气体燃料发动机缸内离子电流的测量与研究

论文摘要

本文重点对发动机缸内混合气在焰前反应期、焰后高温期带电粒子的产生机理进行了研究,从理论上对离子电流的成因进行了阐述。研究工作对于将离子电流法应用于发动机运行监测和优化控制等方面具有重要意义。本文研制了置于点火线圈高压端的离子电流检测模块,在此基础上实现了离子电流的提取。基于LabVIEW平台,开发了测量系统软件,在信号采集单元中通过两级缓存机制保证了数据的高速采集；在信号处理单元内实现了采集信号的-键式处理。并分析了干扰信号的来源,运用小波分析的方法对离子电流信号进行降噪滤波处理,去除信号存在的噪声。在低热值气体燃料发动机上进行了离子电流循环变动研究和离子电流的特征及影响因素的试验研究,研究结果表明：离子电流对发动机循环变动更为敏感,基于离子电流方法研究发动机循环变动在某些方面比基于缸内压力更有优势；火花塞电极极性对离子电流强度的影响十分明显,火花塞中心电极极性为正时,离子电流强度比火花塞中心电极极性为负时大的多。正电极面积增加,离子电流强度增强,负电极面积对离子电流影响很小；当过量空气系数较大时,缸内混合气过稀影响到缸内的温度和压力,会导致离子电流焰后区波峰不明显,离子电流强度也会下降；而发动机转速对离子电流影响较小。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题的研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 离子电流测量方法的研究现状
• 1.2.2 基于离子电流测量方法的应用技术的研究现状
• 1.3 论文的主要工作
• 2 离子电流测量系统的开发
• 2.1 火花点火发动机中离子电流产生的原理
• 2.1.1 气体的离子产生过程
• 2.1.2 缸内等离子体的形成过程
• 2.2 离子电流测量方案的设计
• 2.3 测量系统硬件的开发
• 2.3.1 离子电流采集模块
• 2.3.2 信号采集单元硬件
• 2.4 测量系统软件的开发
• 2.4.1 测量系统软件开发平台工具
• 2.4.2 信号采集单元
• 2.4.3 数据处理单元
• 2.5 干扰信号的来源及抑制
• 2.5.1 干扰信号的来源
• 2.5.2 系统硬件和软件抗干扰措施
• 2.6 本章小结
• 3 离子电流信号处理方法的研究
• 3.1 离子电流信号的处理方法
• 3.1.1 奇异点的去除
• 3.1.2 小波去噪
• 3.2 离子电流特征参数的提取
• 3.3 本章小结
• 4 缸内离子电流特征的试验研究
• 4.1 试验设备及仪器
• 4.1.1 试验用发动机性能参数
• 4.1.2 测试仪器
• 4.2 试验工作方案
• 4.3 基于离子电流的发动机循环变动研究
• 4.3.1 发动机循环变动的研究方法
• 4.3.2 离子电流的循环变动
• 4.4 离子电流影响因素的研究
• 4.4.1 电极极性离子电流的影响
• 4.4.2 火花塞结构对离子电流的影响
• 4.4.3 发动机过量空气系数对离子电流的影响
• 4.4.4 发动机转速对离电流的影响
• 4.5 本章小结
• 5 全文总结与展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 工作展望
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集