RU2247259C2 - Method of automatic determination and optimum timing of ignition of fuel-air mixture in internal combustion engine - Google Patents
Method of automatic determination and optimum timing of ignition of fuel-air mixture in internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2247259C2 RU2247259C2 RU2002101715/06A RU2002101715A RU2247259C2 RU 2247259 C2 RU2247259 C2 RU 2247259C2 RU 2002101715/06 A RU2002101715/06 A RU 2002101715/06A RU 2002101715 A RU2002101715 A RU 2002101715A RU 2247259 C2 RU2247259 C2 RU 2247259C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ignition
- fuel
- air mixture
- moment
- internal combustion
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
Abstract
Description
Изобретение относится к системам управления моментом зажигания топливовоздушной смеси в двигателе внутреннего сгорания.The invention relates to systems for controlling the moment of ignition of the air-fuel mixture in an internal combustion engine.
Из уровня техники известны способы коррекции момента зажигания, основанные на регулировании задержки начала момента зажигания относительно жестко заданного закона управления (зависимости установки угла опережения зажигания от оборотов двигателя) с помощью электронных устройств, произвольно выбирается точка начала отсчета, а затем вычислительный блок микропроцессора по сигналам различных датчиков изменяет время задержки момента зажигания, тем самым изменяя угол опережения зажигания.The prior art methods for correcting the ignition moment, based on adjusting the delay of the beginning of the ignition moment relative to a strictly defined control law (the dependence of the ignition timing on engine revolutions) using electronic devices, randomly select a reference point, and then the microprocessor computing unit according to various signals sensors changes the delay time of the ignition moment, thereby changing the ignition timing.
При этом способе оптимальный момент начала зажигания топливовоздушной смеси (ТВС) предварительно определяется на специальном стенде испытательным способом на эталонном двигателе, а полученные множественные значения начала момента зажигания реализуются на серийных двигателях механическим устройством или электронной микропроцессорной системой, в которой закон изменения угла опережения зажигания (в зависимости от разных параметров: оборотов двигателя, количества, состава и температуры топливовоздушной смеси) записывается в виде математической матрицы в памяти микропроцессора. В процессе работы двигателя микропроцессор вычисляет и устанавливает эталонный заданный момент начала зажигания в соответствии со значениями вышеперечисленных параметров, определяемыми специальными датчиками.In this method, the optimum start time for ignition of the air-fuel mixture (FA) is preliminarily determined on a special bench by a test method on a reference engine, and the multiple values obtained for the start of the moment of ignition are realized on serial engines with a mechanical device or an electronic microprocessor system in which the law of change in the ignition timing (in depending on various parameters: engine speed, quantity, composition and temperature of the air-fuel mixture) is written as mat matic matrix in the microprocessor memory. During engine operation, the microprocessor calculates and sets the reference reference ignition start time in accordance with the values of the above parameters determined by special sensors.
Недостатками указанного способа является несоответствие установки эталонного значения момента зажигания потребному, так как время горения топливовоздушной смеси зависит от давления, температуры, количества и качества топливовоздушной смеси, качества бензина на конкретном двигателе. Другими словами, существующие способы предполагают коррекцию момента зажигания топливовоздушной смеси одного двигателя относительно начальной установки момента зажигания другого эталонного двигателя.The disadvantages of this method is the mismatch of the installation of the reference value of the ignition moment to the required one, since the burning time of the air-fuel mixture depends on the pressure, temperature, quantity and quality of the air-fuel mixture, the quality of gasoline on a particular engine. In other words, existing methods involve correcting the ignition timing of the air-fuel mixture of one engine relative to the initial setting of the ignition timing of another reference engine.
