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Regulación antidetonante

El uso de catalizadores en los vehículos exige la utilización de gasolina sin plomo para mantener unos valores de lambda próximos a 1 en la redacción de mezcla aire-gasolina. Hasta hace pocos años se mezclaba plomo con la gasolina como medio antidetonante para evitar el "picado" del motor con altas relaciones de compresión.

La detonación o picado, una forma incontrolada de la combustión, puede acarrear daños al motor. Por este motivo, el ángulo de encendido se regula normalmente de forma que quede siempre un margen de seguridad hasta el limite de detonación. Ahora bien, como este limite depende también de la calidad del combustible, del estado del motor, y de las condiciones ambientales, mantener ese margen de seguridad mediante el retraso del ángulo de encendido supone un empeoramiento del consumo de combustible en un determinado porcentaje. Este inconveniente puede evitarse registrando el limite de detonación y regulando el "ángulo de encendido" con respecto a este limite durante el funcionamiento del motor. Esta es la tarea que desempeña la regulación antidetonante.

Esquema de un encendido transistorizado TCI-h con sensor de picado

Sensor de detonación
Hasta ahora no es posible registrar el limite de detonaciones sin que estas se produzcan; por lo tanto, durante la regulación a lo largo de este limite se producen detonaciones aisladas. Sin embargo, el sistema se adapta a cada tipo de vehículo de tal forma que las detonaciones resulten inaudibles y los daños quedan totalmente excluidos con absoluta seguridad.
Como receptor de las vibraciones de las detonaciones se utiliza el denominado "sensor de detonaciones", que registra los ruidos típicos que surgen al comenzar las detonaciones, los transforma en señales eléctricas y transmite estas a la unidad electrónica de control. La posición de montaje del sensor de detonaciones se elige de tal modo que se pueda reconocer con seguridad y en cualquier situación de detonación en cada cilindro. Generalmente esta situado en el lado ancho del bloque motor. Con 6 cilindros o mas, no es suficiente un solo sensor de detonaciones para el registro de todos los cilindros. En estos casos se utilizan dos sensores por motor, conectados según el orden de encendido.

Unidad electrónica de control o centralita
Se evalúan las señales procedentes del sensor y teniendo en cuenta la posición del cigüeñal que indica en que tiempo se encuentra cada cilindro la centralita sabe en todo momento si hay detonaciones en el motor y en que cilindro es. Si este es el caso, se regula el momento de encendido en el cilindro afectado retrasandolo en un ángulo determinado (ejemplo 3º de cigüeñal). Este proceso se repite para cada combustión reconocida como detonante en cada cilindro. En cuanto dejan de aparecer detonaciones se reajusta el momento de encendido lentamente, en pequeños incrementos, en el sentido de "avance", hasta situarlo en el valor calculado por la unidad de control para las condiciones de funcionamiento del motor en ese momento.
Dado que en un motor el limite de detonaciones varia de unos cilindros a otros, y ademas en todo el margen de funcionamiento del motor, por lo que el momento de encendido de cada cilindro será independiente de los demás cilindros
Este tipo de detección de detonaciones selectiva para cada cilindro permite optimizar el rendimiento del motor y el consumo de combustible.

Nota: Si el vehículo esta preparado para funcionar con "gasolina súper sin plomo" y dotado de un sistema de "regulación antidetonante", puede funcionar también con "gasolina normal sin plomo" sin sufrir daños.
No obstante, en el funcionamiento dinámico esto eleva la frecuencia de las detonaciones. Para evitarlo se puede memorizar en la unidad electrónica de control un campo característico de ángulo de encendido para cada uno de estos tipos de combustible. Tras el arranque, el motor empieza a funcionar con "campo característica súper" pero cambia a "campo característico normal" cuando la frecuencia de las detonaciones sobrepasa un umbral determinado. El cambio pasa inadvertido para el conductor, ya que el empeoramiento de la potencia y del consumo de combustible es insignificante.
Un vehículo preparado para funcionar con "gasolina súper" y equipado con un sistema de encendido convencional, no puede funcionar con "gasolina normal" sin peligro de que el motor sufra daños debido a las detonaciones, mientras que para un vehículo preparado para utilizar "gasolina normal" no supone ninguna ventaja, en cuanto a potencia o consumo de combustible, funcionar con "gasolina súper".

Regulación antidetonante en los motores turbo
La presión de sobrealimentación que genera el turbo es controlada por medio de la una válvula (waste-gate) que esta incorporada en el mismo turbocompresor y que desvía parte de los gases de escape que tienen que empujar a la turbina del turbo, por lo que es limitada la velocidad de la turbina que a su vez limita la presión de sobrealimentación. En los motores turbo con inyección electrónica de gasolina y regulación antidetonante la válvula waste-gate es controlada por otra válvula (de accionamiento electromagnético) que es gobernada por la unidad de control. La unidad de control tiene guardado en memoria unos valores para el control de la presión con la que sopla el turbo teniendo en cuenta una serie de condicionantes.
La ventaja con los motores turbo convencionales sin gestión electrónica son un menor trabajo del turbocompresor en el margen de carga parcial, menor contrapresión de los gases de escape, menor contenido residual de estos en el cilindro, temperatura del aire de sobrealimentación mas reducida, libre elección de la curva de plena carga de la presión de sobrealimentación sobre la velocidad de giro del motor, mayor facilidad de respuesta del turbocompresor, mejor comportamiento de marcha.
Si el sensor de picado detecta detonaciones en el motor se lleva a cabo una regulación en el avance de encendido retrasandolo, al mismo tiempo se reduce la presión de sobrealimentación del turbo, cuando la regulación de avance de encendido sobrepasa un valor predeterminado al menos en un cilindro. Este valor esta memorizado en la unidad electrónica de control como curva característicadependiente del nº de rpm del motor. La regulación de la presión del turbo se hace con una rápida diminución y una elevación lenta paso a paso, hasta el valor nominal, es similar el funcionamiento al de la regulación del ángulo de encendido.

Seguridad y diagnostico
Todas las funciones de la regulación antidetonante que, en caso de avería, podrían originar daños en el motor, hacen necesario un control de las mismas que, en caso de mal funcionamiento, posibilite el paso a un funcionamiento de seguridad. El paso al funcionamiento de seguridad puede ser indicado al conductor mediante una señal de advertencia en el cuadro de instrumentos.
La regulación antidetonante se autodiagnostica con un control del sensor de detonaciones y su cableado durante todo el funcionamiento por encima de un numero determinado de revoluciones del motor. En caso de detectarse una avería, el ángulo de encendido es retardado al mismo tiempo que la presión del turbo.