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基于柴油機燃燒過程參數(shù)的燃油共軌壓力在線調(diào)整研究

大多數(shù)現(xiàn)代柴油機配備燃油共軌系統(tǒng)。燃油共軌壓力和噴油時刻是兩個重要燃料通道的控制變量，需要在發(fā)動機的運行范圍內(nèi)對其進行仔細的校準，因其對發(fā)動機的排放、燃料消耗和燃燒噪聲有很大影響。雖然有成熟的基于模型的校準和發(fā)動機校準優(yōu)化方法等，但發(fā)動機的測試點數(shù)量仍然很多，而且校準成本也很高。此外，在發(fā)動機控制系統(tǒng)，因為開環(huán)控制策略所應用的校準輸出數(shù)據(jù)都是通過參考圖表獲得的，開環(huán)控制系統(tǒng)不具備自適應和抗干擾能力，所以隨著發(fā)動機的老化，通過查找表格所得到的最初最佳校準將變得越來越不理想。此外，如果燃料性能或者燃油噴射系統(tǒng)性能發(fā)生變化，這些校準圖表可能會不適應，需要進行重新調(diào)整。

提出了一種簡單可靠的基于兩輸入兩輸出（2I2O）反饋控制結(jié)構(gòu)的燃燒過程。燃燒過程中的控制參數(shù)是燃燒相位和一個變量，該變量包括延遲點火和燃燒寬度的綜合信息。控制策略是分散控制，也可稱為兩個單回路控制系統(tǒng)。這兩個控制參數(shù)通過只包含轉(zhuǎn)速和負荷兩個發(fā)動機參數(shù)的線性代數(shù)方程組求解得到。參考算法中的常數(shù)通過神經(jīng)網(wǎng)絡發(fā)動機模型的求解得到。發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和扭矩瞬態(tài)試驗表明，基于噴射時刻和燃油共軌壓力在線調(diào)整系統(tǒng)的燃燒參數(shù)反饋工作不僅順利而且可靠，同時還能改善發(fā)動機的燃燒和排放性能。采用該控制策略，可以有效減少巨大的校準工作量，而且還可以對燃燒過程進行閉環(huán)控制。

介紹了配備共軌燃油噴射系統(tǒng)的柴油機2I2O燃燒可變反饋油路控制系統(tǒng)。討論了共軌燃油噴射系統(tǒng)的控制自由度和控制權，在構(gòu)建燃料路徑閉環(huán)控制系統(tǒng)的過程中，確定了兩個控制輸入量：噴射試點（SOI）和燃油軌壓力（RP）。通過對發(fā)動機溫態(tài)運行點的掃描測試，探討了這兩個控制輸入量對發(fā)動機燃油消耗性能、NOx和碳煙排放性能的影響。試驗結(jié)果表明，SOI和RP對發(fā)動機性能影響較大；SOI可以用來權衡發(fā)動機的燃油經(jīng)濟性能和NOx排放性能；RP可以用來權衡發(fā)動機NOx排放性能與煙塵排放性能。

發(fā)動機的試驗結(jié)果表明，在發(fā)動機瞬態(tài)試驗循環(huán)中，采用基于SOI和RP在線調(diào)整系統(tǒng)的閉環(huán)控制，可以改善發(fā)動機的NOx排放性能、煙塵排放性能和燃油經(jīng)濟性能。未來的工作將致力于構(gòu)建高負荷運行范圍內(nèi)的發(fā)動機燃燒動力學模型，并設計多變量的控制器，其目的是提高反饋控制系統(tǒng)的動態(tài)響應性能，從而進一步提高發(fā)動機的排放性能和油耗性能。

Richard Stobart et al. SAE 2013-01-0315.

編譯：王維