يکی از عوامل موثر در عملکرد مطلوب موتورهای اشتعال جرقه اي (SI) تعيين موقعيت مناسب آوانس جرقه و شروع احتراق پايدار در داخل سيلندر است. نشان داده شده است که در صورت استفاده از يک کاوشگر يونی در داخل محفظه احتراق، سيگنال حاصله با فشار درون سيلندر ارتباط مستقيم دارد. در موقعيتی از زاويه ميل‌لنگ که سيگنال جريان يونی ماکزيمم مي‌شود فشار درون محفظه احتراق نيز ماکزيمم است، بنابراين با اندازه‌گيري جريان يونی می‌توان به موقعيت فشار ماکزيمم پی‌برد.
در اين پروژه به منظور شبيه‌سازی عملکرد موتورهای اشتعال جرقه‌ای، مدل جامعي از يك موتور اشتعال جرقه‌ای چهار زمانه ارائه شده است. در اين شبيه سازي با استفاده از پارامترهاي هندسي موتور، مشخصات سوخت و شرايط كاري موتور، كل سيكل مدلسازي شده‌است. اين مدل، زمان‌بندی سوپاپ ها، زمان جرقه‌زنی، نسبت هوا به سوخت را نيز شامل بوده و فرآيندهاي مكش، تراكم، احتراق ضمن تراكم، انبساط و تخليه را در برمی‌گيرد. در اين مدلسازي، موتور اشتعال جرقه‌ای به زيرشاخه‌هايی تقسيم شده كه هر يك بطور جداگانه شبيه سازي شده‌اند. اين زيرشاخه¬ها عبارتند از: مدل دريچه‌گاز، مدل چندراهه ورودي، ديناميك سيستم سوخت رساني، سوپاپ‌های ورود و خروج، مدل EGR، مدل توليد گشتاور، ديناميك دوراني و مدل آلاينده‌ها. مدل مذكور تلفيقي از مدل هاي ترموديناميكي و مدل هاي ديناميكي است. بر اساس روابط و معادلات ارائه شده يك كد كامپيوتري جديد به زبان Visual C++6 تدوين شده و به عنوان ابزاري مناسب جهت پيش‌بينی عملكرد و آلايندگي يك موتور اشتعال جرقه‌ای قابل استفاده می‌باشد. اين برنامه قابليت پيش‌بينی دوازده گونه از محصولات احتراق را به صورت تعادلي دارا بوده و نيز قادر به محاسبه پارامترهاي عملكردي موتور نظير توان، گشتاور، راندمان حرارتي، مصرف سوخت ويژه ، قدرت داخلي موتور، دما و فشار و ميزان انتقال حرارت در سيكل است.
اين نرم‌افزار همچنين قادر به شبيه سازي جريان هاي يوني حاصل از احتراق، در موقعيت شعله پسين به صورت تابعي از دما و فشار درون محفظه احتراق است. نتايج حاصل از شبيه سازي نشان دهنده آن است که در بين کليه محصولات احتراق، مونواکسيد نيتروژن عامل اصلي ايجاد جريان يوني است و ساير گونه‌ها سهم ناچيزي در ايجاد جريان يوني دارند. در اينجا سهم عوامل مختلف در ايجاد جريان يوني نيز مورد بررسي قرار گرفته است.
با توجه به ارتباط ميان آوانس جرقه، فشار درون سيلندر و جريان‌هاي يونی حاصل از احتراق، يک کنترلكننده فازی جهت کنترل آوانس جرقه و تعيين آوانس جرقه بهينه طراحی شده است. نتايج حاصل از شبيه‌سازی حاکی از عملکرد موفق کنترل کننده در دستيابی به آوانس جرقه بهينه و مقاوم بودن آن در مقابل اغتشاشات ورودی است.
