基于车用天然气发动机的预燃室火花塞试验研究

在新排放法规的严格要求下,采用预燃室的点火方式能够有效地优化天然气发动机的经济性和燃烧特性。通过怠速工况稳定性、外特性工况点火性能、中低负荷工况废气再循环(EGR)率容忍度等一系列试验,研究预燃室火花塞在天然气发动机上的燃烧表现,确定了性能指标,与原机火花塞的燃烧表现进行对比,以便为后续的开发应用提供参考依据。试验结果表明,使用预燃室火花塞能够改善着火性能,优化发动机循环变动率,加快燃烧速率,减少爆震倾向,并且展现出降低气耗的优势。

发动机冷试设备检测火花塞间隙准确性的影响因素

在发动机的装配过程中,火花塞作为核心零部件,其电极间隙需要确认是否在规范内。目前很多主机厂都投入了基于火花塞放电电流来检测火花塞电极间隙的在线发动机冷试设备,大大的提高了火花塞电极间隙的检查效率,但是在实际的应用过程中,发动机冷试设备的检测准确性会受到诸多的因素的影响,本文简述了冷试设备的运行是如何被火花塞的电极结构、电极的表面状态、内电阻、测试环境,以及设备自身可靠性等方面影响其检测准确性的。

火花塞侧电极焊接工艺分析及工装设计

针对火花塞侧电极焊接过程中的工艺问题,尤其针对以铜芯侧电极、镍钇合金侧电极、U形槽侧电极、侧电极切楔形焊接为代表的难度较大的工艺问题,研究并提出多种工艺思路及焊接工装设计,以解决侧电极焊接失效、U形槽侧电极夹具崩刀、侧电极切楔形毛刺等问题,从而对火花塞生产产生指导意义。

火花塞绝缘体点击穿成因及抗电检测方法探讨

文章介绍火花塞绝缘体点击穿的故障模式、失效后果以及造成点击穿的成因,并提供几种火花塞成品抗电检测方法,还对不同的抗电方法的优劣势和可靠性进行探讨,得出更加适用新一代增压发动机用火花塞的抗电检测方案以及检测电压设置的原则,以便能提高火花塞抗电检测的可靠性,降低车辆短里程行驶后发生火花塞绝缘体点击穿的故障率。

SI/HCCI双燃烧模式汽油机火花塞离子电流检测装置的研究

为了研究离子电流信号在HCCI燃烧负荷拓展控制中的应用,研制了一套用于SI/HCCI双燃烧模式下离子电流检测装置,检测出两种模式下的离子电流信号,取得了满意的效果。研究表明离子电流信号能够良好地指示实际燃烧过程,如燃烧定时、非正常燃烧等,可为HCCI燃烧控制提供非常重要的信息。

外加电场对火花塞离子电流的影响

提出了在发动机燃烧过程特定时域的火花塞离子电流的计算模型；分析了影响离子电流外加电场的两个结构参数；利用自主开发的火花塞离子电流信号采集与分析系统，在一台单缸4冲程小型汽油机上试验研究了火花塞间隙和偏置电压对火花塞离子电流信号的影响程度。研究结果表明，在火花塞离子电流检测电路中偏置电压选定在400-600V为宜。偏置电压和火花塞间隙对离子电流峰值、积分值和信号延续期等特征参数有明显的影响，而对信号峰值位置的影响并不明显。

火花塞积炭的简易清除

①自制工具:用一根断钢锯片,用砂轮机磨成尖形,以能放进火花塞壳体和中央电极绝缘体之间为宜,同时要能插到底部。 ②把工作不良或不工作的火花塞从发动机上拆下。观察火花塞绝缘体有无破裂。

火花塞离子电流产生与检测质量影响因素研究

火花塞离子电流包含大量发动机缸内燃烧信息,基于其产生的机理阐述了火花塞主要结构参数如电极结构、点火电压以及点火正时等对离子电流的产生以及检测方面的影响;同时,分析了偏置电压以及发动机缸内燃烧状况对离子电流产生与检测的影响。对火花塞间隙0.8mm、0.9mm和1.0mm时定量探讨了偏置电压与离子电流的关系,即间隙越小测量敏感程度越高。