Прототипом изобретения является способ борьбы с детонацией, наиболее сходный с заявляемым, при котором коррекция момента зажигания осуществляется при помощи ионизационного датчика. Суть способа заключается в коррекции момента зажигания после сравнения фактического времени прохождения фронта пламени от свечи зажигания до ионизационного датчика с заданным, при возникновении детонации это время резко уменьшается и система вводит задержку момента зажигания до исчезновения детонации двигателя (см., например, патент США №4308519, МПК F 02 B 77/08, опубл. 29.12.1981).The prototype of the invention is a method of combating detonation, the most similar to the claimed, in which the correction of the ignition moment is carried out using an ionization sensor. The essence of the method is to correct the ignition moment after comparing the actual time of passage of the flame front from the spark plug to the ionization sensor with the set one, when detonation occurs, this time decreases sharply and the system introduces a delay in the ignition moment until the engine detonation disappears (see, for example, US patent No. 4308519 IPC F 02 B 77/08, publ. 12/29/1981).
Недостатком прототипа является то, что способ применим только при наличии детонации, а также невысокая точность определения величины и знака коррекции угла опережения зажигания из-за сложности и неравномерности распространения фронта пламени в камере сгорания по причине хаотичной турбулентности топливовоздушной смеси, что приводит к большому разбросу величины коррекции угла опережения зажигания.The disadvantage of the prototype is that the method is applicable only in the presence of detonation, as well as the low accuracy of determining the magnitude and sign of the correction of the ignition timing due to the complexity and uneven propagation of the flame front in the combustion chamber due to the chaotic turbulence of the air-fuel mixture, which leads to a large spread of the magnitude correction of ignition timing.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является автоматическое определение и установка оптимального момента зажигания топливовоздушной смеси в конкретном двигателе внутреннего сгорания независимо от технического состояния двигателя, сорта топлива и внешних условий окружающей среды.The problem to which the invention is directed, is to automatically determine and set the optimum ignition timing of the air-fuel mixture in a particular internal combustion engine, regardless of the technical condition of the engine, grade of fuel and environmental conditions.
Техническим результатом изобретения является повышение КПД двигателя внутреннего сгорания за счет оптимизации рабочего процесса преобразования тепловой энергии сгоревшей топливовоздушной смеси в механическую энергию вращения коленчатого вала двигателя.The technical result of the invention is to increase the efficiency of the internal combustion engine by optimizing the working process of converting the thermal energy of the burned air-fuel mixture into the mechanical energy of rotation of the engine crankshaft.
Технический результат достигается при помощи регулирования начала момента зажигания топливовоздушной смеси по результатам окончания ее горения. При этом контролируют процесс горения топливовоздушной смеси светочувствительным датчиком пламени и после каждого цикла производят сравнение фактического и заданного времени горения всей топливовоздушной смеси. Затем производят коррекцию времени задержки момента зажигания последующего цикла. При этом начало горения топливовоздушной смеси корректируется таким образом, чтобы его окончание происходило в заданной точке, которой соответствует положение поршня 10-15° после верхней мертвой точки. При окончании процесса горения в этой точке работа, совершаемая рабочим телом (сгоревшей топливовоздушной смесью), является максимальной. Исходя из этого при использовании заявляемого способа каждый рабочий цикл двигателя внутреннего сгорания контролируется светочувствительным датчиком пламени. Начало процесса горения (оптимальный момент зажигания) в каждом последующем цикле корректируется по результату окончания процесса горения предыдущего цикла, при этом вычислительный блок микроконтроллера определяет величину и знак коррекции в зависимости от разницы фактического момента окончания процесса горения и заданного. Заявляемый способ позволяет реализовать "идеальную" теоретическую кривую закона изменения угла опережения зажигания в зависимости от оборотов двигателя.The technical result is achieved by controlling the start of the moment of ignition of the air-fuel mixture according to the results of the end of its combustion. In this case, the combustion process of the air-fuel mixture is monitored by a photosensitive flame sensor, and after each cycle, the actual and predetermined burning times of the entire air-fuel mixture are compared. Then, the delay time of the ignition moment of the next cycle is adjusted. In this case, the beginning of combustion of the air-fuel mixture is adjusted so that its end occurs at a given point, which corresponds to the position of the piston 10-15 ° after the top dead center. At the end of the combustion process at this point, the work performed by the working fluid (burnt air-fuel mixture) is maximum. Based on this, when using the proposed method, each duty cycle of the internal combustion engine is controlled by a photosensitive flame sensor. The beginning of the combustion process (the optimum ignition time) in each subsequent cycle is adjusted according to the result of the end of the combustion process of the previous cycle, while the computing unit of the microcontroller determines the magnitude and sign of the correction depending on the difference between the actual moment of completion of the combustion process and the set one. The inventive method allows to implement the "ideal" theoretical curve of the law of variation of the ignition timing depending on engine speed.
