摘要：为了在线获得发动机工作过程中气缸内的燃烧信息，并对发动机非正常燃烧进行诊断，在一台点燃式汽油机的气缸垫内对称布置8个离子电流测量电极，来采集发动机正常燃烧与爆震、失火时气缸内的离子电流信号，经分析比较给出了爆震和失火的诊断依据。结果显示：爆震时，气缸垫内4号测量电极测得的离子电流信号的峰值大于1uA，7号测量电极测得的离子电流信号提前出现且在上止点附近；失火时，5号、6号测量电极测得的离子电流很微弱，小于0.2uA，离子电流信号推迟出现且在上止点后30°～40°之间。该结果可为离子电流法获取点燃式及压燃式发动机气缸内不同位置的信息提供理论依据，且方法简单易行、获得燃烧信息全面，可为实现基于离子电流法的发动机电控系统开发提供实验基础。
关键词：点燃式汽油机；离子电流法；爆震；失火
中图分类号：TK431 文献标志码：A 文章编号：0253-987X（2015）05-0001-06
爆震和失火是火花点火汽油机非正常燃烧的2种方式，对发动机爆震和失火进行实时、准确在线监测是实现发动机精确电子控制的重要环节。国内外研究者通常采用压力传感器法检测发动机内2种非正常燃烧状况，但是压力传感器价格昂贵、对测量环境要求苛刻，一般适用于实验室测量。爆震传感器是通过安装在发动机上的振动传感器对燃烧过程中的爆震进行测量的，该方法复杂且无法判断失火情况。
离子电流法是将发动机自有的火花塞作为传感器进行实时在线监测的，测量方法简单、成本低廉、响应性能较好。以火花塞作为电极测量得到的离子电流特征值可表征发动机缸内压力、空燃比及非正常燃烧信息等。研究表明，离子电流法在测量爆震与失火方面有其局限性：只反映了火花塞附近的局部燃烧情况；点火电压上万伏，点火后会在火花塞电极两端形成持续时间较长的振荡感应电动势，由此干扰了离子电流信号；对于非点燃式汽油机，如HCCI、柴油机等，需要在气缸盖上通过布置电极来采集离子电流信号。
为突破火花塞测量非正常燃烧的局限性以及更全面地获得缸内燃烧信息，本文在发动机气缸垫内通过对称布置8个离子电流测量电极，对汽油机的工作过程进行了离子电流信号采集，同时比较了正常燃烧与爆震、失火工况下气缸垫内离子电流信号的异同，给出了多电极离子电流法诊断爆震和失火的依据，提出了在非火花点火发动机气缸垫内安装离子电流测量电极的新方案，以期为基于离子电流法的发动机测量与控制系统的开发提供实验基础和理论依据。