关于火花塞离子流幅度的影响因素和变化规律的试验

通过优化火花塞离子流检测电路,抑制了点火高压所产生的高频高压干扰,得到了幅度在0.3～3.2V量级的稳定离子流信号。分别更换了3种不同的火花塞,在发动机不同转速、不同负荷情况下采集离子流信号,对这些信号的幅度进行分析对比。经对比发现,离子流信号幅度受火花塞参数影响较为明显,并且基本上随转速、负荷的增加而增强。最后,分析了离子流信号幅度受火花塞参数、发动机转速和负荷等因素影响的原因。

火花塞离子电流传感器在发动机敲缸探测上的应用

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 62 -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变换 (FFT) ,确定试验用发动机爆震的特征频域为 1 0～ 1 1kHz .试验结果证明 ,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 .

瞬态等离子体点火和火花塞点火起爆过程的对比研究

为了研究瞬态等离子体点火起爆脉冲爆震发动机的可行性,设计了适用于脉冲爆震发动机的瞬态等离子体点火器,并对瞬态等离子体点火和火花塞点火的放电过程进行了对比,瞬态等离子体点火器具有更大的点火面积。在此基础上,以甲烷气为燃料,对瞬态等离子体点火和火花塞点火的爆震起爆过程进行了二维数值模拟研究,数值模拟结果表明,采用等离子体点火起爆过程引发爆震所需的爆燃到爆震时间和距离比火花塞点火起爆过程缩短了64%和22%。

发动机不完全燃烧的故障诊断及火花塞积碳的试验研究

本文提出了一种检测发动机是否完全燃烧的新方法。在火花塞电极上加一附加电压,使其两端产生一定的电位差。当缸内混合气燃烧时,燃烧生成的大量燃气离子通过火花塞电极间隙产生离子电流;当发动机不完全燃烧时,由于燃烧不充分,燃气所产生的离子数大大低于正常燃烧时的值。因此通过对流经火花塞离子电流信号的检测和分析,能有效的对发动机是否完全燃烧作出准确的判断。本文还分别对由于火花塞积碳以及间隙过小,导致点火能量不足,从而造成的不完全燃烧,在稳定火焰燃烧场和DA462 A型汽油机上分别进行了试验研究。试验结果显示,正常燃烧与部分燃烧的离子电流信号在数值上差异较大。所以该方法完全可以用于发动机不完全燃烧的故障诊断。

火花塞离子电流信号及其在发动机检测和控制中的应用

火花塞离子电流作为研究内燃机中燃烧过程的方法受到越来越多的重视。并回顾了火花塞离子电流的检测方法、离子电流机理、模型 ,以及在发动机检测、诊断和控制中的各种应用。与其他方法相比 ,利用火花塞检测离子电流 ,不需要对现有发动机进行大的改造 ,而能获得发动机多项燃烧参数 ,达到对发动机诊断和控制的目的。文中最后给出了利用离子电流研究发动机爆震的有关实验结果。

面向点火系统电磁兼容预测的火花塞动态电路模型

点火系统火花塞放电产生的高压脉冲是汽车电磁干扰的主要来源,为预测点火系统的电磁兼容性,需建立准确的火花塞模型。首先利用有限元方法提取了火花塞静态寄生电容;然后通过对火花塞在不同工作状态下的放电过程和机理分析,将火花塞气隙处理成非线性电阻模型;最后建立了包含火花塞静态寄生电容和气隙非线性电阻的火花塞动态电路模型。一次线圈电流、电压及火花塞端电压的仿真与测量结果表明,本文提出的火花塞动态电路模型是可行的。

基于虚拟仪器的火花塞离子电流采集与分析系统的研究

火花塞离子电流信号携带着丰富的发动机燃烧过程的信息。应用虚拟仪器技术在LabVIEW的开发环境下,研制了一套火花塞离子电流采集与分析系统,能实时采集火花塞离子电流信号,并有效地分析提取各种反映燃烧过程的特征参数。介绍了该系统的硬件构成、软件设计及其测试结果。

