DETONAZIONE ? il fenomeno anomalo di gran lunga più importante nei motori a ciclo Otto.
Esso ? stato sconosciuto fino alla I Guerra Mondiale.
All'epoca le benzine avevano un numero di ottano all'ordine di 50Ron, tutto
quello che si sapeva era che il motore "surriscaldava" ed il pilota si arrangiava a orecchio con le manette del gas e dell'anticipo.
La detonazione si può definire una "autoaccensione parziale" della carica di miscela.
La frazione di miscela che, ad un certo istante, ? stata bruciata, non solo ha aumentato la propria temperatura, ma anche, di conseguenza, il proprio volume, e perci? ha COMPRESSO la frazione di miscela che deve ancora bruciare.
L'ultima frazione di miscela incombusta ? quella che subisce la massima compressione, prima dell'arrivo della fiamma stessa, bruciando in modo istantaneo ("detonante") anzich? graduale ("deflagrante").
Questo ? il motivo per cui la detonazione avviene nella porzione di miscela che ? stata raggiunta per ULTIMA dalla fiamma("gas finale" o "end gas").
La combustione istantanea del gas finale produce una intensa onda d'urto nel gas stesso, che si propaga all'interno della camera di combustione riflettendosi molte volte contro le pareti, ed originando il caratteristico rumore e la "
frastagliatura" del diagramma di pressione nel cilindro.(Figura 1)
La detonazione ? un fenomeno auto-esaltante: all'intensa onda d'urto ? associata infatti un'intensa onda di velocit? (cio? di elevati coefficienti di scambio termico) che spazza il cilindro avandi e indietrp, riscaldando in modo anomalo le pareti e generando punti caldi, che potranno poi attivare eventuali preaccensioni.
A loro volta le preaccensioni (che equivalgono ad un aumento di anticipo) esaltano la detonazione.
Si può giungere a fusioni parziali di materiale ("butteratura") nella zona del "gas finale" e alla foratura degli stantuffi.
Una interessante propriet? della detonazione (ed in generale di tutti questi fenomeni) ? che per innescarsi, richiede un certo TEMPO di permanenza dei reagenti nelle condizioni adatte.
Esiste cio? un tempuscolo di "ritardo di detonazione" ("detonation delay").
Si tratta di un certo tempo di incubazione chimico-fisico molto simile a quello che presiede il "ritardo di accensione" dei Diesel.
L'esistenza del ritardo di detonazione spiega alcuni dei fondamentali comportamenti del motore in regime di detonazione.
Precisamente: il motore ha tanto minore tendenza a detonare quanto più RAPIDA( in tempo assoluto) ? la combustione.
La detonazione si combatte:
1)Minimizzando il TEMPO(assoluto) di combustione, quindi:
- Camera di forma "compatta"(Basso percorso di fiamma).
Ci? ? favorito da un ALTO rapporto CORSA/ALESAGGIO.
- Alta velocit? di fiamma (miscela ricca, turbolenza).
- Candela in posizione centrale.
- Eventuale doppia accensione.
2)Mantenendo FREDDO il "Gas finale", quindi:
- Pareti camera in zona "gas finale" ben raffreddate.
- Elevato raffreddamento generale.
- Condotti di aspirazione coibentati per tenere bassa la temperatura
iniziale della miscela.
- Stratificazione (gas finale costituito di sola aria o gas combusti)
- Candela più vicina al punto più caldo (valvole di scarico)
- Iniezione di acqua, metanolo, o altri composti raffreddanti (GEKO questa
? per TE
)
- Data la sua interazione con la detonazione, sono da adottare infine
quelle disposizioni che tendono ad impedire la preaccensione, cio? la
formazione di punti caldi: candele, di adeguato grado termico, corretta
lunghezza di filetto (deve finire "afilo" della testata, senza sporgere o
rientrare) arrotondamento e lucidatura degli spigoli vivi sporgenti, buon
raffreddamento (sedi, guide, eventuale stelo cavo parzialmente riempito
di Sodio
) delle valvole di scarico, ecc..
Tratto da " MOTORI AD ALTA POTENZA SPECIFICA" Pignone-Vercelli
Spero di essere stato un po' d'aiuto a tutti quelli interessati al problema
Saluti, RockTS
