ITUA20164481A1

ITUA20164481A1 - METHOD FOR THE CONTROL OF DETONATION PHENOMENA IN AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Info

Publication number: ITUA20164481A1
Application number: ITUA2016A004481A
Authority: IT
Inventors: Filippo Cavanna; Vieste Gaetano Di; Riccardo Lanzoni
Original assignee: Magneti Marelli Spa
Priority date: 2016-06-17
Filing date: 2016-06-17
Publication date: 2017-12-17

Description

“METODO PER IL CONTROLLO DEI FENOMENI DI DETONAZIONE IN UN MOTORE A COMBUSTIONE INTERNA” "METHOD FOR CHECKING DETONATION PHENOMENA IN AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE"

SETTORE DELLA TECNICA TECHNIQUE SECTOR

La presente invenzione è relativa ad un metodo per il controllo dei fenomeni di detonazione in un motore a combustione interna. The present invention relates to a method for controlling knocking phenomena in an internal combustion engine.

ARTE ANTERIORE ANTERIOR ART

Un motore a combustione interna ad accensione comandata comprende un numero di cilindri, ciascuno dei quali è provvisto di un pistone che scorre ciclicamente all’interno del cilindro e di una candela che viene ciclicamente pilotata da una centralina elettronica per fare scoccare una scintilla tra i propri elettrodi e determinare quindi l’accensione dei gas compressi all’interno del cilindro stesso. La centralina di controllo comprende una memoria, in cui vengono memorizzate una serie di mappe che forniscono i valori di pilotaggio delle candele in funzione del punto motore corrente; in particolare, per ciascuna candela le mappe forniscono il valore dell’anticipo di accensione, cioè il valore dell’intervallo angolare che intercorre tra l’accensione, cioè tra lo scocco della scintilla tra gli elettrodi della candela, ed il punto morto superiore o PMS del pistone; se il valore dell’anticipo di accensione è zero, allora l’accensione, cioè lo scocco della scintilla tra gli elettrodi della candela, avviene esattamente in corrispondenza del punto morto superiore o PMS del pistone. An internal combustion engine with positive ignition includes a number of cylinders, each of which is equipped with a piston that cyclically slides inside the cylinder and a spark plug that is cyclically piloted by an electronic control unit to cause a spark to strike between its own electrodes and thus determine the ignition of the compressed gases inside the cylinder itself. The control unit comprises a memory, in which a series of maps are stored which provide the driving values of the spark plugs as a function of the current engine point; in particular, for each spark plug the maps provide the ignition advance value, i.e. the value of the angular interval between ignition, i.e. between the spark gap between the spark plug electrodes, and the top dead center or TDC of the piston; if the ignition advance value is zero, then the ignition, that is the striking of the spark between the spark plug electrodes, occurs exactly at the top dead center or TDC of the piston.

I valori dell’anticipo di accensione memorizzati nella mappe contenute nella centralina di controllo vengono determinati nella fase di messa a punto del motore per cercare di garantire una buona combustione in tutte le possibili condizioni di funzionamento in modo tale da avere un buon rendimento termico del motore e contemporaneamente salvaguardare l’integrità del motore stesso, cioè evitare la presenza di eccessivi fenomeni di detonazione all’interno dei cilindri. La detonazione è una combustione di tipo esplosivo di parte della miscela aria-carburante che ha luogo prima che essa sia raggiunta dal fronte della fiamma generato dalla candela; in seguito alla detonazione si crea una serie di onde di pressione che attraversano la camera di combustione andando a urtare con violenza contro le pareti metalliche. La detonazione avviene quando all'interno della camera si superano determinati valori critici di temperatura e di pressione (che possono variare anche considerevolmente da motore a motore) e, quando avviene a regimi medio-bassi spesso causa una tipica rumorosità metallica, chiaramente avvertibile e conosciuta come "battito in testa". The ignition advance values stored in the maps contained in the control unit are determined during the engine tuning phase to try to ensure good combustion in all possible operating conditions in order to have a good thermal efficiency of the engine and at the same time safeguarding the integrity of the engine itself, i.e. avoiding the presence of excessive knocking phenomena inside the cylinders. Detonation is an explosive combustion of part of the air-fuel mixture which takes place before it is reached by the front of the flame generated by the spark plug; following the detonation, a series of pressure waves are created which cross the combustion chamber and hit violently against the metal walls. The detonation occurs when certain critical values of temperature and pressure are exceeded inside the chamber (which can vary considerably from engine to engine) and, when it occurs at medium-low revs, it often causes a typical metallic noise, clearly noticeable and known. as "beat in the head".

La detonazione si verifica di norma quando l'anticipo di accensione è eccessivo, quando si impiega un carburante con numero di ottano troppo basso (il potere antidetonante di un carburante viene appunto indicato dal suo numero di ottano) o, nei motori sovralimentati, quando la pressione di sovralimentazione è troppo alta. The detonation usually occurs when the ignition advance is excessive, when a fuel with a too low octane number is used (the anti-knock power of a fuel is indicated by its octane number) or, in supercharged engines, when the boost pressure is too high.