Получение технического результата изобретения возможно только при применении коррекции момента начала зажигания после сравнения фактического момента окончания процесса горения (величина переменная) и заданного момента окончания горения (величина постоянная) всей топливовоздушной смеси путем регулирования времени задержки момента зажигания вычислительным блоком микроконтроллера при контроле процесса горения светочувствительным датчиком пламени.Obtaining the technical result of the invention is possible only when applying the correction of the ignition start moment after comparing the actual moment of the end of the combustion process (variable value) and the given moment of the end of combustion (constant value) of the entire air-fuel mixture by adjusting the delay time of the ignition moment by the microcontroller’s computing unit while monitoring the combustion process by a light-sensitive sensor flame.
Новыми существенными признаками изобретения, отличающимися от аналогов и прототипов, являются:New significant features of the invention, differing from analogues and prototypes, are:
– коррекция начала момента зажигания вычислительным блоком микроконтроллера каждого последующего цикла по результатам сравнения заданного и фактического моментов окончания процесса горения всей топливовоздушной смеси в камере сгорания в предыдущем цикле вычислительным блоком микроконтроллера,- correction of the beginning of the moment of ignition by the computing unit of the microcontroller of each subsequent cycle according to the results of comparing the set and actual moments of the end of the combustion process of the entire air-fuel mixture in the combustion chamber in the previous cycle by the computing unit of the microcontroller,
– применение светочувствительного датчика пламени для контроля процесса горения.- the use of a photosensitive flame sensor to control the combustion process.
Введение новых существенных признаков позволяет автоматически устанавливать оптимальное значение момента зажигания в цилиндре двигателя вне зависимости от разброса эксплуатационных параметров двигателя (давления, температуры, количества и качества топливовоздушной смеси) и несоответствия сорта бензина, так как коррекция момента зажигания производится в конкретном цилиндре, в конкретных условиях и при сгорании конкретного сорта топлива (в то время как существующие способы предполагают коррекцию момента зажигания топливовоздушной смеси одного двигателя относительно начальной установки момента зажигания другого эталонного двигателя), то есть осуществляется "прямое управление процессом сгорания". Применение светочувствительного датчика пламени позволяет устранить неоднозначность коррекции момента зажигания, так как длительность светового потока всех горящих газов не зависит от общей картины распространения фронта пламени в камере сгорания, а лишь указывает на наличие горения или его отсутствие. Коррекция начала момента зажигания по моменту окончания сгорания ТВС предупреждает появление детонации на всех режимах работы двигателя за счет автоматического уменьшения угла опережения зажигания при малейшем сокращении времени горения ТВС от заданного.The introduction of new essential features allows you to automatically set the optimum value of the ignition moment in the engine cylinder, regardless of the variation in engine operating parameters (pressure, temperature, quantity and quality of the air-fuel mixture) and the mismatch of the type of gasoline, since the ignition moment is corrected in a specific cylinder, under specific conditions and during the combustion of a specific type of fuel (while existing methods involve the correction of the moment of ignition of a fuel-air mixture of one engine relative to the initial installation of the ignition moment of another reference engine), that is, "direct control of the combustion process" is carried out. The use of a photosensitive flame sensor eliminates the ambiguity in the correction of the ignition moment, since the duration of the light flux of all burning gases does not depend on the general pattern of the propagation of the flame front in the combustion chamber, but only indicates the presence of combustion or its absence. Correction of the start of the ignition moment at the moment of completion of the fuel assembly combustion prevents the occurrence of detonation in all engine operation modes by automatically reducing the ignition timing with the slightest reduction in the fuel assembly burning time from the set one.
