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1、·2016中國汽車工程學(xué)會年會優(yōu)秀論文(選登)·基于離子電流的缸內(nèi)異常燃燒診斷童孫禹李海邈楊昭輝胡宗杰李理光(同濟(jì)大學(xué)，上海201804)【摘要】在一臺渦輪增壓PFJ發(fā)動機(jī)上安裝火花塞式離子電流傳感器，在不同燃燒狀況下對比離子電流信號與缸壓信號及燃燒特征值的關(guān)系。當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速不變，隨著負(fù)荷的增加，離子電流信號積分值和平均指示有效壓力均呈現(xiàn)增加的趨勢；通過分析離子電流波形，能分別識別由火花塞未發(fā)生點火或噴油器未噴油或混合氣過稀造成的失火循環(huán)。進(jìn)一步試驗還發(fā)現(xiàn)離子電流信號能夠提前識別早燃循環(huán)。主題詞：發(fā)動機(jī)離子電流失火診
2、斷中圖分類號：U464．11+4文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1000—3703(2016)09—0018—04In—cyUnderAbnormalCombustionDetectionUsingIonCurrentTongSunyu，LiHaimiao，YangZhaohui，HuZon西ie，LiLiguang(Ton商iUniversit)，’Shanghai201804)【Abstract】Theioncurrentsigndiscollectedandcomparedwiththecylinderpressure
3、s培nalandothercombustioncharacteristicsindifferentcombustionconditionsonaturbochargedPFIengine，integratedwithasparkpIugtypeioncurrentsignalsensor．Astheengineloadincreaseswiththesameenginespeed，bothioncurrentsignalinte鏟alvalueandIMEPincrease．Theioncurrentsignalca
4、ndetectthemisfirecyclesanddistinguishf而mdifkrentmisfirecyclescausedbyignjtion—f}eeofthesparkplugandinjection—freeoftheinjectororover—leanairfhelmixture．FunhertestalsoidentifiesthationcuI‘rentsignalcandetectthepre—ignitioncycIesinadVahce．Keywords：En西ne，Ioncurren
5、t'Mis6rediagnosis1前言小排量增壓汽油機(jī)由于熱負(fù)荷的大幅提升會受到一種非正常的燃燒現(xiàn)象——早燃的困擾”4l。因此，需要對缸內(nèi)燃燒狀況進(jìn)行精確的檢測和識別，以保證發(fā)動機(jī)可靠運(yùn)轉(zhuǎn)。離子電流作為一種有效的缸內(nèi)燃燒狀況檢測方法很早就被提出并對其進(jìn)行了大量研究，L擲Eriksson等㈦1利用離子電流法在點火閉環(huán)控制上的實現(xiàn)，建立了參數(shù)化模型來描述離子電流。shimasakiY等人”1研究發(fā)現(xiàn)，離子電流信號極值和到達(dá)時間取決于空燃比，當(dāng)空燃比為12、13時，離子電流信號達(dá)到最大值。Tet．suoKuma等人
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7、得出離子電流可以用于火花塞附近混合氣空燃比測量的結(jié)論，并且通過采用離子電流能夠使空燃比控制在稀薄燃燒極限。Andresaitzk刎81通過試驗得到可以通過離子電流來推算發(fā)動機(jī)的缸內(nèi)壓力，表明利用離子電流可以替代傳統(tǒng)缸壓傳感器。Stefan一】8一Bytlner等人阻101得出了離子電流積分值的波動與平均有效壓力的波動有很大關(guān)系。GiglioV等人?1和Alexan—derHettinge一用試驗驗證了用離子電流能檢測爆震；吳筱敏等nm采用離子電流法和機(jī)體振動法同時檢測發(fā)動機(jī)的爆震，結(jié)果表明離子電流法具有安裝方便、信噪
8、比高、信號處理簡單、測量準(zhǔn)確、成本低廉等優(yōu)點。本文對正常燃燒循環(huán)及失火燃燒循環(huán)中離子電流與缸壓信號的相關(guān)性進(jìn)行研究，并分析離子電流信號與早燃循環(huán)的關(guān)系。2試驗及分析2．1正常燃燒循環(huán)離子電流特征值分析本試驗臺架中發(fā)動機(jī)原機(jī)是某國產(chǎn)的1．8T渦輪增壓PFI發(fā)動機(jī)，測功機(jī)為南豐提供的電力測功機(jī)，通過AVL油耗儀來供油，油壓為0．4MPa，通過改造冷卻水路和進(jìn)氣中冷使得發(fā)動機(jī)能正常運(yùn)行。通過Kistler火花塞式缸壓傳感器測量缸壓，集成在點火線圈中的離汽車技術(shù)·2016中國汽車工程學(xué)會年會優(yōu)秀論文(選登)·子電流采集電路采
9、集離子電流信號，光電編碼器用來同步信號并確定曲軸上止點位置。臺架系統(tǒng)示意圖如圖l所示。母☆◇鋼臼同臼一訥路一’t路——電子信呼罔J臺架系統(tǒng)示毫發(fā)動機(jī)的具體參數(shù)如表l所列。表1發(fā)動機(jī)參數(shù)排量幾1．8最大功率，kW130最大扭矩，N·m230缸徑×行程／mm×mm86．0×77．4由于缸內(nèi)混合氣在火花點火、火核形成及火焰?zhèn)鞑サ热紵^程中會產(chǎn)生大量的