L’andamento della combustione è influenzato da molti fattori (tra i più importanti le caratteristiche del carburante, la temperatura della testata del motore, il degrado delle candele) il cui effetto è sostanzialmente impossibile da prevedere con precisione. Per tale motivo risulta necessario rilevare l’eventuale presenza di eccessiva detonazione e, in caso di eccessiva detonazione in un cilindro, la centralina di controllo deve provvedere a ridurre per tale cilindro il valore dell’anticipo di accensione in modo tale da eliminare la detonazione nel cilindro stesso (in questo modo la massima pressione nel cilindro si riduce e viene raggiunta più tardi rispetto al PMS, rendendo “meno probabile” l’evento detonante). The combustion trend is influenced by many factors (the most important being the characteristics of the fuel, the temperature of the engine head, the deterioration of the spark plugs) whose effect is basically impossible to predict with precision. For this reason it is necessary to detect the possible presence of excessive knocking and, in the event of excessive knocking in a cylinder, the control unit must reduce the ignition advance value for this cylinder in order to eliminate the knock in the cylinder itself (in this way the maximum pressure in the cylinder is reduced and is reached later than the TDC, making the detonating event “less likely”).

Sono stati proposti diversi metodi per il riconoscimento ed il controllo della detonazione che prevedono di predisporre un numero di sensori di detonazione (tipicamente uno o più accelerometri disposti sul basamento in una posizione affacciata ed in prossimità dei cilindri); acquisire il segnale proveniente dai sensori di detonazione ed elaborare tale segnale per riconoscere l’insorgere di fenomeni detonanti. Il trattamento del segnale rilevato dai sensori di detonazione prevede, tra l’altro, di definire in una fase preliminare di settaggio e messa a punto, delle bande di frequenza associate a ciascun cilindro in cui riconoscere eventuali fenomeni detonanti. Tipicamente, la banda di frequenza associata a ciascuno dei cilindri in cui rilevare fenomeni di detonazione è compresa fra 6 kHz e 16 kHz; poiché le frequenze di risonanza della camera di combustione che vengono eccitate in caso di fenomeni detonanti sono 8 kHz, 12kHz e 14 kHz, una banda di frequenza compresa fra 6 kHz e 16 kHz consente di rilevare con una buona affidabilità tutti gli eventi detonanti e contestualmente eliminare tutto il rumore di fondo non imputabile ad eventi detonanti. Various methods have been proposed for detonation recognition and control which provide for the provision of a number of detonation sensors (typically one or more accelerometers arranged on the base in a facing position and in proximity to the cylinders); acquire the signal from the detonation sensors and process this signal to recognize the onset of detonating phenomena. The treatment of the signal detected by the detonation sensors provides, among other things, to define in a preliminary setting and fine-tuning phase, the frequency bands associated with each cylinder in which to recognize any detonating phenomena. Typically, the frequency band associated with each of the cylinders in which detonation phenomena are detected is comprised between 6 kHz and 16 kHz; since the resonance frequencies of the combustion chamber that are excited in the event of detonating phenomena are 8 kHz, 12kHz and 14 kHz, a frequency band between 6 kHz and 16 kHz allows all detonating events to be detected with good reliability and at the same time eliminate all background noise not attributable to detonating events.

Si è però verificato sperimentalmente che possono verificarsi dei casi in cui viene rilevata una rumorosità nella banda di frequenza compresa fra 6 kHz e 16 kHz che non è associata esclusivamente a fenomeni di detonazione ma che può avere altre origini. In questi casi è assolutamente necessario impedire eccessive riduzioni dell’anticipo di accensione per il cilindro che è non interessato esclusivamente da fenomeni detonanti ma anche da rumorosità di altra origine per garantire l’integrità del motore a combustione interna. However, it has been experimentally verified that there may be cases in which a noise is detected in the frequency band between 6 kHz and 16 kHz which is not exclusively associated with knocking phenomena but which may have other origins. In these cases it is absolutely necessary to prevent excessive reductions in the ignition advance for the cylinder which is not only affected by detonating phenomena but also by noise of other sources to ensure the integrity of the internal combustion engine.

DESCRIZIONE DELLA INVENZIONE DESCRIPTION OF THE INVENTION

Scopo della presente invenzione è fornire un metodo per il controllo dei fenomeni di detonazione in un motore a combustione interna, il quale metodo di controllo sia privo degli inconvenienti sopra descritti e, in particolare, sia di facile ed economica implementazione. The object of the present invention is to provide a method for controlling knocking phenomena in an internal combustion engine, which control method is free of the drawbacks described above and, in particular, is easy and economical to implement.

Secondo la presente invenzione viene fornito un metodo per il controllo dei fenomeni di detonazione in un motore a combustione interna secondo quanto rivendicato dalle rivendicazioni allegate. According to the present invention there is provided a method for controlling the knocking phenomena in an internal combustion engine as claimed in the attached claims.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

La presente invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui: The present invention will now be described with reference to the attached drawings, which illustrate a non-limiting example of embodiment, in which:

- la figura 1 è una vista schematica di un motore a combustione interna provvisto di una unità di controllo che implementa il metodo per il controllo dei fenomeni di detonazione oggetto della presente invenzione; e Figure 1 is a schematic view of an internal combustion engine provided with a control unit which implements the method for controlling the knocking phenomena of the present invention; And

- la figura 2 è una vista schematica di un cilindro del motore a combustione interna della figura 1. FORME DI ATTUAZIONE PREFERITE DELL’INVENZIONE - Figure 2 is a schematic view of a cylinder of the internal combustion engine of Figure 1. PREFERRED IMPLEMENTATION FORMS OF THE INVENTION

Nella figura 1, con il numero 1 è indicato nel suo complesso un motore a combustione interna ad accensione comandata comprendente quattro cilindri 2 disposti in linea. Ciascun cilindro 2 alloggia un rispettivo pistone 3 meccanicamente collegato mediante una biella ad un albero 4 motore per trasmettere all’albero 4 motore stesso la forza generata dalla combustione all’interno del cilindro 2. In Figure 1, the number 1 indicates as a whole an internal combustion engine with controlled ignition comprising four cylinders 2 arranged in line. Each cylinder 2 houses a respective piston 3 mechanically connected by a connecting rod to a crankshaft 4 to transmit the force generated by combustion inside the cylinder 2 to the crankshaft 4 itself.

