RU2087886C1 - Method testing detonation in internal combustion engines - Google Patents
Method testing detonation in internal combustion engines Download PDFInfo
- Publication number
- RU2087886C1 RU2087886C1 RU94038776A RU94038776A RU2087886C1 RU 2087886 C1 RU2087886 C1 RU 2087886C1 RU 94038776 A RU94038776 A RU 94038776A RU 94038776 A RU94038776 A RU 94038776A RU 2087886 C1 RU2087886 C1 RU 2087886C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- detonation
- internal combustion
- combustion engines
- voltage
- measurement
- Prior art date
Links
Landscapes
- Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области контроля детонации в двигателях внутреннего сгорания (ДВС) с искровым зажиганием и может быть использовано при регулировке ДВС в стационарных условиях и в процессе ремонта и эксплуатации. The invention relates to the field of knock control in internal combustion engines (ICE) with spark ignition and can be used to adjust the engine in stationary conditions and during repair and maintenance.
При работе ДВС в напряженных режимах при определенных условиях возникает детонация [1, 2] резко снижающая мощность и угрожающая в дальнейшем прогаром поршня и разрушением двигателя, с другой стороны, режим работы вблизи порога детонации наиболее эффективен по мощности и экономичности, поэтому поиски способов и устройств, решающих задачу контроля появления и определения интенсивности детонации, начатые еще в 30-е годы, продолжаются до сих пор. When the internal combustion engine operates in high-voltage conditions under certain conditions, detonation occurs [1, 2], which sharply reduces power and threatens further burnout of the piston and engine destruction; on the other hand, the operation mode near the detonation threshold is most effective in terms of power and economy, therefore, searching for methods and devices , solving the problem of controlling the appearance and determining the detonation intensity, begun back in the 30s, continues to this day.
Известные способы контроля детонации в ДВС можно разделить на несколько групп: механические (игла Миджлея); пьезоэлектрические [3] электроакустические [4, 5] ионизационные [6, 7]
Большинство известных способов контроля детонации используют специальные датчики, расположенные на головках цилиндров ДВС, либо вводимые внутрь них, что требует отдельных специальных отверстий.Known methods for controlling detonation in internal combustion engines can be divided into several groups: mechanical (Midgeley needle); piezoelectric [3] electroacoustic [4, 5] ionization [6, 7]
Most of the known methods of knock control use special sensors located on the cylinder heads of the internal combustion engine, or introduced into them, which requires separate special holes.
К другим недостаткам известных способов можно отнести следующее: механические способы архаичны ввиду их малой чувствительности. Для электроакустических способов характерны помехи от посадки клапанов и от детонации в других цилиндрах многоцилиндрового двигателя. Такие же помехи возникают и в пьезоэлектрических способах. Other disadvantages of the known methods include the following: mechanical methods are archaic due to their low sensitivity. Electro-acoustic methods are characterized by interference from valve seating and from detonation in other cylinders of a multi-cylinder engine. The same interference occurs in piezoelectric methods.
Известен способ контроля детонации путем измерения ионизационного тока, возникающего в цепи датчика с приходом пламени к ионизационному датчику, вводимому в камеру сгорания (КС) каждого цилиндра. Ионизационный датчик соединен с источником питания и с измерительной схемой, регулирующей возникновение детонации [7]
Известный способ [7] обеспечивает достаточно высокую чувствительность измерений, однако этот вариант ионизационного контроля детонации также требует сверления дополнительного отверстия под датчик в каждой камере сгорания.A known method of controlling detonation by measuring the ionization current occurring in the sensor circuit with the arrival of the flame to the ionization sensor introduced into the combustion chamber (CS) of each cylinder. The ionization sensor is connected to a power source and to a measuring circuit that controls the occurrence of detonation [7]
The known method [7] provides a sufficiently high measurement sensitivity, however, this option of ionization control of detonation also requires drilling an additional hole for the sensor in each combustion chamber.
