СПОСОБ КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ СЖИГАНИЕМ ТОПЛИВА В ПОРШНЕВОМ ДВИГАТЕЛЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
FUEL COMBUSTION MONITORING AND CONTROL METHOD IN PISTON-TYPE ENGINE, AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Изобретение относится к системам контроля и управления процессами воспламенения и сгорания топлива, конкретно к системам контроля и управления процесса сгорания углеводородного топлива в камерах сгорания ДВС.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ контроля и управления сгоранием топлива путем измерения и сравнения с эталонным значением ионного тока в пламени и регулирования подачи топлива, причем измерение и сравнение между собой величин ионного тока производят в зоне завершения сгорания топлива, поддерживая отношение величины измеренного ионного тока к величине ионного тока при коэффициенте избытка воздуха α, равном единице, в диапазоне 0,6-0,75. Ионизационный датчик содержит два изолированных друг от друга электрода, одним из которых является камера сгорания двигателя, причем с целью измерения ионного тока в зоне завершения сгорания топлива второй электрод, изолированный от камеры сгорания металлический стержень, устанавливается в наиболее удаленной от свечи зажигания зоне камеры сгорания (патент РФ №2309334, F23N 5/12, дата публикации 27.10.2007, патентообладатель Тольяттинский государственный университет).
Недостаток известного технического решения заключается в том, что кпд при сгорании топлива относительно низко.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является повышение кпд при работе двигателя.
Технический результат заключается в повышении эксплуатационных характеристик.
Технический результат достигается тем, что в способе контроля и управления сжигания топлива в поршневом двигателе, включающем в себя регистрацию высоковольтного сигнала с электродов свечи зажигания, момента появления, существования и исчезновения сигнала ионного тока на отдельном электроде ионизационного датчика, проводят сравнение времени появления, существования и исчезновения ионного тока на отдельном электроде, вычисляют скорость распространения в основной и заключительной фазах сгорания делением расстояния от свечи зажигания на промежуток времени от искрового разряда на электродах свечи зажигания до возникновения или исчезновения ионного тока на отдельном электроде или путем деления расстояния между изолированными электродами на время существования ионного тока на отдельном электроде, а интенсивность протекания скоростей химических реакций сгорания определяют сравнением величины ионного тока при работе двигателя на любом составе топливовоздушной смеси с величиной ионного тока при работе на стехиометрическом составе топливовоздушной смеси.
Устройство для контроля и управления сжиганием топлива в поршневом двигателе, включающее полость изменяемого объема цилиндра, поршень, головку цилиндра с установленной в нее свечой зажигания и комплексом ионизационных датчиков, одним из электродов которого является корпус двигателя, имеет комплекс ионизационных датчиков, который содержит не менее восьми изолированных от деталей корпуса двигателей электродов, расположенных по окружности на расстоянии, диаметрально противоположном друг другу в изделии, которое также служит прокладкой между головкой цилиндра и корпусом двигателя.
Конструкция заявляемого технического решения показана на чертежах, где на:
фиг.1 показано устройство для контроля и управления сжиганием топлива в поршневом двигателе, вид сверху;
фиг.2 показано устройство для контроля и управления сжиганием топлива в поршневом двигателе, в разрезе.
Заявляемое техническое решение может быть реализовано в конструкции устройства для контроля и управления сжиганием топлива в поршневом двигателе, включающем цилиндр 1, поршень 2, форсунку 3, свечку зажигания 4, ионизационные датчики 5, корпус двигателя 6, прокладку 7, электронный блок управления 8.
Устройство для контроля и управления сжиганием топлива в поршневом двигателе устроено следующим образом.
Ионизационные датчики 5 в количестве не менее шести, содержащие несколько изолированных друг от друга электродов, один из которых, отрицательный, - окантовка прокладки 7 головки блока цилиндра 1 (корпус двигателя 6), другие, положительные, - изолированные от корпуса двигателя металлические стержни (ионизационные датчики 5), устанавливаются в прокладку 7 головки блока цилиндра 1 по окружности таким образом, что ионизационные датчики 5 находятся на диаметрально противоположном расстоянии друг от друга.
Устройство для контроля и управления сжиганием топлива в поршневом двигателе работает следующим образом.
В электронный блок управления 8 ДВС закладывается «эталонный» сигнал, который для различных скоростных и нагрузочных режимах различен. Данный «эталонный» сигнал соответствует работе ДВС при минимальной токсичности отработавших газов и наилучшей топливной экономичности. Протекание процесса сгорания регистрируется ионизационными датчиками 5, а информационным параметром является величина средней скорости распространения фронта пламени, изменение которой влечет за собой изменение процесса сгорания. В процессе сгорания фронт пламени, достигнув положительного электрода - металлического стержня (ионизационные датчики 5), замыкает электрическую цепь между электродами ионизационного датчика 5, окантовкой прокладки 7 головки блока цилиндра 1 (корпус двигателя 6) и металлическими стержнями (ионизационные датчики 5), в которой появляется ионный ток. Зарегистрированный ионизационным датчиком 5 сигнал обрабатывается электронным блоком управления 8 и сравнивается с «эталонным» для данного скоростного и нагрузочного режима сигналом. Если зарегистрированный сигнал отклоняется от «эталонного» в большую сторону, электронный блок управления 8 подает команду исполнительному механизму (топливная форсунка 3) на увеличение длительности подачи топлива. Далее происходит подача топлива и вновь зарегистрированный сигнал сравнивается с «эталонным». В случае если зарегистрированный сигнал отклоняется от «эталонного» в меньшую сторону, электронный блок управления 8 подает команду форсунке 3 на уменьшение длительности подачи топлива. Затем происходит подача топлива и вновь зарегистрированный сигнал сравнивается с «эталонным».
Таким образом, применение изобретения позволяет повысить эффективность работы двигателя.