Secondo quanto illustrato nella figura 2, il motore 1 a combustione interna comprende un collettore 5 di aspirazione che è collegato a ciascun cilindro 2 mediante due valvole 6 di aspirazione (solo una delle quali è illustrata nella figura 2) e riceve aria fresca (cioè aria proveniente dall’ambiente esterno) attraverso una valvola 7 a farfalla mobile tra una posizione di chiusura ed una posizione di massima apertura. Inoltre, il motore 1 a combustione interna comprende un collettore 8 di scarico che è collegato a ciascun cilindro 2 mediante due valvole 9 di scarico (solo una delle quali è illustrata nella figura 2) che confluisce in un condotto di emissione (non illustrato) per emettere i gas prodotti dalla combustione nell’atmosfera. As illustrated in Figure 2, the internal combustion engine 1 comprises an intake manifold 5 which is connected to each cylinder 2 by means of two intake valves 6 (only one of which is illustrated in Figure 2) and receives fresh air (i.e. air coming from the external environment) through a butterfly valve 7 movable between a closed position and a maximum opening position. Furthermore, the internal combustion engine 1 comprises an exhaust manifold 8 which is connected to each cylinder 2 by means of two exhaust valves 9 (only one of which is shown in Figure 2) which flows into an emission duct (not shown) for emit combustion gases into the atmosphere.

La posizione di ciascuna valvola 9 di scarico viene direttamente controllata da un albero 10 a camme che riceve il moto dell’albero 4 motore; invece, la posizione delle valvole 6 di aspirazione viene controllata da un dispositivo 11 di controllo di apertura valvole che comanda le valvole 6 di aspirazione gestendone angolo di apertura ed alzata in modo da controllare la coppia erogata mediante le valvole 6 di aspirazione. Il dispositivo 11 di controllo di apertura valvole utilizza un tradizionale albero 12 a camme che riceve il moto dell’albero 4 motore e per ciascuna valvola 6 di aspirazione comprende un attuatore 13 idraulico elettrocontrollato (cioè controllato mediante una elettrovalvola), il quale è interposto tra uno stelo della valvola 6 di aspirazione e l’albero 12 a camme. Pilotando opportunamente ciascun attuatore 13 idraulico è possibile regolare il moto trasmesso dall’albero 12 a camme allo stelo della valvola 6 di aspirazione e quindi è possibile regolare l’effettiva alzata della valvola 6 di aspirazione. Quindi, l’azione del dispositivo 11 di controllo permette di variare per ciascun cilindro 2 e ad ogni ciclo motore l’effettiva alzata di ciascuna valvola 6 di aspirazione in modo indipendente dalle altre valvole 6 di aspirazione. The position of each exhaust valve 9 is directly controlled by a camshaft 10 which receives the motion of the crankshaft 4; on the other hand, the position of the intake valves 6 is controlled by a valve opening control device 11 which controls the intake valves 6 by managing their opening angle and lift so as to control the torque delivered by the intake valves 6. The valve opening control device 11 uses a traditional camshaft 12 which receives the motion of the crankshaft 4 and for each intake valve 6 comprises an electro-controlled hydraulic actuator 13 (i.e. controlled by means of a solenoid valve), which is interposed between a stem of the intake valve 6 and the camshaft 12. By appropriately piloting each hydraulic actuator 13 it is possible to adjust the motion transmitted by the cam shaft 12 to the stem of the intake valve 6 and therefore it is possible to adjust the effective lift of the intake valve 6. Therefore, the action of the control device 11 allows to vary for each cylinder 2 and at each engine cycle the actual lift of each intake valve 6 independently of the other intake valves 6.

Per ciascun cilindro 2 è previsto un corrispondente iniettore 14; secondo la forma di attuazione illustrata nella figura 2, l’iniezione è di tipo indiretto e quindi ciascun iniettore 14 è disposto a monte del cilindro 2 in un condotto di aspirazione che collega il collettore 5 di aspirazione al cilindro 2. Secondo una alternativa forma di attuazione non illustrata, l’iniezione è di tipo diretto e quindi ciascun iniettore 14 è parzialmente disposto all’interno del cilindro 2. A corresponding injector 14 is provided for each cylinder 2; according to the embodiment illustrated in Figure 2, the injection is of the indirect type and therefore each injector 14 is arranged upstream of the cylinder 2 in an intake duct which connects the intake manifold 5 to the cylinder 2. According to an alternative form of embodiment not shown, the injection is of the direct type and therefore each injector 14 is partially arranged inside the cylinder 2.

Inoltre, ciascun cilindro 2 comprende una candela 15, la quale è disposta attraverso il cielo del cilindro 2 in posizione centrale tra le valvole 5 di aspirazione e le valvole 9 di scarico e viene ciclicamente attivata per determinare l’accensione dei gas compressi all’interno del cilindro 2 al termine di ciascuna fase di compressione. Furthermore, each cylinder 2 comprises a spark plug 15, which is arranged through the cylinder top 2 in a central position between the intake valves 5 and the exhaust valves 9 and is cyclically activated to cause the ignition of the compressed gases inside. of cylinder 2 at the end of each compression stage.

