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在一台由柴油机改造的单缸机上进行试验，对建立的火花塞离子电流计算模型进行基本验证，研究偏置电压、偏置电阻对天然气发动机缸内离子电流特性及循环波动的影响。结果表明：随着偏置电压升高或偏置电阻减小，离子电流峰值、积分值逐渐增大，且变化趋势具有线性特征，与计算模型一致；偏置电压和偏置电阻对离子电流信号峰值、积分值具有显著影响，而对其相位特征值无明显影响；偏置电压和偏置电阻对离子电流信号峰值、积分值及其相位特征值的循环变动系数无明显影响，但过低的偏置电压会引起相位特征值的循环变动系数增大；天然气发动机离子电流峰值、离子电流积分值循环变动系数过大是由缸内燃烧情况决定的，与偏置电压和偏置电阻无关，可通过"燃烧周期"分析方法，弥补实际应用中的不足。