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本文将等离子体的概念引入发动机燃气离子化过程的分析中，通过对燃气离子化进程的较深入地研究，首次提出了发动机在燃烧过程的特定时域内燃气呈等离子体状态的新概念。基于这一基本思想，对燃气等离子体中带电粒子的产生和消失机理进行了研究和阐述，进而综合运用化学动力学、热力学和等离子体物理学的有关知识建立了点燃式发动机火花塞离子电流的数学模型，为离子电流的广泛应用奠定了理论基础。研制出了基于虚拟仪器技术的火花塞离子电流检测与信号处理系统，其检测装置结构合理、成本低廉，安装简便，无需对发动机作任何改动，只需将检测探头串接于火花塞和点火高压线之间即可；信号处理软件在LabVIEW 7 Express环境下开发，方便、灵活、高效，为火花塞离子电流特性及其应用的实验研究构建了理想的平台。通过对火花塞离子电流特性的大量试验研究，得出了一些对火花塞离子电流的应用具有重要指导意义的结论。提出并初步实现了一种利用多个火花塞离子电流特征参数作为辅助变量，基于BP神经网络的λSS测量火花塞局部混合气浓度的新方法。详细阐明了λSS法的基本思想和具体技术途径，在研究软测量技术和人工神经网络理论的基础上，成功地创建了面向Matlab的λSS神经网络模型。λSS法为可控喷油形成准均质稀混合气的优化控制策略开辟了一条新的技术途径。最后，本文首次将基于离子电流的λSS法应用于准均质稀燃系统的研究，对准均质稀混合气形成的可控喷油参数的优化试验表明：四气门发动机在中低转速和负荷的稀燃条件下，二次喷油比例应根据缸内平均混合气浓度（即喷油总量）进行优化；二次喷油时刻在进气门打开之前对火花塞局部混合气浓度基本无影响，只有在进气门打开后实施二次喷油才会使火花塞局部混合气加浓，并在整个进气行程的任意时刻二次喷油对火花塞局部混合气都有不同程度的加浓效果，且存在着一个最佳喷油时刻。