火焰燃燒電離產(chǎn)生的離子電流信號包含了豐富的燃燒信息,離子電流信號特征與燃料燃燒運(yùn)行工況密切相關(guān),采用離子電流法來監(jiān)測內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行參數(shù)與傳統(tǒng)監(jiān)測技術(shù)相比具有極大的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)優(yōu)勢。利用內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)混合氣燃燒電離產(chǎn)生的離子電流信號可以實現(xiàn)對內(nèi)燃機(jī)多個燃燒運(yùn)行參數(shù)同時進(jìn)行在線監(jiān)測,內(nèi)燃機(jī)可以根據(jù)電流信號有效的反饋信息及時對運(yùn)行工況進(jìn)行調(diào)整,從而實現(xiàn)對內(nèi)燃機(jī)點(diǎn)火及燃燒過程的精確控制,因此離子電流法作為一種新型的燃燒在線監(jiān)測方法已成為內(nèi)燃機(jī)燃燒測控領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。內(nèi)燃機(jī)與可再生能源的搭配將對現(xiàn)有的能源體系產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響,近年來以天然氣摻氫混合氣體燃料為代表的清潔可再生氣體燃料逐漸成為發(fā)動機(jī)替代燃料的研究熱點(diǎn)。為了利用離子電流法對氣體燃料燃燒過程進(jìn)行有效的在線監(jiān)測,提升氣體燃料的燃燒品質(zhì)以期實現(xiàn)良好的動力性、經(jīng)濟(jì)性和排放性;為此有必要對天燃?xì)鈸綒浠旌蠚怏w燃料的層流燃燒特性和燃燒過程的離子電流特性進(jìn)行深入的研究,結(jié)合燃燒過程中的火焰?zhèn)鞑D像進(jìn)一步揭示混合氣燃燒特性與離子電流特性的相關(guān)性,為氣體發(fā)動機(jī)開發(fā)設(shè)計和利用離子電流信號實現(xiàn)對燃料燃燒過程的精確控制提供理論依據(jù)和基礎(chǔ)實驗數(shù)據(jù)。本文以不同初始工況下天然... 

【文章來源】：北京交通大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：142 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１－２離子電流監(jiān)測電路基本結(jié)構(gòu)１３５１??Ｆｉｇ．?１－２?Ｂａｓｉｃ?ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ?ｏｆ?ｉｏｎ?ｃｕｒｒｅｎｔ?ｓｙｓｔｅｍ??－

兩個電極之間形成了導(dǎo)電流�；鹧嫒紵艧嵋鸹鹧娓浇姆肿酉嗷ヅ鲎�，把一??些電子從原子中碰撞出來，產(chǎn)生帶電離子，從而引起火焰電離。帶正電的離子流??向負(fù)電極，帶負(fù)電荷的電子流向正電極，形成離子電流。如圖１－３所示：??火焰?zhèn)鲗?dǎo)電流圖??＿＿三？它修麵??彐＿??電子Ｓ離子??圖１－３火焰電離形成離子流??Ｆｉｇ．?１－３?Ｆｌａｍｅ?ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ?ａｎｄ?ｉｏｎ?ｃａｒｒｙ?ｃｕｒｒｅｎｔ??最初人們認(rèn)為高溫電離是燃燒過程中帶電離子和自由電子的主要來源。１９５７??年，Ｃａｌｃｏｔｅ％提出了燃燒過程中由于高溫?zé)犭婋x作用而產(chǎn)生不同種類的帶電離子??的概念，同時指出具有低電離能的粒子是碳?xì)浠鹧嬷挟a(chǎn)生帶電離子的主要來源。??燃燒過程中產(chǎn)生的中間體ＣＨ、０Ｈ和ＮＯ來源于熱電離反應(yīng)。如圖１－４所示，圖??中化學(xué)電離作用能夠使中性化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生帶電離子，１９６１年ＣａｌｃｏｔｅＭ定義了最主??要的化學(xué)電離反應(yīng)公式（１－１）：??ＣＨＯ?＋?０?—?ＣＨＯ＋＋?ｅ—?（１－１）??研宄表明以上的化學(xué)電離反應(yīng)對溫度的依賴性很小，是中性化學(xué)反應(yīng)中占支配地??位的最重要的化學(xué)電離反應(yīng)式。第二個最重要的化學(xué)電離反應(yīng)式由Ｋｎｅｗｓｔａｂｂ?ａｎｄ??ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ??＼?Ｔｈｅｒｍａｌ－ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ??丨４二，：」??Ｃａ?Ｃａ＋?４－?ｅ￣??????Ｉｏｎ－Ｉｏｎ??Ｉｏｎ－Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ?．?？?，?？??Ａ?＋Ｂ?￣＾ＡＢ?＋ｅ??｜?—￣?

兩個電極之間形成了導(dǎo)電流。火焰燃燒放熱引起火焰附近的分子相互碰撞，把一??些電子從原子中碰撞出來，產(chǎn)生帶電離子，從而引起火焰電離。帶正電的離子流??向負(fù)電極，帶負(fù)電荷的電子流向正電極，形成離子電流。如圖１－３所示：??火焰?zhèn)鲗?dǎo)電流圖??＿＿三？它修麵??彐＿??電子Ｓ離子??圖１－３火焰電離形成離子流??Ｆｉｇ．?１－３?Ｆｌａｍｅ?ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ?ａｎｄ?ｉｏｎ?ｃａｒｒｙ?ｃｕｒｒｅｎｔ??最初人們認(rèn)為高溫電離是燃燒過程中帶電離子和自由電子的主要來源。１９５７??年，Ｃａｌｃｏｔｅ％提出了燃燒過程中由于高溫?zé)犭婋x作用而產(chǎn)生不同種類的帶電離子??的概念，同時指出具有低電離能的粒子是碳?xì)浠鹧嬷挟a(chǎn)生帶電離子的主要來源。??燃燒過程中產(chǎn)生的中間體ＣＨ、０Ｈ和ＮＯ來源于熱電離反應(yīng)。如圖１－４所示，圖??中化學(xué)電離作用能夠使中性化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生帶電離子，１９６１年ＣａｌｃｏｔｅＭ定義了最主??要的化學(xué)電離反應(yīng)公式（１－１）：??ＣＨＯ?＋?０?—?ＣＨＯ＋＋?ｅ—?（１－１）??研宄表明以上的化學(xué)電離反應(yīng)對溫度的依賴性很小，是中性化學(xué)反應(yīng)中占支配地??位的最重要的化學(xué)電離反應(yīng)式。第二個最重要的化學(xué)電離反應(yīng)式由Ｋｎｅｗｓｔａｂｂ?ａｎｄ??ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ??＼?Ｔｈｅｒｍａｌ－ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ??丨４二，：」??Ｃａ?Ｃａ＋?４－?ｅ￣??????Ｉｏｎ－Ｉｏｎ??Ｉｏｎ－Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ?．?？?，?？??Ａ?＋Ｂ?￣＾ＡＢ?＋ｅ??｜?—￣?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]低熱值氣體燃料發(fā)動機(jī)離子電流特性研究[J]. 鄭士卓,張欣,沈志勇.  工程熱物理學(xué)報. 2011(08)



本文編號：3423880