Изобретение поясняется чертежами, гдеThe invention is illustrated by drawings, where
– на фиг.1 представлена схема модели микропроцессорной системы зажигания, реализующей способ автоматического определения и установки оптимального момента зажигания топливовоздушной смеси в двигателе внутреннего сгорания;- figure 1 presents a diagram of a model of a microprocessor ignition system that implements a method for automatically determining and setting the optimum ignition timing of the air-fuel mixture in an internal combustion engine;
– на фиг.2 представлена временная диаграмма работы вычислительного блока микроконтроллера системы.- figure 2 presents the timing diagram of the computing unit of the microcontroller system.
В соответствии с изобретением система содержит (см. фиг.1):In accordance with the invention, the system comprises (see figure 1):
– датчик начала отсчета времени задержки момента зажигания 1;- sensor for starting the delay time of the ignition timing 1;
– датчик заданного положения поршня (соответствует заданному моменту окончания горения ТВС) 2;- sensor for a given piston position (corresponds to a predetermined end moment of fuel assembly burning) 2;
– светочувствительный датчик пламени 3;- photosensitive flame sensor 3;
– вычислительный блок микроконтроллера 4,- the computing unit of the microcontroller 4,
– стандартный блок зажигания 5.- standard ignition unit 5.
Система работает следующим образом (см. фиг.1 и фиг.2).The system operates as follows (see figure 1 and figure 2).
В рабочем такте сжатия при прохождении поршня условно заданной точки начала отсчета "а" сигнал датчика 1 запускает в вычислительном блоке микроконтроллера 4 следующие счетчики времени:In the compression stroke during the passage of the piston of a conditionally set reference point "a", the signal of the sensor 1 starts the following time counters in the computing unit of the microcontroller 4:
– счетчик времени задержки момента зажигания 11 от начала отсчета до момента выдачи импульса напряжения Д в блок зажигания 5;- a counter of the delay time of the
– счетчик времени заданного момента окончания процесса горения;- time counter of a given moment of the end of the combustion process;
– счетчик времени фактического момента окончания процесса горения.- time counter of the actual moment of the end of the combustion process.
После отсчета счетчиком времени задержки 11 вычислительный блок микроконтроллера выдает сигнал Д в стандартный блок зажигания 5 и далее через распределитель на свечи зажигания. Происходит воспламенение топливовоздушной смеси и начинается процесс горения Г в рабочем такте двигателя.After counting by the
Вычислительный блок микроконтроллера 4 ожидает поступление сигналов от датчика заданного положения поршня (соответствующего заданному моменту окончания горения топливовоздушной смеси) 2 и от датчика фактического момента окончания горения топливовоздушной смеси 3. После поступления сигналов В и б происходит остановка соответствующих счетчиков времени, сравнение заданного и фактического моментов окончания сгорания топливовоздушной смеси, определение величины коррекции времени задержки Δτ и формирование нового времени задержки момента зажигания 11' в оперативно запоминающем устройстве вычислительного блока микроконтроллера для отсчета скорректированного времени задержки момента зажигания в последующем рабочем цикле и, следовательно, нового времени сгорания топливовоздушной смеси.The computing unit of the microcontroller 4 awaits the arrival of signals from the sensor of the preset piston position (corresponding to the specified end time of the combustion of the air-fuel mixture) 2 and from the sensor of the actual moment of completion of the combustion of the air-fuel mixture 3. After the signals B and B arrive, the corresponding time counters stop, comparing the set and actual moments the end of the combustion of the air-fuel mixture, determining the correction value for the delay time Δτ and the formation of a new delay time that plugs 11 'in the random access memory of the microcontroller unit for computing the corrected reference time retarding ignition timing in a subsequent operating cycle, and therefore, a new air-fuel mixture combustion time.