Il motore 1 comprende una unità 16 di controllo, la quale sovraintende al funzionamento del motore 1 a combustione e, tra le altre cose, pilota le candele 15 per determinare l’accensione dei gas compressi all’interno di ciascun cilindro 2. L’unità 16 di controllo comprende una memoria 17, in cui vengono memorizzate una serie di mappe che forniscono i valori di pilotaggio delle candele 15 in funzione del punto motore corrente (individuato dal numero di giri e dal carico); in particolare, per ciascuna candela 15 (cioè per ciascun cilindro 2) le mappe memorizzate nella memoria 17 forniscono un anticipo o una correzione di anticipo di accensione standard da applicare in funzione del diverso punto motore esplorato. The engine 1 comprises a control unit 16, which supervises the operation of the combustion engine 1 and, among other things, drives the spark plugs 15 to determine the ignition of the compressed gases inside each cylinder 2. The unit Control 16 comprises a memory 17, in which a series of maps are stored which provide the driving values of the spark plugs 15 as a function of the current engine point (identified by the number of revolutions and by the load); in particular, for each spark plug 15 (ie for each cylinder 2) the maps stored in the memory 17 provide a standard ignition advance or correction to be applied according to the different engine point explored.

In particolare, è prevista una mappa per ciascuno dei cilindri 2 presentante un numero di celle variabili in funzione dei punti motore individuati dal regime di rotazione (rpm) e dal carico (load). In particular, a map is provided for each of the cylinders 2 presenting a number of cells which vary according to the engine points identified by the speed of rotation (rpm) and by the load (load).

Come noto la detonazione è una forma di combustione anomala che può creare danni ai componenti del motore a combustione interna e ne peggiora le prestazioni in termini di potenza e consumo. I fenomeni di detonazione sono legati alle caratteristiche del combustibile in uso nel motore a combustione interna e ad alcuni parametri di progetto e di funzionamento del motore a combustione interna. Le onde di pressione anomale che si creano con la detonazione, vanno ad eccitare le frequenze di risonanza della camera di combustione e lo spettro del segnale di pressione presenta, in corrispondenza delle frequenze di risonanza, delle ampiezze che aumentano con l’aumentare della detonazione. Tipicamente le frequenze di risonanza della camera di combustione che vengono eccitate sono 8 kHz, 12kHz e 14 kHz. As is known, detonation is a form of anomalous combustion that can damage the components of the internal combustion engine and worsen its performance in terms of power and consumption. Knocking phenomena are linked to the characteristics of the fuel used in the internal combustion engine and to some design and operating parameters of the internal combustion engine. The anomalous pressure waves that are created with the detonation, excite the resonance frequencies of the combustion chamber and the spectrum of the pressure signal presents, in correspondence with the resonance frequencies, amplitudes that increase with the increase of the detonation. Typically the resonant frequencies of the combustion chamber that are excited are 8 kHz, 12kHz and 14 kHz.

Viene di seguito descritta la modalità di controllo della detonazione nel motore 1 a combustione interna che è implementata dalla unità 16 di controllo. The knock control mode in the internal combustion engine 1 which is implemented by the control unit 16 is described below.

La modalità di controllo della detonazione che è implementata dalla unità 16 di controllo prevede di fornire una indicazione dell’intensità del fenomeno di detonazione nel motore 1 a combustione interna attraverso un opportuno trattamento di un segnale proveniente da almeno un sensore 18 di detonazione connesso alla unità 16 di controllo. The knock control mode which is implemented by the control unit 16 provides for providing an indication of the intensity of the knock phenomenon in the internal combustion engine 1 through suitable processing of a signal from at least one knock sensor 18 connected to the unit. 16 control.

Secondo una preferita variante, il sensore 18 di detonazione è un accelerometro 18, disposto sul basamento in una posizione affacciata ed in prossimità dei cilindri 2. According to a preferred variant, the knock sensor 18 is an accelerometer 18, arranged on the base in a position facing and in proximity to the cylinders 2.

Innanzitutto, il metodo prevede di definire per il sensore 18 di detonazione in una fase preliminare di settaggio e messa a punto, delle finestre angolari associate ai quattro cilindri 2 per il riconoscimento di eventuali detonazioni. Come noto, il ciclo completo di combustione è realizzato dalla successione di quattro fasi al termine delle quali sono stati completati due giri dell’albero 4 motore esplorando un angolo pari a 720°. Con riferimento ad un sistema ad iniezione diretta, durante la fase di aspirazione e/o la successiva fase di compressione e/o la successiva fase di espansione viene iniettato combustibile nella camera di combustione del cilindro 2 e nella fase di espansione o nella parte finale della precedente fase di compressione, gli elettrodi di una candela provocano una scintilla che accende la miscela di aria e combustibile all’interno del cilindro 2 dando inizio alla combustione vera e propria che produce un aumento di temperatura e pressione. All’interno della unità 16 di controllo sono quindi memorizzati delle finestre angolari associate ai quattro cilindri 2 per il riconoscimento di eventuali fenomeni detonanti. In particolare, all’interno della unità 16 di controllo sono memorizzati il valore iniziale e la durata della finestra angolare associata a ciascuno dei quattro cilindri 2 in cui riconoscere eventuali detonazioni. First of all, the method provides for the definition of angular windows associated with the four cylinders 2 for the detonation sensor 18 in a preliminary setting and tuning step for recognizing any knocks. As is known, the complete combustion cycle is achieved by the succession of four phases at the end of which two revolutions of the crankshaft 4 have been completed exploring an angle equal to 720 °. With reference to a direct injection system, during the intake phase and / or the subsequent compression phase and / or the subsequent expansion phase, fuel is injected into the combustion chamber of cylinder 2 and in the expansion phase or in the final part of the previous compression phase, the electrodes of a spark plug cause a spark which ignites the mixture of air and fuel inside the cylinder 2, starting the actual combustion which produces an increase in temperature and pressure. Angular windows associated with the four cylinders 2 are therefore stored inside the control unit 16 for the recognition of any detonating phenomena. In particular, the initial value and duration of the angular window associated with each of the four cylinders 2 in which to recognize any knocks are stored inside the control unit 16.

