DOI: https://doi.org/10.32515/2664-262X.2025.11(42).1.213-222
Improvement of Control of the Mechatronic System of Injection of the Internal Combustion Engine of the Car
About the Authors
Dmytro Holub, Associate Professor, PhD in Technics (Candidate of Technical Sciences), Central Ukraіnian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine , e-mail: Dimchik529@gmail.com, ORCID ID: 0000-0003-4984-1161
Viktor Aulin, Professor, Doctor in Technics (Doctor of Technic Sciences), Central Ukraіnian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, e-mail: AulinVV@gmail.com, ORCID ID: 0000-0003-2737-120X
Abstract
Modern methods and technical solutions used in mechatronic fuel-air injection systems are analyzed to reduce emissions, improve dynamic characteristics and efficiency of the internal combustion engine of a car. The strengths and weaknesses of resonant, mechanical and gas turbine approaches to supercharging are considered.
Attention is paid to the pulsed method of supercharging using air-cycle valves, which has not yet been used in internal combustion engines and it is assumed that an injection system equipped with a pulse supercharging device with air-cycle valves is capable of reducing fuel consumption, reducing the content of harmful substances in exhaust gases, and increasing torque in the low and medium speed ranges for existing designs of gasoline and diesel internal combustion engines.
An integrated mathematical model has been developed that combines electrical and mechanical components, provides the possibility of numerical analysis of the dynamic properties of the electromagnetic drive, as well as modeling of the controlled object when creating methods and algorithms for the operation of the control system.
A method of controlling a high-speed electromagnetic mechanism of the resonant type has been developed, which allows ensuring the minimum anchor landing speed at a given switching time, even under conditions of external disturbing influences. A variant of creating an adaptive control system for such a mechanism without using specialized sensors to determine the position and speed of the executive body has been proposed. A feature of the approach is that the final anchor landing speed is regulated based on the analysis of the current and voltage characteristics of the electromagnetic mechanism control windings. A method for determining the initial parameters for tuning the electromagnet control algorithm is presented.
Keywords
mechatronic drive, control, internal combustion engine, injection system, electromagnetic mechanism, air-stroke valve, structural diagram
Full Text:
PDF
References
1. Aulin, V. V., Holub, D. V., & Ahaponenko, M. I. (2018). Development of criteria for improving the technical maintenance system of vehicles considering necessary diagnostic information. Mizhvuzivskyi zbirnyk "Naukovi notatky", (62), 17–20 [in Ukrainian].
2. Aulin, V. V., & Holub, D. V. (2023). Substantiation of the operational mechanism of the automotive windshield mechatronic system. Tsentralnoukrainskyi naukovyi visnyk. Tekhnichni nauky, 7(38), Part 1, 167–176 [in Ukrainian].
3. Aulin, V. V., Holub, D. V., & Zamurenko, A. S. (2023). Development of a mathematical model of a mechatronic steering module for trucks. In Improving reliability and efficiency of machines, processes, and systems: Proceedings of the V International Scientific and Practical Conference, April 19–21, 2023 (pp. 9–11). Kropyvnytskyi: CNTU [in Ukrainian].
4. Holub, D. V., & Aulin, V. V. (2024). Mathematical model for improving control quality of the automotive cabin microclimate mechatronic system. Tsentralnoukrainskyi naukovyi visnyk. Tekhnichni nauky, 9(40), Part 2, 186–197 [in Ukrainian].
5. Myhal, V. D. (2018). Intelligent systems in automotive maintenance [Monograph]. Kharkiv: Maidan [in Ukrainian].
6. Pavlenko, T. P., Shavkun, V. M., Kozlova, O. S., et al. (2019). Modern electromechatronic complexes and systems [Textbook]. Kharkiv: O. M. Beketov National University of Urban Economy in Kharkiv [in Ukrainian].
7. Gogola, R., & Kósa, A. (2014). Electronic control of fuel mixture preparation and injection in internal combustion engines. American Journal of Mechanical Engineering, 2(7), 231–238.
