盲源分离法在火花塞离子电流信号分离中的应用

针对发动机燃烧过程在线监测中,以火花塞作为传感器测量并分析离子电流信号时,测得的离子电流信号易受到火花点火干扰的问题,将基于独立分量分析的盲源分离方法应用于实测火花塞电流信号的分离.采用盲源分离法对实测火花塞离子电流信号进行分析,能够很好地抽取出无火花尾干扰的离子电流信号和点火火花尾信号,其离子电流在上止点附近和压力峰值附近分别出现明显的火焰前锋区和焰后区两个峰值.对同一转速、不同废气再循环(EGR)率的实测离子电流信号进行了盲源分离,结果表明:随着EGR率的增大,离子电流的两个峰值均会减小,且峰值出现的时刻均有所推迟,同时点火火花尾对离子电流信号的干扰也会增强.     

电极几何参数对离子电流影响的试验研究

在定容燃烧弹中进行了正负电极面积对天然气-空气混合气燃烧产生的离子电流影响的研究,并将高速摄影仪在燃烧过程中拍摄的纹影照片与相应的离子电流进行分析对比.结果表明:电极直径和所布置的圆盘面积等参数不影响离子电流曲线的形态,曲线均存在点火、前锋区、后焰区3个阶段,可以完整地体现燃烧信息;电极几何参数影响电流的幅值,而且正电极面积的影响大于负电极.     

离子电流法在发动机燃烧室内工作过程检测中的应用

描述了一种新的发动机信号检测方法———离子电流法 ,即直接利用火花塞电极作为传感器检测汽车发动机燃烧室内工作过程信号的方法 .当发动机工作时 ,由于工况不同、燃气密度不同 ,通过火花塞离子电流的大小及变化也将不同 ,因此利用火花塞电极作为信号感受器 ,可以检测诸如缸内压力、负荷、失火等发动机信号 ;为了获得不同目的的信号检测 ,作者首次在火花塞电极两端加不同的电压 ,获得了发动机在做功冲程以及进、排气冲程中的离子电流信号 ,为今后进一步检测其它信号 ,如爆震、排放等奠定了基础 .     

离子电流法在不正常点火中的实验模拟

在定容燃烧弹上,利用离子电流法,通过测量燃烧过程中的离子电流信号,对不正常点火进行了检测,即通过调整两对点火电极之间的间隙和点火时间,来模拟发动机火花塞和排气门附近的早火和后火等不正常点火情况。结果发现:不正常点火时,离子电流波形在形状及幅值上与正常点火时存在较大的差异,即火花塞电极附近发生早火时,离子电流波形在主点火信号之前出现了离子电流;排气门附近发生早火或后火时,离子电流波形出现了2个峰值,该离子电流第1峰值大于正常点火时的第1峰值,第2峰值小于正常点火时的第2峰值。该结果可为发动机不正常点火检测提供依据,且方法简单、易行。     

不同电极下电场对甲烷/空气稀燃火焰影响的试验研究

针对稀燃条件下燃烧存在燃烧速率慢、循环变动严重的问题,研究了定容燃烧弹内点、柱、网3种电极结构下的电场对火焰形状、火焰传播距离及速率、燃烧压力的影响。结果表明:3种电极下加载电压,火焰形状均发生变形且在水平方向被拉伸;3种电极中网电极下的电场对火焰的促进作用最大;混合气越稀,火焰在电场中停留的时间越长,电场对火焰的影响越大。过量空气系数为1.2、1.4、1.6,网电极在加载-10kV电压时,平均火焰传播速率比未加载电压时分别提高了66.82%、112.42%、126.16%,相对燃烧压力增大率的最大值分别为71.60%、113.55%、114.97%。     

非均匀电场对火焰传播速率的影响

在定容燃烧装置上,通过改变加载电压和电极结构形成了不同的非匀强电场,由此研究了电场对预混层流火焰形状和传播速率的影响.结果表明:在非均匀电场下,尖-网电极对应的火焰形状发生了显著变化,尖-柱电极对应的火焰形状变化较小；受离子风的影响,沿电场方向的火焰水平方向传播速率增加,加载电压越大,火焰水平方向传播速率增加得越多；当加载电压为-5 kV、-10kV、-12 kV时,尖-网电极对应的水平方向平均传播速率分别增加了10.4％、23.7％、34.1％,尖-柱电极对应的水平方向平均传播速率分别增加了2.5％、7.5％、8.8％；加载电压相同时,尖-网电极比尖-柱电极对应的火焰水平方向传播速率增加得更多.     

采用离子电流法与机体振动法检测爆震的比较

在试验中,采用离子电流法和机体振动法同时检测发动机的爆震,采用双通道示波器同时记录离子电流法和机体振动法检测到的信号,并通过波形对比和快速傅里叶变换对信号进行分析和比较。结果表明：2种方法均可以准确实现爆震测量;相对于机体振动法而言,离子电流法具有安装方便、信噪比高、信号处理简单、测量准确、成本低廉等优点,是一种具有应用潜力的新技术。     

双电极点火时间间隔对天然气-空气预混合气层流燃烧的影响

在定容燃烧弹中对天然气-空气预混合气双电极点火进行了研究,分析了双电极在不同空燃比和预混压力下的4种点火时间间隔对混合气燃烧特性的影响。结果表明:增加点火时间间隔可以促进燃烧,加速火焰传播,使容弹内燃烧压力峰值、已燃区工质温度峰值略有上升,瞬时放热率峰值升高,各峰值位置提前,火焰发展期和快速燃烧期缩短,在稀薄燃烧或预混压力较小等不稳定着火、燃烧的情况下这种规律更显著,点火间隔为2ms时各参数变化最为明显;点火间隔为2ms,过量空气系数λ为1.3、预混压力为100kPa和λ为1.0、预混压力为40kPa时,双电极间隔点火的压力峰值出现时间比同时点火分别提前了45ms和12ms,温度峰值出现时间分别提前了39.8ms和11.8ms,瞬时放热率峰值分别增加了33.3%和71.2%,且峰值出现时间分别提前了32.3ms和19.8ms,火焰发展期分别缩短了14.6ms和12ms,快速燃烧期分别缩短了16.6ms和9.8ms。     

火花塞离子电流传感器在发动机敲缸探测上的应用研究

提出了一种直接利用火花塞作为检测传感器测量发动机爆震的新方法 .通过在火花塞电极两端加偏置电压 ,测量燃烧过程中流经火花塞的离子电流 ,从而判断发动机是否爆震 .在ＤＡ4 6 2 -Ａ四缸汽油机上进行了大量的试验研究 ,采集出了爆震与非爆震时的离子电流信号 ,发现有爆震时会出现一定频率的高频信号叠加在离子电流信号上 .对所采集的信号进行快速傅里叶 (ＦＦＴ)变换 ,确定试验用发动机爆震的特征频域为10～ 11ｋＨｚ .实验结果证明 ,火花塞作为离子电流传感器是探测火花点火发动机爆震的有效、便捷方法 .火花塞离子电流传感器在发动机敲…