, de elevada resistencia a la detonacin, se establece un NO igual a 100.

Ediciones Paraninfo 5