Inoltre, il metodo prevede di definire in una fase preliminare di settaggio e messa a punto, per il sensore 18 di detonazione delle bande di frequenza associate ai quattro cilindri 2 per il riconoscimento di eventuali fenomeni detonanti. In particolare, all’interno della unità 16 di controllo per il sensore 18 di detonazione sono memorizzati il valore minimo ed il valore massimo della banda di frequenza associata a ciascuno dei quattro cilindri 2 in cui riconoscere eventuali fenomeni detonanti. Tipicamente, la banda di frequenza associata a ciascuno dei quattro cilindri 2 in cui rilevare fenomeni di detonazione è compresa fra 6 kHz e 16 kHz; poiché le frequenze di risonanza della camera di combustione che vengono eccitate in caso di fenomeni detonanti sono 8 kHz, 12kHz e 14 kHz, una banda di frequenza compresa fra 6 kHz e 16 kHz consente di rilevare con una buona affidabilità tutti gli eventi detonanti e contestualmente eliminare il rumore di fondo non imputabile ad eventi detonanti. Furthermore, the method provides for defining in a preliminary setting and tuning step, for the knock sensor 18, the frequency bands associated with the four cylinders 2 for the recognition of any knocking phenomena. In particular, the minimum and maximum values of the frequency band associated with each of the four cylinders 2 in which to recognize any detonating phenomena are stored inside the control unit 16 for the knock sensor 18. Typically, the frequency band associated with each of the four cylinders 2 in which detonation phenomena are detected is comprised between 6 kHz and 16 kHz; since the resonance frequencies of the combustion chamber that are excited in the event of detonating phenomena are 8 kHz, 12kHz and 14 kHz, a frequency band between 6 kHz and 16 kHz allows all detonating events to be detected with good reliability and at the same time eliminate background noise not attributable to detonating events.

Il segnale proveniente dal sensore 18 di detonazione viene opportunamente trattato dalla unità 16 di controllo e, nel caso in cui vengano rilevati eventi detonanti per un certo cilindro 2, l’unità 16 di controllo è configurata per realizzare diversi tipi di intervento per limitare la detonazione nel cilindro 2 in cui è stato rilevato l’evento detonante: ridurre l’anticipo di accensione a partire dal ciclo di combustione successivo al ciclo di combustione in cui è stata osservata una detonazione e/o diminuire la massa di aria aspirata dal cilindro 2 stesso a partire dal ciclo di combustione successivo al ciclo di combustione in cui è stata determinata la presenza di una detonazione eccessiva agendo sul dispositivo 11 di controllo di apertura valvole che comanda le valvole 6 di aspirazione del cilindro 2 (riducendo la densità della carica nel cilindro 2 si riduce l’energia sviluppata e si allontana la probabilità di detonazione) e contestualmente realizzando una analoga diminuzione della massa del carburante iniettato nel cilindro 2 in modo tale da non variare il rapporto aria/carburante che deve rimanere pari ad un valore desiderato; oppure ancora entrambi gli interventi appena descritti, ecc. The signal coming from the detonation sensor 18 is suitably treated by the control unit 16 and, in the event that detonating events are detected for a certain cylinder 2, the control unit 16 is configured to carry out different types of intervention to limit the detonation. in cylinder 2 in which the detonating event was detected: reduce the ignition advance starting from the combustion cycle following the combustion cycle in which a detonation was observed and / or decrease the mass of air sucked in by the cylinder 2 itself starting from the combustion cycle following the combustion cycle in which the presence of excessive knocking was determined by acting on the valve opening control device 11 which controls the intake valves 6 of cylinder 2 (reducing the charge density in cylinder 2 the energy developed is reduced and the probability of detonation is removed) and at the same time realizing a similar decrease in the mass of the fuel injected into the cylinder 2 so as not to vary the air / fuel ratio which must remain equal to a desired value; or both of the interventions just described, etc.

Nel caso in cui vengano rilevati fenomeni di detonazione e l’unità 16 di controllo riduca l’anticipo di accensione a partire dal ciclo di combustione successivo al ciclo di combustione in cui è stata osservata una detonazione per il cilindro 2 interessato, l’unità 16 di controllo è predisposta per aggiornare la mappa che fornisce i valori di pilotaggio o di correzione del pilotaggio delle candele 15 in funzione del punto motore per il cilindro 2 interessato dalla detonazione; in particolare, per ciascuna candela 15 (cioè per ciascun cilindro 2) la mappa memorizzata nella memoria 17 fornisce un valore aggiornato dell’anticipo o della correzione di anticipo di accensione. In the event that knocking phenomena are detected and the control unit 16 reduces the ignition advance starting from the combustion cycle following the combustion cycle in which a knock has been observed for the cylinder 2 concerned, the unit 16 control is arranged to update the map which provides the piloting or correction values of the piloting of the spark plugs 15 as a function of the engine point for the cylinder 2 affected by the knock; in particular, for each spark plug 15 (ie for each cylinder 2) the map stored in the memory 17 provides an updated value of the advance or the ignition advance correction.

