1.7.1 Возможности применения датчика ионизации для контроля и регулирования процесса сгорания ТВС в цилиндре двигателя.
Многочисленные исследования выявили аномально высокую концентрацию заряженных частиц во фронте пламени углеводородных топлив [6, 38, 122]. В исследованиях [6, 47] по изучению ионизации в различных зонах горения, показано, что максимум ионизации не соответствует максимуму температуры.
Данный факт объясняется, так называемой, Chemi-ионизацией во фронте пламени, т.е. выделением значительного количества электронов при образовании промежуточных продуктов сгорания углеводородного топлива. Т.е. с помощью явления ионизации в пламени углеводородных топлив возможно определение положения зоны химических реакций. Например, исследования Арави- на, Иноземцева, Соколика, Семенова и др. [38, 74, 122] в области изучения электропроводности пламени в условиях сферической бомбы и ДВС показали, что ионный ток приобретает резкий скачок в момент соприкосновения фронта пламени с электродами ионизационного зонда и падает практически до нуля, несмотря на дальнейшее повышение температуры и давления в камере сгорания.Сравнительная дешевизна метода и возможность применения на транспортных двигателях постоянно привлекают внимание исследователей, что находит отражение в современных публикациях. Исследования в области использования ионизационных датчиков для контроля процесса сгорания в цилиндре ДВС проводят ведущие мировые производители, такие как BOSCH, DELPHI, MECEL, Mitsubishi Electric Corp. и др [13, 17, 25, 35].
Известны диагностические методы, использующие свечу зажигания как датчик ионизации [36, 126]. Аналоговая обработка сигналов с таких датчиков позволяет достаточно точно определять пропуски зажигания. Однако подобная методология не пытается использовать богатую информацию о процессе сгорания, заложенную в характере изменения ионного тока в КС.
В связи с этим, следующим шагом в использовании явления ионизации для контроля и диагностики сгорания в массовом производстве является анализ оцифрованного сигнала с датчика ионного тока [16, 24]. Для реализации алгоритмов оптимального управления и разработки новых электронных компонентов систем управления двигателем необходимо более глубокое понимание и разработка математических моделей, учитывающих влияние водорода на скорость распространения пламени и характеристику тепловыделения, необходимо получать информацию о процессе сгорания в различных зонах камеры сгорания. [109] Показана перспективность этого направления и возможность применения датчиков ионизации на действующих бензиновых двигателях без существенных изменений в их конструкции. [137]