DESARROLLO DE UN MÉTODO NO INVASIVO PARA DETECCIÓN DE KNOCK EN MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA DE ENCENDIDO POR COMPRESIÓN EN OPERACIÓN DUAL

Abstract

El objetivo de esta investigación es desarrollar un método no invasivo para la detección de “knock” en motores de encendido por compresión (EC) en operación dual basado en el análisis de la vibración estructural del motor. El “knock” es un fenómeno de combustión anormal indeseado que puede causar problemas mecánicos y pérdida de rendimiento. El uso de combustibles alternativos en motores EC puede inducir “knock” debido a la ignición prematura del combustible sustituto, por ello es necesario disponer de una herramienta para detectarlo. Se realizaron varios ensayos experimentales para caracterizar la vibración estructural de un motor Diesel Perkins Prima M80T para identificar la componente de la vibración estructural que es sensible al “knock”. Posteriormente se realizaron ensayos operando bajo distintas condiciones de carga, velocidad de rotación y aporte energético de los combustibles sustitutos (hidrógeno y GLP), de modo de registrar la vibración estructural del motor operando con combustión anormal y “knock”. Se estudiaron las técnicas de procesamiento de señales más utilizadas en la literatura, seleccionando el filtro de banda, la transformada de Fourier, la transformada de Fourier de corto tiempo y la transformada wavelet continua para el análisis de la vibración estructural. A partir de ellas se propusieron seis métricas de intensidad de “knock” (IK) para caracterizar la vibración de cada ciclo de combustión, seleccionando la métrica denominada “máximo absoluto de la vibración filtrada” (IKbpf,m) por su menor sensibilidad a la velocidad de rotación. Luego se evaluaron tres índices de “knock” para caracterizar un modo de operación, seleccionando el índice denominado “desviación ponderada respecto a la referencia” (DPr) por su menor sensibilidad a la operación con carga parcial y su capacidad de detectar “knock” incipiente. A partir de los resultados se concluyó que un modo de operación presenta “knock” si el índice DPr > 5 [-]. Este criterio es válido para distintos niveles de carga, velocidad de rotación y combustible sustituto.