Eliminar la 'detonación del motor' para aumentar el rendimiento operativo
Los sistemas de control de los motores modernos de encendido por chispa están diseñados para ajustar continuamente el tiempo y el ángulo de la chispa para poder maximizar la generación de energía y el ahorro de combustible. Sin embargo, la combustión espontánea de la mezcla de aire y combustible se puede producir por delante del frente de llama originado por la chispa, en mitad del ciclo de combustión. Esta combustión anómala, conocida como detonación del motor, puede provocar un picado de gran presión que puede destruir los pistones y los anillos del motor. Los resultados de los experimentos y las simulaciones cinéticas del proceso de encendido por chispa ayudaron a comprender mejor cómo se genera el auto-encendido y cómo se ve afectado por los parámetros del motor y el combustible. El objetivo final del trabajo realizado en el proyecto MINKNOCK era aclarar cuáles son los parámetros más importantes con el fin de poder dirigir mejor la labor futura y paliar en lo posible los problemas. Es posible incluso describir que los mecanismos químicos y mecánicos de los fluidos pueden ser aprovechados y controlados para obtener energía de una manera inmediata con un riesgo mínimo de daño para el motor. Para ello se utilizaron técnicas avanzadas, no intrusivas y cuantitativas, de diagnóstico en la obtención de imágenes en el laboratorio del Consiglio Nazionale delle Richerche, aplicadas sobre un motor de encendido por chispa accesible ópticamente. Para visualizar el interior de un cabezal de motor prototipo Zetec-SE Sigma, se eligieron materiales transparentes pero resistentes a la tensión térmica para el cilindro del motor. El motor, equipado con un moderno sistema de inyección de combustible por puertos (PFI), estaba dirigido por una unidad de control electrónico flexible para garantizar una combustión óptima. La obtención de imágenes y el análisis de quimiluminiscencia se llevaron a cabo a la vez para estudiar la evolución de la pulverización y la llama con una alta resolución temporal y espacial. En el proceso, se comprobó que los radicales HCO y OH eran herramientas adecuadas para evaluar las reacciones que se producen en la cámara de combustión y para detectar el inicio del auto-encendido. Con una distribución homogénea en la cámara de combustión, se observó que sus concentraciones dependían de las propiedades del combustible y no de las condiciones del funcionamiento. Partiendo de esta información, la detección de la detonación del motor y el control del tiempo de encendido, para que el motor pueda funcionar al límite de la detonación, podrían determinar el consumo óptimo de combustible de los motores de encendido por chispa.
