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¿QUÉ ES LA DETONACIÓN?

 

 

Detonación es cuando, durante la combustión, el aire y combustible que aún están en la cámara explotan sin necesidad de que llegue el frente de llama.

Recordad cómo es la combustión en un Otto (motor de gasolina)... salta la chispa, se genera un frente de llama, avanza por la cámara, dejando detrás productos (Dióxido de carbono, agua y otras guarrerías), pero conservándose en la cámara aire y combustible, delante del frente de llama.

Si ese aire y combustible se ponen a mucha presión, acaban inflamándose por sí sólos (como en un Diesel).

Ojo, la detonación no es que la mezcla explote antes de que salte la chispa (bueno, sí lo sería, pero ese caso es muy raro). En un gasolina, la detonación se produce después del salto de chispa, durante la combustión.

¿De qué depende la detonación?

La detonación, o autoinflamación de una mezcla, es una cuestión de tiempo, presión y temperatura. Si cogemos una mezcla de aire y combustible, y la ponemos a alta presión y alta temperatura, pasado un cierto tiempo, acaba autoinflamándose. El tiempo que tarda en hacerlo se llama tiempo de retardo.

Ese tiempo de retardo es más pequeño cuando mayores sean la presión y la temperatura, es decir, la mezcla se autoinflama antes cuanto mayores sean la presión y temperatura.

Así, en un motor, el mayor riesgo de detonación se tiene a regímenes de giro pequeños, con alta carga (presión alta), porque en esas condiciones la mezcla está durante más tiempo a presión elevada, y es más probable que pase el tiempo necesario para que se autoinflame. A regímenes altos, por muy altas que sean las presiones y temperaturas, la mezcla no está tanto tiempo a alta presión, por lo que el riesg de detoinación es más pequeño.

En motores turbo, quizás sean las peores condiciones las del entorno de par máximo, ahí, con regímenes aún no muy altos, las presiones en cámara son mayores que a bajo régimen (por el soplado del turbo).

¿Qué es el índice de octano?

Mide el poder antidetonante de la gasolina. Si es alto, la mezcla aguanta mucha presión y temperatura sin autoinflamarse. Si es bajo, aguanta poco, es decir, que a la mínima va a explotar. El gasoil tiene un índice de octano muy pequeño.

Realmente, el índice de octano es el porcentaje de octano que tiene una gasolina patrón compuesta de octano y heptano que tiene el mismo poder antidetonante que la gasolina en cuestión.

¿Por qué se mueve el avance al encendido?

Vamos a pensar en la presión en cámara en el punto muerto superior.. si la chispa de la bujía salta muy pronto, mucho antes de que el émbolo llegue al punto muerto superior, ya se ha quemado una parte de la gasolina, liberando energía, y subiendo la presión. Si la mezcla se enciende más tarde, incluso arriba del todo, no se ha quemado combustible, y la presión será más baja.

De esta forma, se puede controlar la ley de presión en la cámara, o la presión máxima de ciclo, con el avance al encendido. Con un avance muy alto (la chispa salta muy pronto), la presión máxima será alta. Con un avance pequeño (la chispa salta después), la presión ma´xima será pequeña. A la temperatura le pasa algo parecido.

Así, algunos motores tienen lo que se llama un sensor de picado, que detecta cuándo hay detonación, y retrasa el encendido, para bajar la presión máxima y evitarlo.

¿Qué gasolina le pongo?, ¿es mejor cuanto mayor octanaje tenga?

Depende de cada motor.

Motores sin sensor de picado.

En este caso, se fija el número de octano de la gasolina que se va a utilizar, normalmente, 95. En esas condiciones, se tiene que elegir el mapa de encendido y la relación de compresión para evitar en todo momento la detonación.

A alto régimen, como el tiempo de permanencia de la mezcla es más pequeño, se puede poner el encendido en su punto óptimo y utilizar una relación de compresión alta, con lo que el rendimiento y la potencia del motor serán óptimos.

A bajo régimen, está el problema de la detonación. Hay que buscar un equilibrio entre relación de compresión y encendido. Con relación de compresión muy alta, hay que poner un avance al encendido muy pequeño, y viceversa. Así, se busca el equilibrio que más convenga a cada motor (lo mejor será la relación de compresión lo mayor posible, para no perjudicar a alto régimen). Daos cuenta de que para que no detone a bajo régimen, se limita la relación de compresión, con lo cual se perjudica el funcionamiento del motor a alto régimen. Aquí se encuentran algunas ventajas del motor Saab de relación de compresión variable.

En estos motores, como el mapa de encendido está fijo (bien en una centralita, o bien en unas levas y unos decalajes), no tiene sentido utilizar una gasolina de mayor octanaje que la de diseño, porque no se va a ganar nada. Los parámetros de diseño se han elegido teniendo en cuenta la limitación de la gasolina.

Motores con sensor de picado.

Estos motores se autocorrigen en cada momento. Llevan grabado un mapa de encendido, con una cierta relación de compresión, pero el avance al encendido se va regulando siempre para no detonar.

Si el sensor detecta que hay picado (detonación), manda la señal a la centralita, y ésta retrasa el encendido unos grados. No conozco exactamente los algoritmos de control, pero es esperable que pasado un cierto tiempo, o si se cambian las condiciones de funcionamiento, la centralita intente volver al encendido óptimo. En motores turbo, incluso se puede llegar a abrir la wastegate para eliminar el soplado si no se consigue evitar la detonación sólo retrasando el avance.

En estos motores, sí que se puede notar diferencia entre unas gasolinas y otras. Si el octanaje es alto, a bajo-medio régimen se puede ir con un avance al encendido alto, obteniendo buen rendimiento y potencia. Al contrario, si ponemos una gasolina con un número de octano más pequeño, se tendrá que corregir el encendido, funcionando algo peor en esas condiciones. A alto régimen la diferencia va es más pequeña.

Había vehículos Opel, que tenían un mando con el que se daba información al motor de la gasolina que se estbaa utilizando, fijando de esa forma el mapa de encendido.

 

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