Si è verificato sperimentalmente che possono verificarsi dei casi in cui viene rilevata una rumorosità nella banda di frequenza compresa fra 6 kHz e 16 kHz che non è però associata esclusivamente a fenomeni di detonazione. Nel caso in cui vengano rilevati fenomeni di detonazione, viene quindi attuata una strategia che consente di impedire eccessive riduzioni dell’anticipo di accensione per i cilindri 2 che non sono interessati esclusivamente da fenomeni detonanti ma anche da rumorosità di altra origine. It has been experimentally verified that there may be cases in which a noise is detected in the frequency band between 6 kHz and 16 kHz which is not however exclusively associated with knocking phenomena. In the event that detonation phenomena are detected, a strategy is then implemented that allows to prevent excessive reductions in the ignition advance for cylinders 2 which are not only affected by detonating phenomena but also by noise of other sources.

Una volta determinato l’anticipo di accensione attuato dal cilindro 2 interessato da fenomeni detonanti, la strategia prevede in particolare le seguente fasi: Once the ignition advance implemented by cylinder 2 affected by detonating phenomena has been determined, the strategy includes in particular the following phases:

- calcolare un valore di riferimento dell’anticipo di accensione attuato dai cilindri 2 non interessati da fenomeni detonanti uguale all’anticipo di accensione medio attuato dai cilindri 2 non interessati da fenomeni detonanti; e - calculate a reference value of the ignition advance implemented by cylinders 2 not affected by detonating phenomena equal to the average ignition advance implemented by cylinders 2 not affected by detonating phenomena; And

- confrontare l’anticipo di accensione medio attuato dai cilindri 2 non interessati da fenomeni detonanti con l’anticipo di accensione attuato dal cilindro 2 interessato da fenomeni detonanti. - compare the average ignition advance implemented by cylinders 2 not affected by detonating phenomena with the ignition advance implemented by cylinder 2 affected by detonating phenomena.

Nel caso in cui, la differenza fra l’anticipo di accensione medio attuato dai cilindri 2 non interessati da fenomeni detonanti e l’anticipo di accensione attuato dal cilindro 2 interessato da fenomeni detonanti sia negativa o positiva, ma minore di un valore TV1di soglia, allora la rumorosità rilevata dal sensore 18 di detonazione è effettivamente imputabile esclusivamente ad eventi detonanti. In questo caso, l’unità 16 di controllo è configurata per riconoscere l’insorgere di fenomeni di detonazione per il cilindro 2 interessato e per realizzare i diversi tipi di intervento per limitare la detonazione nel cilindro 2 in cui è stato rilevato l’evento detonante descritti nella trattazione che precede. If the difference between the average ignition advance implemented by the cylinders 2 not affected by detonating phenomena and the ignition advance performed by the cylinder 2 affected by detonating phenomena is negative or positive, but less than a threshold value TV1, then the noise detected by the detonation sensor 18 is actually attributable exclusively to detonating events. In this case, the control unit 16 is configured to recognize the occurrence of knocking phenomena for the cylinder 2 concerned and to carry out the different types of intervention to limit the knocking in the cylinder 2 in which the knocking event was detected. described in the discussion above.

Nel caso in cui, la differenza fra l’anticipo di accensione medio attuato dai cilindri 2 non interessati da fenomeni detonanti e l’anticipo di accensione attuato dal cilindro 2 interessato da fenomeni detonanti sia positiva e maggiore del valore TV1di soglia allora la rumorosità rilevata dal sensore 18 di detonazione non è imputabile esclusivamente ad eventi detonanti. If the difference between the average ignition advance implemented by the cylinders 2 not affected by detonating phenomena and the ignition advance implemented by the cylinder 2 affected by detonating phenomena is positive and greater than the threshold value TV1, then the noise detected by the knock sensor 18 is not exclusively attributable to knocking events.

Alternativamente, una volta determinato l’anticipo di accensione attuato dal cilindro 2 interessato da fenomeni detonanti, la strategia prevede in particolare le seguente fasi: Alternatively, once the ignition advance implemented by the cylinder 2 affected by detonating phenomena has been determined, the strategy provides in particular the following phases:

- calcolare un valore di riferimento dell’anticipo di accensione attuato dai cilindri 2 non interessati da fenomeni detonanti uguale all’anticipo di accensione maggiore fra quelli attuati dai cilindri 2 non interessati da fenomeni detonanti; e - calculate a reference value of the ignition advance implemented by cylinders 2 not affected by detonating phenomena equal to the ignition advance greater than those implemented by cylinders 2 not affected by detonating phenomena; And

- confrontare l’anticipo di accensione maggiore fra quelli attuati dai cilindri 2 non interessati da fenomeni detonanti con l’anticipo di accensione attuato dal cilindro 2 interessato da fenomeni detonanti. - compare the greater ignition advance among those implemented by cylinders 2 not affected by detonating phenomena with the ignition advance implemented by cylinder 2 affected by detonating phenomena.

Nel caso in cui, la differenza fra l’anticipo di accensione maggiore fra quelli attuati dai cilindri 2 non interessati da fenomeni detonanti e l’anticipo di accensione attuato dal cilindro 2 interessato da fenomeni detonanti sia negativa o positiva, ma minore di un valore TV1di soglia allora la rumorosità rilevata dal sensore 18 di detonazione è effettivamente imputabile esclusivamente ad eventi detonanti. In questo caso, l’unità 16 di controllo è configurata per riconoscere l’insorgere di fenomeni di detonazione per il cilindro 2 interessato e per realizzare i diversi tipi di intervento per limitare la detonazione nel cilindro 2 in cui è stato rilevato l’evento detonante descritti nella trattazione che precede. In the event that the difference between the ignition advance greater between those implemented by the cylinders 2 not affected by detonating phenomena and the ignition advance implemented by the cylinder 2 affected by detonating phenomena is negative or positive, but less than a value TV1di then the noise level detected by the knock sensor 18 is actually attributable exclusively to knocking events. In this case, the control unit 16 is configured to recognize the occurrence of knocking phenomena for the cylinder 2 concerned and to carry out the different types of intervention to limit the knocking in the cylinder 2 in which the knocking event was detected. described in the discussion above.