Наиболее близким к предлагаемому способу является способ контроля детонации в ДВС с принудительным зажиганием путем измерения ионизационного тока, протекающего через свечу зажигания, соединенную через высоковольтное сопротивление с дополнительным источником питания и последовательно с ним с измерительным сопротивлением, при этом в качестве дополнительного источника питания используют громоздкую батарею напряжением 500 В, а в качестве измерительного сопротивления низкоомное сопротивление [8]
Известный способ [8] позволяет избежать необходимости сверления специального дополнительного отверстия для датчика и обеспечивает достаточную чувствительность измерений, но при этом необходимо использовать громоздкую высоковольтную батарею и низкоомное измерительное сопротивление, что не позволяет достичь тем не менее оптимального соотношения полезный сигнал/помеха от искры.Closest to the proposed method is a method for controlling detonation in internal combustion engines with positive ignition by measuring the ionization current flowing through the spark plug connected through a high voltage resistance to an additional power source and in series with the measuring resistance, while a bulky battery is used as an additional power source voltage of 500 V, and as a measuring resistance low resistance [8]
The known method [8] avoids the need for drilling a special additional hole for the sensor and provides sufficient measurement sensitivity, but it is necessary to use a bulky high-voltage battery and low resistance measuring resistance, which nevertheless does not allow to achieve an optimal ratio of useful signal / interference from a spark.
Задачей предлагаемого изобретения является создание способа контроля детонации в ДВС, который сочетал бы высокую чувствительность измерений с отсутствием необходимости использования громоздкой высоковольтной батареи в качестве источника питания ионизационного тока и позволил бы значительно улучшить соотношение полезный сигнал/помеха от искры зажигания. The objective of the invention is to provide a method for controlling detonation in an internal combustion engine, which would combine high measurement sensitivity with no need to use a bulky high-voltage battery as an ionization current power source and would significantly improve the useful signal / noise ratio from an ignition spark.
Решение поставленной задачи достигается предлагаемым способом контроля детонации в двигателях внутреннего сгорания с принудительным зажиганием путем измерения ионизационного тока, протекающего через свечу зажигания, соединенную через высоковольтное сопротивление с дополнительным источником питания и последовательно с ним с измерительным сопротивлением, в котором дополнительный источник питания и измерительное сопротивление шунтируют стабилитроном, напряжение стабилизации которого превышает электродвижущую силу дополнительного источника питания, причем в качестве измерительного сопротивления используют высокоомное сопротивление. The solution to this problem is achieved by the proposed method of detonation control in internal combustion engines with positive ignition by measuring the ionization current flowing through the spark plug connected through a high voltage resistance to an additional power source and in series with a measuring resistance, in which an additional power source and measuring resistance are shunted Zener diode, the stabilization voltage of which exceeds the electromotive force power source, and high-resistance resistance is used as a measuring resistance.
Дополнительный источник питания и измерительное сопротивление можно шунтировать неоновой лампой или динистором, или тиристором. An additional power source and measuring resistance can be bypassed with a neon lamp or dinistor, or thyristor.
Использование в предлагаемом способе свечи зажигания одновременно как зонда и как источника зажигания требует выполнения двух противоречащих друг другу условий: защиты питающей батареи (Б) (см. схему на чертеже), выходного измерительного сопротивления (Rи), а также последующих цепей, обрабатывающих полученный сигнал, от искрового пробоя, с одной стороны, и подачи на свечу зажигания, так как она является одновременно и датчиком напряжения батареи Б порядка 10 В с другой.The use of the spark plug in the proposed method simultaneously as a probe and as an ignition source requires the fulfillment of two conflicting conditions: protection of the supply battery (B) (see diagram in the drawing), output measuring resistance (R and ), as well as subsequent circuits processing the resulting the signal from the spark breakdown, on the one hand, and the supply to the spark plug, since it is also a battery voltage sensor B of the order of 10 V on the other.
В известном способе [8] получить допустимую величину помехи от искры (u1) на измерительном сопротивлении Ru удается, лишь выполнив условие Ru < Rb. При Uискры 20000 В и u1 10 В получаем: При протекании ионизационного тока добавляется сопротивление ионизационного промежутка в свече (Ri), тогда величина сигнала ионизации (u) будет равно а отношение полезный сигнал/помеха равно: т. е. для удаления этого отношения в известном способе имеется только одна возможность увеличение напряжения дополнительного источника питания E. При E 500 В [8] отношение u/u1 в известном способе равно 0,0125.In the known method [8], it is possible to obtain an allowable amount of interference from a spark (u 1 ) at the measuring resistance R u only by fulfilling the condition R u <R b . With U sparks of 20,000 V and u 1 10 V we get: When the ionization current flows, the resistance of the ionization gap in the candle (R i ) is added, then the value of the ionization signal (u) will be equal to and the ratio of the useful signal / interference equally: that is, to remove this ratio in the known method there is only one possibility of increasing the voltage of the additional power source E. At E 500 V [8], the ratio u / u 1 in the known method is 0.0125.