8. Bolton, W. (2015). Mechatronics: Electronic control systems in mechanical and electrical engineering. Harlow: Pearson.
9. Tutaj, J., & Fijałkowski, B. (2018). A new fuel-injection mechatronic control method for direct-injection internal combustion engines. Acta Mechanica et Automatica, 12(4), 276–280.
10. Kortam, M. (2018). Development of a mechatronic control system for a mechanical fuel injection system of a four-cylinder automotive diesel engine. Advances in Automobile Engineering, 7, 2–9.
Citations
1. Аулін В.В., Голуб Д.В., Агапоненко М.І. Розробка критерію вдосконалення системи технічної експлуатації засобів транспорту з врахуванням необхідної діагностичної інформації. Міжвузівський збірник "Наукові нотатки". 2018. №62. С.17-20.
2. Аулін В.В., Голуб Д.В. Обґрунтування механізму функціонування мехатронної системи склоочищення автомобіля. Кропивницький: ЦНТУ, 2023. Вип. 7(38). Ч.1 С. 167-176.
3. Аулін В.В., Голуб Д.В., Замуренко А.С. Розробка математичної моделі мехатронного модуля системи рульового управління вантажних автомобілів. Підвищення надійності і ефективності машин, процесів і систем: V Міжнар. наук.-практ. конф., 19-21 квіт. 2023 р., м. Кропивницький : матеріали конф. Кропивницький: ЦНТУ, 2023. С. 9-11.
4. Голуб Д.В., Аулін В.В. Математична модель підвищення якості управління мехатронною системою мікроклімату салону автомобіля. Центральноукраїнський науковий вісник. Технічні науки. Вип. 9(40). Ч.2, 2024. С. 186-197.
5. Мигаль В. Д. Інтелектуальні системи в технічній експлуатації автомобілів: монографія. Харків: Майдан, 2018. 262 с.
6. Павленко Т. П., Шавкун В. М., Козлова О. С. та ін. Сучасні електромехатронні комплекси і системи: навч. посібник. Харків: ХНУМГ ім. О. М. Бекетова, 2019. 116 с.
7. Gogola R., Kósa A. Electronic control of fuel mixture preparation and injection in internal combustion engines. American journal of mechanical engineering, 2014, Vol. 2, No. 7. P. 231-238.
8. William Bolton. Mechatronics: electronic control systems in mechanical and electrical engineering. Harlow: Pearson, 2015. 663 p.
9. Tutaj J., Fijałkowski B. A new fuel-injection mechatronic control method for direct-injection internal combustion engines. Аcta mechanica et automatica, Vol. 12, No. 4, 2018. Р. 276-280.
10. Kortam M. Development of a mechatronic control system for a mechanical fuel injection system of a four cylinder automotive diesel engine. Advances in Automobile Engineering, Vol. 7, 2018. P. 2-9.
Copyright (c) 2025 Dmytro Holub, Viktor Aulin
Improvement of Control of the Mechatronic System of Injection of the Internal Combustion Engine of the Car
About the Authors
Dmytro Holub, Associate Professor, PhD in Technics (Candidate of Technical Sciences), Central Ukraіnian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine , e-mail: Dimchik529@gmail.com, ORCID ID: 0000-0003-4984-1161
Viktor Aulin, Professor, Doctor in Technics (Doctor of Technic Sciences), Central Ukraіnian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, e-mail: AulinVV@gmail.com, ORCID ID: 0000-0003-2737-120X
Abstract
Keywords
Full Text:
PDFReferences
1. Aulin, V. V., Holub, D. V., & Ahaponenko, M. I. (2018). Development of criteria for improving the technical maintenance system of vehicles considering necessary diagnostic information. Mizhvuzivskyi zbirnyk "Naukovi notatky", (62), 17–20 [in Ukrainian].
2. Aulin, V. V., & Holub, D. V. (2023). Substantiation of the operational mechanism of the automotive windshield mechatronic system. Tsentralnoukrainskyi naukovyi visnyk. Tekhnichni nauky, 7(38), Part 1, 167–176 [in Ukrainian].
