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2021 | OriginalPaper | Buchkapitel

Two-Stage 0D/1D Knock Model to Predict the Knock Boundary of SI Engines

verfasst von : Marco Hess, Michael Grill, Michael Bargende, André Casal Kulzer

Erschienen in: 21. Internationales Stuttgarter Symposium

Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden

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Abstract

SI engines are typically designed to operate at the knock boundary, as engine knock limits their efficiency and thus further reduction of CO2 emissions. To consider this phenomenon in an engine process simulation, a precise knock model is needed. First, since auto-ignitions precede knocking events, the introduced 0D/1D knock model predicts when the unburnt mixture auto-ignites. For this, the model considers the two-stage auto-ignition of gasoline fuels, which occurs at specific boundary conditions, by calculating two Livengood-Wu-integrals. The model’s auto-ignition prediction is validated against measurement data of a single cylinder engine covering almost 3 000 knocking single working cycles at broadly varied operating conditions.
To determine the operating conditions where the knock boundary is reached, the newly developed knock criterion considers the state of pre-reactions of the unburnt mixture before the start of combustion. For its validation, simulations were performed to compare the point where 50% of the mass is burned (MFB50) of each simulated operating point to the MFB50 of the corresponding measured average working cycle at the knock boundary. Though the introduced criterion is calibrated at only two operating points, this new knock model predicts the MFB50 at the knock boundary at broad variations of operating conditions very precisely with a mean deviation of 1.55°CA, helping to improve the development of SI engines in 0D/1D simulation. Furthermore, a three-parameter-approach to model the knock frequency is introduced.

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Literatur
1.
Zurück zum Zitat Heywood, J.B.: Internal Combustion Engine Fundamentals. McGraw-Hill, Inc., New York (1988) Heywood, J.B.: Internal Combustion Engine Fundamentals. McGraw-Hill, Inc., New York (1988)
2.
Zurück zum Zitat Kleinschmidt, W.: Selbstzündung im Klopfgrenzbereich von Serienmotoren. Klopfregelung für Ottomotoren II, 1–21 (2006) Kleinschmidt, W.: Selbstzündung im Klopfgrenzbereich von Serienmotoren. Klopfregelung für Ottomotoren II, 1–21 (2006)
7.
Zurück zum Zitat Cai, L., Fandakov, A., Mally, M., Ramalingam, A., et al.: Knock with EGR at full load. Final Report on FVV Project 6301, H1144, Research Association for Combustion Engines e.V. (FVV), Frankfurt a. M. (2017) Cai, L., Fandakov, A., Mally, M., Ramalingam, A., et al.: Knock with EGR at full load. Final Report on FVV Project 6301, H1144, Research Association for Combustion Engines e.V. (FVV), Frankfurt a. M. (2017)
9.
Zurück zum Zitat Weisser, G.A.: Modelling of Combustion and Nitric Oxide Formation for Medium-Speed DI Diesel Engines: A Comparative Evaluation of Zero- and Three-Dimensional Approaches. Ph.D. thesis, Swiss Federal Institute of Technology in Zurich ETHZ (2001) Weisser, G.A.: Modelling of Combustion and Nitric Oxide Formation for Medium-Speed DI Diesel Engines: A Comparative Evaluation of Zero- and Three-Dimensional Approaches. Ph.D. thesis, Swiss Federal Institute of Technology in Zurich ETHZ (2001)
11.
16.
Zurück zum Zitat Schmid, A., Grill, M., Berner, H.-J., Bargende, M.: Ein neuer Ansatz zur Vorhersage des ottomotorischen Klopfens. In: Ottomotorisches Klopfen-irreguläre Verbrennung, pp. 256–277 (2010) Schmid, A., Grill, M., Berner, H.-J., Bargende, M.: Ein neuer Ansatz zur Vorhersage des ottomotorischen Klopfens. In: Ottomotorisches Klopfen-irreguläre Verbrennung, pp. 256–277 (2010)
Metadaten
Titel
Two-Stage 0D/1D Knock Model to Predict the Knock Boundary of SI Engines
verfasst von
Marco Hess
Michael Grill
Michael Bargende
André Casal Kulzer
Copyright-Jahr
2021
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-658-33466-6_37

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