В предлагаемом способе поставленная задача решается другим путем. In the proposed method, the task is solved in another way.
Из литературы известно использование диодов для ограничения импульсов, например [9] но выполнить оба указанных выше требования с помощью высоковольтных столбов или диодов, или малоинерционных переключателей затруднительно и в последнем случае небезопасно для аппаратуры. При малых значениях приложенного напряжения и высоковольтные столбы, и вакуумные диоды обладают чрезвычайно высоким сопротивлением и не будут пропускать необходимое напряжение на датчик. It is known from the literature that diodes are used to limit pulses, for example [9], but it is difficult to fulfill both of the above requirements using high-voltage poles or diodes or low-inertia switches, and in the latter case it is unsafe for the equipment. At low values of the applied voltage, both the high voltage poles and vacuum diodes have extremely high resistance and will not pass the necessary voltage to the sensor.
В предлагаемом способе проблема решается заменой диода высоковольтным сопротивлением и стабилизатором (или неоновой лампой). Возможно использование и других пороговых ограничителей, например динистора или тиристора. In the proposed method, the problem is solved by replacing the diode with a high voltage resistance and a stabilizer (or a neon lamp). You can use other threshold limiters, such as dinistor or thyristor.
Такая замена позволяет не только ограничить помеху искры, но и приложить к свече напряжение батареи Б, чтобы обеспечить ток ионизации и выделение его сигнала на измерительном сопротивлении при детонации. Назначение стабилитрона (или других пороговых элементов) работать отпертым диодом в момент подачи искры и быть запертым диодом (т.е. высокоомным сопротивлением) после ее окончания, чтобы не шунтировать свечу-зонд при подаче на нее питающего напряжения от батареи Б (около 10 В). Напряжение стабилизации стабилитрона Uст должно превышать электродвижущую силу батареи Б. При этом u1=Uст.Such a replacement allows not only to limit the interference of the spark, but also to apply the voltage of the battery B to the candle to ensure the ionization current and the isolation of its signal at the measuring resistance during detonation. The purpose of the zener diode (or other threshold elements) is to work with the unlocked diode at the moment of spark supply and be locked by the diode (i.e. high resistance) after it ends so as not to shunt the probe plug when the voltage B from the battery B is applied to it (about 10 V ) The stabilization voltage of the Zener diode U st should exceed the electromotive force of the battery B. Moreover, u 1 = U st .
При напряжении стабилизации стабилитрона равном 10 В и напряжении питающей батареи Б 9 В отношение полезный сигнал/помеха от искры будет равно
т. е. по сравнению с известным способом [8] получим увеличение этого отношения в 4 раза при использовании несравнимо меньшего по напряжению и габаритам дополнительного источника питания Б.When the stabilization voltage of the zener diode is 10 V and the voltage of the supply battery B 9 V, the ratio of the useful signal / noise from the spark will be
that is, compared with the known method [8], we obtain an increase in this ratio by 4 times when using an incomparably smaller additional voltage source B. in terms of voltage and dimensions.
На чертеже приведены три части (I, II, III) общей схемы, используемой в предлагаемом способе. Части I и II позволяют получить ионизационный сигнал, характеризующий состояние продуктов горения в КС двигателя нормальное или детонационное от свечи зажигания. The drawing shows three parts (I, II, III) of the general scheme used in the proposed method. Parts I and II make it possible to obtain an ionization signal characterizing the state of combustion products in the engine CS normal or detonation from the spark plug.
Не упомянутые ранее обозначения: Пр прерыватель, Р распределитель искры по цилиндрам, КЗ катушка зажигания, 1, 2, 3, 4 свечи в КС четырехцилиндрового двигателя, П переключатель, подключающий часть II схемы к одной из КС двигателя, Т тумблер, включающий питание свечи-зонда от батареи Б. Notation previously mentioned: Pr interrupter, P spark distributor for cylinders, short circuit ignition coil, 1, 2, 3, 4 spark plugs in the four-cylinder engine CS, P switch connecting part II of the circuit to one of the engine CS, T toggle switch that turns on the plug power probe from battery B.
