Volvo Workshop Service and Repair Manuals

Knock Sensor: Description and Operation

Knock Sensor (KS) 

The function of the knock sensor (KS) is to monitor combustion knocking from the engine. Knocking may damage the engine and reduces the efficiency
of engine combustion.

If the engine control module (ECM) registers knocking from any of the cylinders, the ignition will be retarded for that cylinder at the next combustion
stage. If repeated ignition retardation does not prevent knocking, the injection period will be increased. This has a cooling effect. On turbocharged
engines the boost pressure will also be lowered, reducing the engine load.

The sensor is made up of a Piezo electrical crystal. If there is engine knock, vibrations (sound waves) spread through the cylinder block to the knock
sensor (KS). The resultant mechanical stress in the piezo electrical material in the knock sensors generates a voltage. This signal is transmitted to the
engine control module (ECM).

The signal corresponds to the frequency and amplitude of the sound waves. This allows the Engine Control Module (ECM) to determine if the engine is
knocking.

The camshaft position (CMP) sensor and engine speed (RPM) sensor are used to determine the operating cycle of the engine (which cylinder is igniting)
and thereby which cylinder is knocking.

The knock sensors (KS) are positioned on the cylinder block below the intake manifold.

The engine control module (ECM) can diagnose the knock sensors (KS).

Knock Control 

Knocking occurs in the combustion chamber when the fuel and air mixture self ignites. This can occur either before or after the spark plug has produced
an ignition spark. In both cases the gas in two or more places ignites in the combustion chamber.

This results in an extremely fast combustion process with flames from several directions. When these flames collide, the pressure in the cylinder
increases rapidly and there is a mechanical knocking sound.

If any of the cylinders knock there is a specific type of vibration in the cylinder block. These vibrations are transferred to the knock sensors (KS) which
are screwed into place in the cylinder block. The resultant mechanical stress in the piezo electrical material in the knock sensors generates a voltage. The
engine control module (ECM) can then determine which cylinder is knocking with the help of the camshaft position (CMP) sensor and the engine speed
(RPM) sensor.

The knock sensors (KS) also interpret a proportion of normal engine sound. The control module is able to recognize the vibrations which correspond to
knocking by filtering, amplifying and using software to evaluate the signal.

If the knock sensors (KS) detect knocking in the engine over a certain threshold value, the ignition timing is first retarded and then the fuel / air mixture
is enriched to eliminate knocking.