Nel caso in cui, la differenza fra l’anticipo di accensione maggiore fra quelli attuati dai cilindri 2 non interessati da fenomeni detonanti e l’anticipo di accensione attuato dal cilindro 2 interessato da fenomeni detonanti sia positiva e maggiore del valore TV1di soglia allora la rumorosità rilevata dal sensore 18 di detonazione non è imputabile esclusivamente ad eventi detonanti. If the difference between the ignition advance greater between those implemented by the cylinders 2 not affected by detonating phenomena and the ignition advance implemented by the cylinder 2 affected by detonating phenomena is positive and greater than the threshold value TV1, then the noise detected by the detonation sensor 18 is not exclusively attributable to detonating events.

Nel caso in cui la rumorosità rilevata dal sensore 18 di detonazione non sia imputabile esclusivamente ad eventi detonanti, l’unità 16 di controllo è predisposta per attuare una strategia in grado di preservare l’integrità del motore 1 a combustione interna evitando di ridurre l’anticipo di accensione ove non necessario. In the event that the noise detected by the knock sensor 18 is not exclusively attributable to detonating events, the control unit 16 is designed to implement a strategy capable of preserving the integrity of the internal combustion engine 1 avoiding reducing the ignition advance where not necessary.

In particolare, secondo una preferita variante, la strategia attuata dalla unità 16 di controllo prevede di limitare l’anticipo di accensione attuabile dal cilindro 2 interessato da fenomeni detonanti. In particolare, l’anticipo di accensione attuabile dal cilindro 2 interessato da fenomeni detonanti è saturato ad un valore LV1limite che è variabile in funzione di alcuni parametri, quali ad esempio il punto motore (individuato dal numero di giri e dal carico) e la temperatura del liquido di raffreddamento. Chiaramente il valore LV1limite, è minore dell’anticipo di accensione attuabile dai cilindri 2 non interessati da fenomeni detonanti. Inoltre, secondo una preferita variante, il valore LV1limite è diverso da zero per tenere conto degli eventuali fenomeni detonanti che possono essere nascosti nella rumorosità rilevata dal sensore 18 di detonazione. In particular, according to a preferred variant, the strategy implemented by the control unit 16 provides for limiting the ignition advance that can be implemented by the cylinder 2 affected by detonating phenomena. In particular, the ignition advance that can be implemented by the cylinder 2 affected by detonating phenomena is saturated at a value LV1limit which is variable according to some parameters, such as for example the engine point (identified by the number of revolutions and the load) and the temperature. of the coolant. Clearly the LV1limit value is less than the ignition advance that can be implemented by cylinders 2 not affected by detonating phenomena. Furthermore, according to a preferred variant, the LV1limit value is different from zero to take into account any detonating phenomena which may be hidden in the noise detected by the knock sensor 18.

Secondo una ulteriore preferita variante, la strategia attuata dalla unità 16 di controllo prevede di impedire l’aggiornamento della mappa che fornisce i valori di pilotaggio o di correzione del pilotaggio delle candele 15 in funzione del punto motore per il cilindro 2 interessato. In altre parole, non è possibile degradare ulteriormente l’anticipo di accensione attuato dal cilindro 2 interessato rispetto all’anticipo di accensione attuato durante il ciclo di combustione in cui è avvenuto il riconoscimento della rumorosità. According to a further preferred variant, the strategy implemented by the control unit 16 provides for preventing the updating of the map which provides the piloting or correction values of the piloting of the spark plugs 15 as a function of the engine point for the cylinder 2 concerned. In other words, it is not possible to further degrade the ignition advance implemented by the affected cylinder 2 compared to the ignition advance implemented during the combustion cycle in which the noise was recognized.

Si è verificato sperimentalmente che è frequente che un solo cilindro 2 alla volta possa non essere interessato esclusivamente da fenomeni detonanti ma anche da rumorosità di altra origine nella banda di frequenza compresa fra 6 kHz e 16 kHz. Pertanto, nel caso in cui venga riconosciuto che un determinato cilindro 2 non sia interessato esclusivamente da fenomeni detonanti ma anche da rumorosità di altra origine nella banda di frequenza compresa fra 6 kHz e 16 kHz, l’unità 16 di controllo è configurata per riconoscere che l’eventuale rumorosità rilevata dal sensore 18 di detonazione per i rimanenti cilindri 2 è effettivamente imputabile esclusivamente ad eventi detonanti e di conseguenza, per limitare la detonazione nel cilindro 2 in cui è stato rilevato l’evento detonante descritti nella trattazione che precede. It has been experimentally verified that it is frequent that only one cylinder 2 at a time may not be affected exclusively by detonating phenomena but also by noise of other origins in the frequency band between 6 kHz and 16 kHz. Therefore, in the case in which it is recognized that a certain cylinder 2 is not affected exclusively by detonating phenomena but also by noise of other origin in the frequency band between 6 kHz and 16 kHz, the control unit 16 is configured to recognize that any noise detected by the detonation sensor 18 for the remaining cylinders 2 is actually attributable exclusively to detonating events and consequently, to limit the detonation in the cylinder 2 in which the detonating event described in the preceding discussion was detected.