干扰及偏置电压对火花塞检测信号影响的试验研究

研究了在用火花塞作为传感器直接测量发动机燃烧状态的检测电路中 ,各种干扰以及电路中所加偏置电压对检测信号的影响。对由火花点火的高频信号和交流工频信号所产生的干扰进行了试验研究 ,提出了具体的解决措施和方案 ;另外在研究中还发现 ,当偏置电压不同时 ,通过火花塞所产生的离子电流的幅值和持续时间不同 ,在检测信号中出现单峰和双峰现象 ,由点火所产生的离子电流信号与偏置电压的值关系较大 ,而燃烧后期所产生的离子电流信号与缸内的压力温度有直接关系 ;通过对DA4 6 2 A型发动机的试验研究 ,获得了较为理想的火花塞检测电路和离子电流信号曲线 ,为用火花塞作为传感器实现汽油发动机缸内燃烧信号的检测奠定了试验研究基础。

汽油机双火花塞燃烧室点火控制策略的测试分析

为分析158FMI汽油机双火花塞燃烧室对发动机缸内燃烧放热速率、循环变动和爆震燃烧等的影响,设计了五种不同的单/双火花塞点火控制策略。燃烧测试诊断证明：双火花塞可有效促进缸内燃烧过程,其最高燃烧压力和压力升高率均大幅升高,最高燃烧压力对应曲轴转角提前,燃烧持续期缩短,循环变动率降低;在低负荷工况,双火花塞加速缸内燃烧、缩短燃烧持续期、提高燃烧稳定性和降低循环变动率的效果更加显著。测试数据的分析揭示如下现象：全负荷工况双火花塞加速缸内燃烧的总体效应主要体现在已燃质量分数10%~50%的前期燃烧阶段,双火花塞比单火花塞更易出现爆震燃烧,双火花塞提升发动机动力性和燃油经济性的潜力很大程度取决于点火提前角的匹配优化;而双火花塞同相点火和非同相点火对缸内燃烧特性的影响并不明显。基于点火控制策略的优化,158FMI双火花塞汽油机通过热力学循环效率的提高获得5%~6%的动力性提升。

双火花塞发动机性能的仿真分析

应用发动机三维性能模拟分析软件,计算出单火花塞点火发动机缸内循环工作压力,将其与实验值进行对比并修正,确定了合理的仿真参数。在此基础上,分别对单火花塞和双火花塞点火发动机的缸内燃烧状态和缸内循环工作压力变化趋势进行瞬态仿真对比,分析了双火花塞点火对发动机性能的影响。研究结果表明,双火花塞的火焰传播距离短、缸内燃烧迅速、最高爆发压力大,其最高爆发压力可提高4%以上。

点燃式发动机火花塞离子电流稳定性的试验研究

利用自主开发的火花塞离子电流信号采集与分析系统,在一台单缸四冲程小型汽油机上试验研究了离子电流 6个特征参数的稳定性问题.研究结果表明,离子电流第一峰值、第二峰值和信号全积分值 3个特征参数稳定性好,变动率不超过 500;第一峰波的积分值较峰值变动率小,与火花塞附近混合气浓度密切相关,第二峰波积分值的变动率与发动机的循环变动规律一致.

点燃式发动机火花塞离子电流的数学模型

针对火花塞离子电流的应用问题,基于点燃式发动机在燃烧过程中特定时城内燃气呈等离子体状态的认识,分析研究了发动机燃烧室内燃气离子化的过程；综合运用化学动力学、热力学和等离子体物理学的有关理论和定律,推导出点燃式发动机火花塞离子电流的数学模型．模拟结果表明：离子电流信号强度与火花塞中心电极截面以及火花塞间隙间外加偏置电压成正比,与火花塞间隙成反比；离子电流还受燃气等离子体中带电粒子迁移率和带电粒子浓度的影响,且直接正比于这两个参量；离子电流在特定时城内的变化呈现双峰值状态,这是由于在燃气离子化进程中,带电粒子浓度将呈现两个高峰期．