Low knocking cycles recognition methods based on in-cylinder pressure resonance analysis

Abstract

[ES] El knock es un fenómeno anormal en los motores de encendido por chispa que debe evitarse para proteger el motor de daños y evitar un ruido excesivo. Los algoritmos de control convencionales retrasan la combustión controlando el avance de la chispa para evitar altas tasas de knock, pero esto produce una reducción en la eficiencia y restringe el rendimiento del motor. La detección y caracterización de ciclos de bajo knock es crucial para mejorar los algoritmos de control de knock, sin embargo, es una tarea desafiante, ya que la combustión normal también excita los diferentes modos de resonancia y puede confundirse fácilmente con el knock. En este contexto, este trabajo presenta dos métodos de reconocimiento de ciclos de knock basados en sensores de presión en cámara. Estos nuevos criterios permiten una diferenciación más consistente entre ciclos de knock y combustión normal: el primer método es un límite en función de la evolución de la combustión, lo que permite un reconocimiento de bajo knock en la combustión SI, y el segundo método es independiente de la amplitud del fenómeno, permitiendo así la mejora de los algoritmos de control de detonaciones, especialmente con modos de combustión que excitan fuertemente la resonancia, como el encendido por pre-cámara pasiva o el encendido por compresión de carga homogénea.

[EN] Knock is an abnormal phenomenon in spark ignited (SI) engines which must be avoided to protect the engine from damage and to avoid excessive noise. Conventional control algorithms delay the combustion by controlling the spark advance (SA) in order to avoid high knocking rates, but this reduces the thermal efficiency and restricts the performance of a SI engine. The detection and characterization of low-knocking cycles is crucial for improving knock control algorithms, however, it is a challenging task, as normal combustion also excites the different resonance modes and might be confused with knock. In this context, this works presents two knocking cycle recognition methods based on in-cylinder pressure sensors. These new criteria for knock identification permit a more consistent differentiation between knocking and no-knocking cycles: the first method is a threshold as a function of the combustion evolution, which permits a low-knocking recognition in SI combustion, and the second method is independent of the amplitude of the phenomenon, thus allowing the improvement for knock control algorithms, especially with combustion modes which heavily excite resonance, such as turbulent jet ignition or homogeneous charge compression ignition (HCCI).