Inoltre, secondo una preferita variante, la strategia sopra descritta che consente di impedire eccessive riduzioni dell’anticipo di accensione per i cilindri 2 che sono non sono interessati esclusivamente da fenomeni detonanti ma anche da rumorosità di altra origine viene attuata fino allo spegnimento del motore 1 a combustione interna. Furthermore, according to a preferred variant, the strategy described above which allows to prevent excessive reductions in the ignition advance for the cylinders 2 which are not only affected by detonating phenomena but also by noise of other origins is carried out until the engine 1 is switched off. internal combustion.

Ad ogni riavvio del motore 1 a combustione interna potrebbe non essere interessato esclusivamente da fenomeni detonanti ma anche da rumorosità di altra origine, un cilindro 2 diverso da quello interessato al ciclo di funzionamento precedente. Per questo motivo, ad ogni nuovo ciclo di funzionamento del motore 1 a combustione interna, l’unità 16 di controllo è configurata per consentire di riconoscere l’insorgere di fenomeni detonanti per un qualsiasi cilindro 2 e, di conseguenza, per consentire l’aggiornamento di qualsiasi mappa che fornisce i valori di pilotaggio o di correzione del pilotaggio delle candele 15 in funzione del punto motore per i cilindri 2. Each time the internal combustion engine 1 is restarted, a cylinder 2 different from the one involved in the previous operating cycle could be affected not only by detonating phenomena but also by noise of another origin. For this reason, at each new operating cycle of the internal combustion engine 1, the control unit 16 is configured to allow recognizing the occurrence of detonating phenomena for any cylinder 2 and, consequently, to allow updating. of any map which provides the piloting or correction values of the piloting of the spark plugs 15 as a function of the engine point for the cylinders 2.

Il sopra descritto metodo di controllo della detonazione presenta numerosi vantaggi. The knock control method described above has numerous advantages.

In primo luogo, la modalità di controllo sopra descritta è di semplice ed economica implementazione in una normale unità 16 di controllo di un motore 1 a combustione interna ed impegna una modesta capacità di calcolo della unità 16 di controllo; inoltre, non prevede nemmeno l’installazione di componenti aggiuntivi (quali ad esempio sensori) nel motore 1 a combustione interna. In the first place, the control mode described above is simple and economical to implement in a normal control unit 16 of an internal combustion engine 1 and requires a modest computing capacity of the control unit 16; moreover, it does not even provide for the installation of additional components (such as sensors) in the internal combustion engine 1.

Inoltre, il sopra descritto metodo di controllo della detonazione permette di riconoscere in modo efficace l’insorgere dei fenomeni di detonazione e mantenere sotto controllo la detonazione nei vari cilindri 2 senza effetti negativi rilevanti sul rendimento termodinamico delle combustioni. Furthermore, the aforementioned detonation control method allows to effectively recognize the onset of detonation phenomena and keep the detonation under control in the various cylinders 2 without significant negative effects on the thermodynamic efficiency of the combustion.

Claims

CLAIMS 1.- Method for controlling knocking phenomena in an internal combustion engine (1) equipped with a number of cylinders (2) and at least one knocking sensor (18); the method involves: acquiring the signal from said knock sensor (18); process the signal from the knock sensor (18) to recognize the onset of knocking phenomena for each of the cylinders (2); And in case of excessive detonation in a cylinder (2), reduce the value of the ignition advance implemented for that cylinder (2); the method is characterized by the fact that the phase of processing the signal from the knock sensor (18) to recognize the occurrence of knocking phenomena for each of the cylinders (2) includes the sub-phases of: defining a frequency band, in particular between 6 kHz and 16 kHz, in which detonating events occurring for the cylinders (2) are detected and the background noise from the signal coming from the detonation sensor (18) to be eliminated; in the event that the onset of detonating phenomena is recognized for a cylinder (2), calculate a reference value of the ignition advance; compare the difference between the reference value of the ignition advance and the ignition advance implemented by the cylinder (2) affected by detonating phenomena with a first threshold value (TV1); And in the event that said difference is positive and greater than the first threshold value (TV1), limit the ignition advance that can be implemented by the cylinder (2) affected by detonating phenomena.

2.- Method according to Claim 1, in which the ignition advance that can be carried out by the cylinder (2) affected by detonating phenomena is saturated at a variable limit value (LV1) depending on some parameters, such as for example the engine point, identified the number of revolutions and the load and the temperature of the coolant.

3.- Method according to claim 1 or 2, in which the ignition advance that can be implemented by the cylinder (2) affected by detonating phenomena is saturated at a limit value (LV1) other than zero to take into account any detonating phenomena.

4.- Method according to one of the preceding claims, in which the ignition advance that can be implemented by the cylinder (2) affected by detonating phenomena is saturated at a value (LV1) lower than the ignition advance that can be implemented by the cylinders (2) not affected from detonating phenomena.

5. Method according to one of the preceding claims and comprising the further steps of: initializing a map for each of the cylinders (2) which provides an advance or a standard ignition advance correction to be applied according to the different engine point explored; update, during normal operation of the internal combustion engine (1), the values of the advance or the standard ignition advance correction to be applied according to the different engine point explored; and if the difference between the reference value of the ignition advance and the ignition advance implemented by the cylinder (2) affected by detonating phenomena is positive and greater than the first threshold value (TV1), prevent the update of the map associated with the cylinder (2) affected by detonating events. 6.- Method according to one of the previous claims, in which the reference value of the ignition advance is equal to the average ignition advance implemented by the cylinders (2) not affected by detonating phenomena. 7.- Method according to one of the preceding claims, in which the reference value of the ignition advance is equal to the greater value of the ignition advances implemented by the cylinders (2) not affected by detonating phenomena.