Таким образом, работа устройства сводится к непрерывному контролю и изменению (коррекции) момента начала горения (времени задержки момента зажигания в оперативно запоминающем устройстве вычислительного блока микроконтроллера) через обратную связь по моменту его окончания.Thus, the operation of the device is reduced to continuous monitoring and change (correction) of the moment of the beginning of burning (time delay of the ignition moment in the random access memory of the computing unit of the microcontroller) through feedback at the time of its completion.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002101715/06A RU2247259C2 (en) | 2002-01-17 | 2002-01-17 | Method of automatic determination and optimum timing of ignition of fuel-air mixture in internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002101715/06A RU2247259C2 (en) | 2002-01-17 | 2002-01-17 | Method of automatic determination and optimum timing of ignition of fuel-air mixture in internal combustion engine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2002101715A RU2002101715A (en) | 2003-09-10 |
RU2247259C2 true RU2247259C2 (en) | 2005-02-27 |
Family
ID=35286570
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002101715/06A RU2247259C2 (en) | 2002-01-17 | 2002-01-17 | Method of automatic determination and optimum timing of ignition of fuel-air mixture in internal combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2247259C2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2446309C2 (en) * | 2010-03-22 | 2012-03-27 | Федеральное Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Южный Федеральный Университет" | Engine ignition system |
RU2544401C2 (en) * | 2009-12-07 | 2015-03-20 | МАКЭЛИСТЭР ТЕКНОЛОДЖИЗ, ЭлЭлСи | Adaptive control system for fuel injectors and igniters |
RU2643406C2 (en) * | 2013-04-18 | 2018-02-01 | Форд Глобал Технолоджис, ЛЛК | Method of engine operation with humidity detector |
-
2002
- 2002-01-17 RU RU2002101715/06A patent/RU2247259C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2544401C2 (en) * | 2009-12-07 | 2015-03-20 | МАКЭЛИСТЭР ТЕКНОЛОДЖИЗ, ЭлЭлСи | Adaptive control system for fuel injectors and igniters |
RU2446309C2 (en) * | 2010-03-22 | 2012-03-27 | Федеральное Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Южный Федеральный Университет" | Engine ignition system |
RU2643406C2 (en) * | 2013-04-18 | 2018-02-01 | Форд Глобал Технолоджис, ЛЛК | Method of engine operation with humidity detector |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1098184B1 (en) | Preignition detecting system and method | |
EP1447654B1 (en) | Apparatus for and method of knocking index value calculation | |
EP1571331B1 (en) | Ignition timing control system for an internal combustion engine | |
US8046156B2 (en) | Control apparatus of internal combustion engine | |
EP1571332B1 (en) | Ignition timing control device for internal combustion engine | |
US7197916B2 (en) | Misfire detector using linear detection of crankshaft angular speed | |
US7870844B2 (en) | Control system and method for internal combustion engine | |
US5842456A (en) | Programmed multi-firing and duty cycling for a coil-on-plug ignition system with knock detection | |
RU2247259C2 (en) | Method of automatic determination and optimum timing of ignition of fuel-air mixture in internal combustion engine | |
JP4158720B2 (en) | Ignition timing control device for internal combustion engine | |
GB2102165A (en) | Method of controlling an internal combustion engine | |
CN108730095B (en) | Ignition control method and system of double-cylinder engine | |
KR100749272B1 (en) | Method for driving engine of car without cam sensor | |
CN110725752A (en) | Method and device for controlling an internal combustion engine | |
US20050143900A1 (en) | Method for computing an ignition angle of an internal combustion engine | |
US5692473A (en) | Burst knock prevention at high engine load | |
JPH0765558B2 (en) | Abnormal combustion detection device and combustion control device for internal combustion engine | |
JP4182914B2 (en) | Ignition timing control device for internal combustion engine | |
JP4135655B2 (en) | Ignition timing control device for internal combustion engine | |
JP2004332659A (en) | Ignition timing control device for internal combustion engine | |
JPS635589B2 (en) | ||
JP4366992B2 (en) | Ignition timing control device for internal combustion engine | |
JP4075819B2 (en) | Ignition timing control device for internal combustion engine | |
JP4182897B2 (en) | Ignition timing control device for internal combustion engine | |
SU1613672A1 (en) | Method of controlling i.c.engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120118 |