Предлагаемый способ осуществляют следующим образом. The proposed method is as follows.
Часть II схемы подключают переключателем П к КС исследуемого цилиндра работающего двигателя. Замыкают тумблер Т. Part II of the circuit is connected by a switch P to the CS of the investigated cylinder of the working engine. Toggle switch T.
По условиям процесса в ДВС через свечу зажигания до 50 раз в секунду (при числе оборотов до 6000 1/мин) проходит искровой разряд напряжением в максимуме до 30-40 кВ, продолжительностью 0,5-2,5 мс [10] после которого через несколько миллисекунд возникает очаг горения с ионизацией продуктов сгорания. При зажигании благодаря введению в электрическую измерительную схему части II высоковольтного сопротивления Rв (порядка сотен килоом) лишь небольшая (менее 1% ) доля энергии искры ответвляется в эту измерительную схему и почти вся замыкается через стабилитрон, что приводит к тому, что лишь малая часть этой доли (много менее миллионной доли энергии искры) проходит через батарею Б и измерительное сопротивление Rи в регистрирующую часть схемы (III) в виде помехи, легко устраняемой ею. Этим выполняется требование защиты измерительной цепи от искрового разряда. Второе требование питание свечи-зонда, выполняется тем, что свеча через Rв соединена с батареей питания Б. Возникающий при горении топливной смеси ток ионизации порядка микроампер течет от плюса батареи Б через Rв, ионизованный газ в зазоре свечи Ri, резистор Rи к минусу батареи. Падение напряжения на Rи от тока ионизации дает полезный сигнал, содержащий в случае детонации детонационные колебания, используемые далее для контроля детонации.According to the process conditions in the internal combustion engine, through the spark plug up to 50 times per second (at a speed of up to 6000 1 / min) a spark discharge with a maximum voltage of 30–40 kV passes for a duration of 0.5–2.5 ms [10] after which a few milliseconds there is a burning center with the ionization of combustion products. When ignition by introducing into electrical measuring circuit part II high resistance R in (of the order of hundreds of kilo-ohms), only a small (less than 1%) proportion of the energy spark branches in the measuring circuit and almost all closed through the zener diode, with the result that only a small part of this fraction (much less than a millionth of the spark energy) passes through the battery B and the measuring resistance R and into the recording part of the circuit (III) in the form of interference, easily eliminated by it. This fulfills the requirement of protecting the measuring circuit from spark discharge. The second requirement is the supply of the candle probe, the fact that the candle through R in is connected to the battery B. The ionization current arising during the combustion of the fuel mixture of the order of microamperes flows from the plus of the battery B through R c , the ionized gas in the gap of the candle R i , the resistor R and to the minus of the battery. The voltage drop across R and from the ionization current gives a useful signal containing, in the case of detonation, detonation vibrations, which are used later to control detonation.
Литература
1. Б.Льюис, Г. Эльбе. Горение, пламя и взрывы в газах. М. Мир, 1968, с. 544.Literature
1. B. Lewis, G. Elbe. Burning, flame and gas explosions. M. Mir, 1968, p. 544.
2. А. С. Соколик. Самовоспламенение, пламя и детонация в газах. М. АН СССР, 1960, с. 244, 234, 389. 2. A. S. Sokolik. Self-ignition, flame and detonation in gases. M. Academy of Sciences of the USSR, 1960, p. 244, 234, 389.
3. А. П. Усачев. Пьезокварцевый индикатор детонации. ТВФ, 1946, N 2, с. 15. 3. A.P. Usachev. Piezo-quartz knock indicator. TVF, 1946, N 2, p. 15.
4. А.С.Соколик, А.И.Соколик, Б.К.Шапиро, М.И.Родман. ТВФ, 1947, N 5. 4. A.S. Sokolik, A.I. Sokolik, B.K. Shapiro, M.I. Rodman. TVF, 1947, N 5.
5. М.И.Родман, Е.С.Семенов. Устройство для регистрации детонации в ДВС. Авт. св. N 79149, кл. G 01 L 23/08, 1947. 5. M.I. Rodman, E.S. Semenov. Device for detecting detonation in ICE. Auth. St. N 79149, cl. G 01 L 23/08, 1947.
6. Таусс, Герлахер и Дрексель. Сб. ДВС, т. III. Под. ред. С.Н.Васильева, 1987, с. 153. 6. Tauss, Gerlacher and Drexel. Sat ICE, t. III. Under. ed. S.N. Vasilieva, 1987, p. 153.
