The analysis of a combustion engine knock control system

• Autorzy: Gutten M. , Jurcik J. , Cichy A. , Roj J.

Warianty tytułu

PL

Analiza systemu kontroli spalania stukowego silników spalinowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper deals with the phenomenon of undesirable detonation combustion in internal combustion engines. A control unit of the engine monitors the detonations using piezoelectric knock sensors. The detonations can be objectively measured by these sensors just outside a car. If the amplitude of the sensor output voltage is too small, it may happen that the knock combustion is not detected. The construction of a simple device for the detection of this disorder is presented and described in the paper.

PL

Artykuł dotyczy zjawiska spalania stukowego w silnikach spalinowych. Opisano wspomniane zjawisko, przedstawiono prosty tester czujników spalania stukowego, jego model symulacyjny oraz opis matematyczny napięcia wyjściowego czujnika. Zjawisko spalania stukowego miejsce w sytuacji, gdy dochodzi do niewłaściwego, nierównomiernego i wybuchowego spalania paliwa w silniku tłokowym o zapłonie iskrowym. Zjawisko spalania stukowego jest bardzo niekorzystne, ponieważ powoduje znaczne obciążenie cieplne oraz mechaniczne elementów silnika. Aby zapobiegać temu zjawisku stosuje się odpowiednie paliwa o wysokiej liczbie oktanowej oraz układy sterowania pracą silnika redukujące możliwość spalania detonacyjnego. Ważnym elementem takiego układu jest piezoelektryczny czujnik spalania stukowego. Piezoelektryczne czujniki spalania stukowego są czujnikami generującymi napięcie na skutek uderzenia spowodowanego spalaniem stukowym. W trakcie spalania stukowego dochodzi do nagłego wzrostu ciśnienia na skutek pojawienia się fali dźwiękowej (rys. 1), co jest wykrywane przez czujnik. Czujniki spalania stukowego dostarczają informacji komputerom sterującym pracą układu zapłonowego. Układy te minimalizują spalanie stukowe poprzez sterowanie kątem zapłonu. Sterowanie to realizowane jest zwykle poprzez odpowiednie mapowanie tego kąta. Stosuje się procedury adaptacyjnego doboru kąta zapłonu, zgodnie z rys.3. Spalanie stukowe może być zredukowane poprzez właściwy dobór i przesunięcie kąta zapłonu. Przedstawiono konstrukcję prostego układu do testowania takich czujników, złożonego z rury i odpowiedniego ciężarka (kulki). Przebieg napięcia wyjściowego piezoelektrycznego czujnika spalania stukowego (rys. 8) może być przybliżony funkcja Bessela. Przedstawiono również symulację czujnika w pakiecie COMSOL rys. 9. Efekty symulacji przedstawiono na rys. 10.

Słowa kluczowe

EN

knock combustion; knock sensor; testing device

PL

spalanie stukowe; czujnik spalania stukowego; urządzenia testujące

• Wydawca: Wydawnictwo PAK
• Czasopismo: Pomiary Automatyka Kontrola
• Rocznik: 2014
• Tom: R. 60, nr 10
• Strony: 832--835
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Gutten M.

• Department of Measurement and Applied Electrical Engineering, Faculty of Electrical Engineering, Technical University of Zilina, Slovakia

autor

Jurcik J.

• Department of Measurement and Applied Electrical Engineering, Faculty of Electrical Engineering, Technical University of Zilina, Slovakia

autor

Cichy A.

• Institute of Measurement Science, Electronics and Control, and Applied Electrical Engineering, Faculty of Electrical Engineering, Silesian University of Technology, Gliwice, Poland

autor

Roj J.

• Institute of Measurement Science, Electronics and Control, and Applied Electrical Engineering, Faculty of Electrical Engineering, Silesian University of Technology, Gliwice, Poland

Bibliografia

• [1] Gupta H.N.: Fundamentals of Internal Combustion Engines. PHI Learning. 2006, pp. 169–173. ISBN 81-203-2854-X.
• [2] Cline A. W.: Engine Basics: Detonation and Pre-Ignition, accessed June 2007.
• [3] Modeling Pressure Oscillations Under Knocking Conditions: A Partial Differential Wave Equation Approach, SAE Technical Paper n. 2010- 01-2185, DOI 10.4271/2010-01-2185, ISSN 0148-7191, Oct., 2010.
• [4] Fayette Taylor Ch.: Internal Combustion Engine In Theory And Practice, Second Edition, Revised, Volume 2, MIT Press, 1985, Chapter 2 on "Detonation and Preignition", pp 34–85, ISBN 9780262700276.
• [5] Kiencke U., Nielsen L.: Automotive Control Systems For Engine, Driveline, and Vehicle. ISBN 3-540-23139-0, Springer Berlin, Heidelberg, New York.
• [6] Gradshteyn I.S., I.M. Ryzhik, Jeffrey A., Zwillinger D. (editors): Table of Integrals, Series, and Products, seventh edition. Academic Press, 2007. ISBN 978-0-12-373637-6. Equation 8.411.10.
• [7] Temme N. M.: Special functions: an introduction to the classical functions of mathematical physics (2. print. ed.). New York [u.a.]: Wiley. pp. 228–231. ISBN 0471113131.
• [8] http://www.comsol.com/