Eliminowanie spalania detonacyjnego w celu zwiększenia sprawności użytkowej
Systemy sterowania nowoczesnymi silnikami samochodowymi o zapłonie iskrowym są projektowane z myślą o ciągłym dostrajaniu czasu i kąta generacji iskry w celu maksymalizacji osiągów mocy i oszczędzania paliwa. Jednakże samoczynny zapłon mieszanki powietrza i paliwa może wystąpić przed zainicjowaną przez iskrę falą uderzeniową, zakłócając cykl spalania. Takie nienormalne detonacyjne spalanie, szerzej znane jako stukanie w silniku, może spowodować bardzo silne impulsy ciśnienia, niszczące tłoki i pierścienie w silniku. Wyniki niedawno przeprowadzonych eksperymentów oraz symulacji modelowania kinetycznego procesu zapłonu iskrowego dały nowy pogląd na to, jak samozapłon jest inicjowany i jak zależy od parametrów silnika i paliwa. Ostatecznym celem wysiłków badawczych projektu MINKNOCK jest wyjaśnienie, które parametry są najważniejsze, aby można było lepiej sterować przyszłymi pracami na rzecz możliwego łagodzenia problemów. Można nawet stwierdzić, że mechanizmy cieplne, przepływowe i chemiczne mogą być opanowane i kontrolowane w celu zapewnienia szybkiego uwalniania energii i minimalizowania niebezpieczeństwa uszkodzenia silnika. W tym celu w laboratoriach Consiglio Nazionale delle Ricerche zastosowano nowoczesne bezinwazyjne i tworzące obrazy ilościowe techniki diagnostyczne na optycznie widocznym silniku o zapłonie iskrowym. W celu wizualizacji wnętrza prototypu głowicy silnika Zetec-SE Sigma do wykonania cylindra silnika użyto materiałów przeźroczystych ale odpornych na naprężenia cieplne. Wyposażony w nowoczesny układ wielopunktowego wtrysku paliwa (PFI) silnik był sterowany przez elastyczny elektroniczny sterownik, zapewniający optymalny przebieg spalania. Tworzenie obrazu i analiza chemiluminescencyjna od nadfioletu po zakres widzialny były przeprowadzane jednocześnie w celu badania przemian w mgle i płomieniu z dużą rozdzielczością czasową i przestrzenną. W tym procesie dowiedziono, że rodniki HCO i OH były dogodnymi narzędziami do badania reakcji zachodzących w komorze spalania a tym samym do wykrywania początku samozapłonu. Stwierdzenie równomiernego rozkładu ich stężenia w komorze spalania pozwoliło upewnić się, że zależy ono od własności paliwa a nie od warunków pracy. Na tej podstawie wykrywanie spalania detonacyjnego w silniku i sterowanie czasem zapłonu w celu powodowania pracy silnika na progu samozapłonu zapewnia optymalne zużycie paliwa przez silniki o zapłonie iskrowym.
