Comunemente la detonazione viene associata al motore a benzina, condizione oltretutto assolutamente da evitare per i danni che comporta.
Meno noto è che il ciclo diesel è ugualmente caratterizzato dal suddetto fenomeno, che, importante, è tipico e (per ora) ineliminabile, nel senso che caratterizzara sempre (ovviamente con entità differente) il ciclo di combustione.
Analizzaiamo il ciclo teorico del diesel: a seguito della fase di compressione, all'interno della camera di combustione si trva gas caldo. All'apertura dell'iniettore, il gasolio comincia a bruciare in maniera progressiva. Il pistone, nel contempo, si sposta in basso, e questi due effeti si equivalgono tanto da formare la famosa combustione a pressione costante. Ripeto, in teoria.
Ciclo reale. Il combustibile viene iniettato liquido. Per bruciare, deve
1) Evaporare
2) Miscelarsi in modo opportuno con l'aria
Ipotizziamo quindi di trovarci nell'immedita conclusione della fase di compressione e, per semplicità, di avere un motore COMMON RAIL quindi con
1) pressione di iniezione costante
2)la quantità di gasolio iniettato dipende solo dal tempo di apertura dell'iniettore
Apriamo l'iniettore, il gasolio entra, liquido in camera. La turbolenza in camera tende a frantumare le gocce in goccioline più piccole, che tenderanno quindi ad evaporare. L'iniezione, nel frattempo, continua...
Ad un certo punto, una certa quantità di gasolio, piccola ma nemmeno troppo, sarà evaporata e si sarà miscalata con l'aria, quindi tenderà a bruciare, ma in maniera non progressiva, ma ESPLOSIVA, facendo crescere di botto la pressione in camera e conseguentemente temperatura.
Questo provoca rumore (il famoso martellamento), vibrazioni, costringe a fare gli organi più robusti quindi pesanti, creando attriti e limitando le prestazioni. Inoltre le vibrazioni sono energia sprecata, tendono a rompere il velo di lubrificante, eccetera.
Una volta che questa prima sottofase della combustione, a VOLUME (non pressione) costante è conclusa, la combustione prosegue più progressivamente, bilanciata (più o meno) dallo spostamento del pistone, tanto che si avvicinerà più o meno alla combustione teorica del diesel.
Le condizioni peggiori? Bassi giri (poca turbolenza), motore freddo, carichi alti (viene iniettato più gasolio).
Come fare per limitare questo? Bisogna aumentare la turbolenza in camera, la temperatura (tendono a frantumare le gocce più velocemente). Potendo, ritardare l'anticipo di iniezione (ocsa che si fa a freddo). Bisogna inoltre aumentare la pressione di iniezione e cercare di far bruciare in questo modo la minor quantità di gasolio possibile. Ecco perché si fa la pre-iniezione nel common rail per scaldare la camera e far detonare poco carburante.
Ancora, si deve modulare l'iniezione, distribuirla in un arco di giri più ampio (il perché del multijet). Da questo punto di vista, il PDE è avvantaggiato, perché ha rpessioni maggiori e l'iniezione è comandata dall'albero a camme, legato all'albero motore, tendendo quindi a allungare l'iniezione su un arco di giri più ampio. I peggiori? I vecchi diesel diretti, con basse rpessioni di iniezioni e senza pre-iniezione (infatti su alcuni non si metteva l'intercooler per scaldare un po' l'aria, anche se si peggiora il rendimento del motore).
Ad alti giri, il fenomeno si manifesta molto meno, perché il pistone si muove molto velocemente e quindi la pressione nel cilindro tende a calare, anche iniettando tanto gasolio.
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