基于离子电流的缸内异常燃烧诊断.pdf

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1、·2016中国汽车工程学会年会优秀论文(选登)·基于离子电流的缸内异常燃烧诊断童孙禹李海邈杨昭辉胡宗杰李理光(同济大学，上海201804)【摘要】在一台涡轮增压PFJ发动机上安装火花塞式离子电流传感器，在不同燃烧状况下对比离子电流信号与缸压信号及燃烧特征值的关系。当发动机转速不变，随着负荷的增加，离子电流信号积分值和平均指示有效压力均呈现增加的趋势；通过分析离子电流波形，能分别识别由火花塞未发生点火或喷油器未喷油或混合气过稀造成的失火循环。进一步试验还发现离子电流信号能够提前识别早燃循环。主题词：发动机离子电流失火诊

2、断中图分类号：U464．11+4文献标识码：A文章编号：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铲alvalueandIMEPincrease．Theioncurrentsignalca

4、ndetectthemisfirecyclesanddistinguishf而mdifkrentmisfirecyclescausedbyignjtion—f}eeofthesparkplugandinjection—freeoftheinjectororover—leanairfhelmixture．FunhertestalsoidentifiesthationcuI‘rentsignalcandetectthepre—ignitioncycIesinadVahce．Keywords：En西ne，Ioncurren

5、t'Mis6rediagnosis1前言小排量增压汽油机由于热负荷的大幅提升会受到一种非正常的燃烧现象——早燃的困扰”4l。因此，需要对缸内燃烧状况进行精确的检测和识别，以保证发动机可靠运转。离子电流作为一种有效的缸内燃烧状况检测方法很早就被提出并对其进行了大量研究，L掷Eriksson等㈦1利用离子电流法在点火闭环控制上的实现，建立了参数化模型来描述离子电流。shimasakiY等人”1研究发现，离子电流信号极值和到达时间取决于空燃比，当空燃比为12、13时，离子电流信号达到最大值。Tet．suoKuma等人

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7、得出离子电流可以用于火花塞附近混合气空燃比测量的结论，并且通过采用离子电流能够使空燃比控制在稀薄燃烧极限。Andresaitzk刎81通过试验得到可以通过离子电流来推算发动机的缸内压力，表明利用离子电流可以替代传统缸压传感器。Stefan一】8一Bytlner等人阻101得出了离子电流积分值的波动与平均有效压力的波动有很大关系。GiglioV等人⋯1和Alexan—derHettinge一用试验验证了用离子电流能检测爆震；吴筱敏等nm采用离子电流法和机体振动法同时检测发动机的爆震，结果表明离子电流法具有安装方便、信噪

8、比高、信号处理简单、测量准确、成本低廉等优点。本文对正常燃烧循环及失火燃烧循环中离子电流与缸压信号的相关性进行研究，并分析离子电流信号与早燃循环的关系。2试验及分析2．1正常燃烧循环离子电流特征值分析本试验台架中发动机原机是某国产的1．8T涡轮增压PFI发动机，测功机为南丰提供的电力测功机，通过AVL油耗仪来供油，油压为0．4MPa，通过改造冷却水路和进气中冷使得发动机能正常运行。通过Kistler火花塞式缸压传感器测量缸压，集成在点火线圈中的离汽车技术·2016中国汽车工程学会年会优秀论文(选登)·子电流采集电路采

9、集离子电流信号，光电编码器用来同步信号并确定曲轴上止点位置。台架系统示意图如图l所示。母☆◇钢臼同臼一讷路一’t路——电子信呼罔J台架系统示毫发动机的具体参数如表l所列。表1发动机参数排量几1．8最大功率，kW130最大扭矩，N·m230缸径×行程／mm×mm86．0×77．4由于缸内混合气在火花点火、火核形成及火焰传播等燃烧过程中会产生大量的