7. Л.А.Гуссак, Е.С.Семенов, Н.Г.Артемов, В.П.Зудин. Выяснение возможности применения ионизационной аппаратуры для определения начального момента, места возникновения, интенсивности и частоты детонации в ДВС. Отчет по теме N 70001112, И.ХФ АН СССР, 1974. 7. L.A. Gussak, E.S. Semenov, N.G. Artemov, V.P. Zudin. Clarification of the possibility of using ionization equipment to determine the initial moment, place of occurrence, intensity and frequency of detonation in ICE. Report on the topic N 70001112, I.KhF AN SSSR, 1974.
8. Заявка ФРГ N 2507286, кл. F 02 P 11/06, 1978. 8. Application of Germany N 2507286, cl. F 02 P 11/06, 1978.
9. В.В. Гусев. Формирование импульсов. М. Воениздат, 1958, с.27. 9. V.V. Gusev. Impulse formation. M. Military Publishing House, 1958, p. 27.
10. А. Х.Синельников. Электроника в автомобиле. М. Радио и связь, с. 7, 21, 39. 10. A. Kh. Sinelnikov. Electronics in the car. M. Radio and communications, p. 7, 21, 39.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94038776A RU2087886C1 (en) | 1994-09-28 | 1994-09-28 | Method testing detonation in internal combustion engines |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94038776A RU2087886C1 (en) | 1994-09-28 | 1994-09-28 | Method testing detonation in internal combustion engines |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU94038776A RU94038776A (en) | 1997-04-20 |
RU2087886C1 true RU2087886C1 (en) | 1997-08-20 |
Family
ID=20161762
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU94038776A RU2087886C1 (en) | 1994-09-28 | 1994-09-28 | Method testing detonation in internal combustion engines |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2087886C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8302462B2 (en) | 2007-09-03 | 2012-11-06 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Knock determination device and knock determination method for internal combustion engine |
-
1994
- 1994-09-28 RU RU94038776A patent/RU2087886C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Заявка ФРГ N 2507286, кл. F 02 P 11/06, 1978. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8302462B2 (en) | 2007-09-03 | 2012-11-06 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Knock determination device and knock determination method for internal combustion engine |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU94038776A (en) | 1997-04-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10190564B2 (en) | Method for actuating a spark gap | |
US5758629A (en) | Electronic ignition system for internal combustion engines and method for controlling the system | |
EP0513995B1 (en) | A misfire detector for use in internal combustion engine | |
JP3523542B2 (en) | Misfire detection device for internal combustion engine | |
DE3922128A1 (en) | IGNITION DEVICE FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES | |
JP2597126B2 (en) | Method and apparatus for generating ignition spark in an internal combustion engine | |
US2125035A (en) | Electric ignition system and sparking plug for internal combustion engines | |
US4613789A (en) | Spark plug with capacitor spark discharge | |
US4556040A (en) | Distributorless ignition system for multi-cylinder internal combustion engine with misfire suppression | |
MX2011002524A (en) | Device for measuring the ionization current in a radiofrequency ignition system for an internal combustion engine. | |
JP2001506721A (en) | Ignition device with ion current measurement device | |
RU2087886C1 (en) | Method testing detonation in internal combustion engines | |
RU97121502A (en) | INDUCTIVE IGNITION DEVICE | |
KR19990014943A (en) | Induction lighting device | |
FR2603339A1 (en) | DEVICE FOR DETECTING COMBUSTION ABNORMALITY IN A CYLINDER OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH CONTROLLED IGNITION | |
US6018986A (en) | Method for carrying out an ionic current measurement in a combustion engine using a lean fuel mixture | |
RU2190911C2 (en) | Ignition system | |
RU2287080C1 (en) | Ignition system of internal combustion engine | |
US2779898A (en) | Starting device for internal combustion engines | |
RU2120690C1 (en) | Spark plug cap | |
SU1667185A1 (en) | Device for ignition of air-fuel mixture | |
RU2044153C1 (en) | Method and device for treating fuel-air mixture in carburetor internal combustion engine | |
JP3068267B2 (en) | Ignition device with misfire detection device for gasoline engine | |
SU1684536A1 (en) | Ignition electronic system for internal combustion engine | |
Gollin | Inductive ignition system |