3. Aulin, V. V., Holub, D. V., & Zamurenko, A. S. (2023). Development of a mathematical model of a mechatronic steering module for trucks. In Improving reliability and efficiency of machines, processes, and systems: Proceedings of the V International Scientific and Practical Conference, April 19–21, 2023 (pp. 9–11). Kropyvnytskyi: CNTU [in Ukrainian].
4. Holub, D. V., & Aulin, V. V. (2024). Mathematical model for improving control quality of the automotive cabin microclimate mechatronic system. Tsentralnoukrainskyi naukovyi visnyk. Tekhnichni nauky, 9(40), Part 2, 186–197 [in Ukrainian].
5. Myhal, V. D. (2018). Intelligent systems in automotive maintenance [Monograph]. Kharkiv: Maidan [in Ukrainian].
6. Pavlenko, T. P., Shavkun, V. M., Kozlova, O. S., et al. (2019). Modern electromechatronic complexes and systems [Textbook]. Kharkiv: O. M. Beketov National University of Urban Economy in Kharkiv [in Ukrainian].
7. Gogola, R., & Kósa, A. (2014). Electronic control of fuel mixture preparation and injection in internal combustion engines. American Journal of Mechanical Engineering, 2(7), 231–238.
8. Bolton, W. (2015). Mechatronics: Electronic control systems in mechanical and electrical engineering. Harlow: Pearson.
9. Tutaj, J., & Fijałkowski, B. (2018). A new fuel-injection mechatronic control method for direct-injection internal combustion engines. Acta Mechanica et Automatica, 12(4), 276–280.
10. Kortam, M. (2018). Development of a mechatronic control system for a mechanical fuel injection system of a four-cylinder automotive diesel engine. Advances in Automobile Engineering, 7, 2–9.
Citations
1. Аулін В.В., Голуб Д.В., Агапоненко М.І. Розробка критерію вдосконалення системи технічної експлуатації засобів транспорту з врахуванням необхідної діагностичної інформації. Міжвузівський збірник "Наукові нотатки". 2018. №62. С.17-20.
2. Аулін В.В., Голуб Д.В. Обґрунтування механізму функціонування мехатронної системи склоочищення автомобіля. Кропивницький: ЦНТУ, 2023. Вип. 7(38). Ч.1 С. 167-176.
3. Аулін В.В., Голуб Д.В., Замуренко А.С. Розробка математичної моделі мехатронного модуля системи рульового управління вантажних автомобілів. Підвищення надійності і ефективності машин, процесів і систем: V Міжнар. наук.-практ. конф., 19-21 квіт. 2023 р., м. Кропивницький : матеріали конф. Кропивницький: ЦНТУ, 2023. С. 9-11.
4. Голуб Д.В., Аулін В.В. Математична модель підвищення якості управління мехатронною системою мікроклімату салону автомобіля. Центральноукраїнський науковий вісник. Технічні науки. Вип. 9(40). Ч.2, 2024. С. 186-197.
5. Мигаль В. Д. Інтелектуальні системи в технічній експлуатації автомобілів: монографія. Харків: Майдан, 2018. 262 с.
6. Павленко Т. П., Шавкун В. М., Козлова О. С. та ін. Сучасні електромехатронні комплекси і системи: навч. посібник. Харків: ХНУМГ ім. О. М. Бекетова, 2019. 116 с.
7. Gogola R., Kósa A. Electronic control of fuel mixture preparation and injection in internal combustion engines. American journal of mechanical engineering, 2014, Vol. 2, No. 7. P. 231-238.
8. William Bolton. Mechatronics: electronic control systems in mechanical and electrical engineering. Harlow: Pearson, 2015. 663 p.
9. Tutaj J., Fijałkowski B. A new fuel-injection mechatronic control method for direct-injection internal combustion engines. Аcta mechanica et automatica, Vol. 12, No. 4, 2018. Р. 276-280.
10. Kortam M. Development of a mechatronic control system for a mechanical fuel injection system of a four cylinder automotive diesel engine. Advances in Automobile Engineering, Vol. 7, 2018. P. 2-9.