长直管道燃烧器中离子电流信号的特征分析及其在发动机中的应用

离子电流法作为一种新型的发动机检测方法已经得到了越来越广泛的应用。本试验用离子电流法,在长直管道燃烧器中对压缩天然气-空气混合气的燃烧特性进行了实验研究。实验发现,在天然气燃烧中,离子电流信号由火焰前锋区和燃烧后区两个峰值部分组成,火焰前锋区的离子主要由H3O 和自由电子组成,而燃烧后区的离子主要由NO 和自由电子组成。同时还发现,在火焰前锋区和燃烧后区内,随着偏置电压的升高,电场力加大,电场荷电作用增强,离子电流会增大。本试验为离子电流法在汽车代用燃料燃烧研究领域中的应用进行了一些基础研究。     

点火能量对天然气空气预混合气层流燃烧的影响

通过改变点火线圈的充电时间,研究了充电时间与天然气空气预混合气点火能量、预混层流燃烧速度及压力和放热率等燃烧特性参数之间的关系.结果表明:点火能量随充电时间的增加而增大,当充电时间增加到6 ms时,点火能量的增加趋势减缓;点火能量能会影响火核的形成和初期火焰的发展,当火核半径发展到8mm时,火焰传播速度不受影响;压力峰值随点火能量的增加逐渐增大且峰值位置提前,当充电时间由2 ms增加到8 ms时,最大压力峰值增加了3.8％,峰值提前8.6 ms出现,火焰发展期和快速燃烧期分别缩短了5.2 ms和1.7ms.     

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。     

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。