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基于面向控制的歐6柴油機(jī)燃燒預(yù)測模型

排放法規(guī)的日益嚴(yán)格，使各生產(chǎn)商都在對發(fā)動機(jī)進(jìn)行優(yōu)化，以滿足法規(guī)要求，對高效率柴油機(jī)而言尤其重要。與試驗優(yōu)化相比，數(shù)值模擬具有成本低、時間短等優(yōu)點，因而其已經(jīng)成為優(yōu)化柴油機(jī)和燃燒系統(tǒng)的一種常用方法。對此，本文給出一種面向控制的發(fā)動機(jī)燃燒預(yù)測模型，并通過試驗對給出的預(yù)測模型進(jìn)行了驗證和校準(zhǔn)。該模型可預(yù)測發(fā)動機(jī)熱釋放率（HRR）和燃料燃燒總質(zhì)量50%時的曲軸轉(zhuǎn)角（MFB50），這兩個值是評價發(fā)動機(jī)燃燒品質(zhì)的重要參數(shù)。通過獲得HRR和MFB50的預(yù)測結(jié)果，可尋求柴油機(jī)的最佳配置。

介紹了基本HRR預(yù)測模型、擴(kuò)展HRR預(yù)測模型和低輸入可逆MFB50預(yù)測模型?；綡RR預(yù)測模型為現(xiàn)有的、應(yīng)用較為廣泛的HRR預(yù)測模型；擴(kuò)展HRR預(yù)測模型則是對基本預(yù)測模型的修改；低輸入可逆MFB50預(yù)測模型為新開發(fā)的預(yù)測模型。基本HRR預(yù)測模型是基于燃料質(zhì)量堆積方法建立的，該方法假定在任何時刻，燃料燃燒釋放的化學(xué)能與缸內(nèi)累積的燃料質(zhì)量成正比，該模型將噴油嘴噴射時間、噴射量和噴射壓力作為輸入?yún)?shù)。擴(kuò)展HRR預(yù)測模型則引入3次噴射策略，可提高結(jié)果精度?？紤]到噴油器噴油嘴打開延遲和關(guān)閉延遲，因而需要對該模型進(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)基于預(yù)測值曲線和試驗值曲線對比。試驗在通用公司的動態(tài)測試平臺上進(jìn)行，所用發(fā)動機(jī)為1.6L歐6柴油機(jī)，壓縮比為16。采用壓阻式壓力傳感器測量壓縮機(jī)、渦輪、中冷器和進(jìn)氣歧管上下游處的壓力。采用壓電式傳感器測量缸內(nèi)壓力。采用熱電偶測量排氣通道處的溫度。采用的循環(huán)工況包括新歐洲標(biāo)準(zhǔn)駕駛循環(huán)和世界輕型車測試程序循環(huán)。預(yù)測結(jié)果與試驗結(jié)果對比表明：與基本HRR預(yù)測模型相比，擴(kuò)展HRR預(yù)測模型對HRR的預(yù)測更為精確，尤其是在中、高負(fù)荷下，但計算時間會略微增加；對低輸入可逆MFB50預(yù)測模型來說，均方根誤差在穩(wěn)態(tài)條件下低于1°，瞬態(tài)條件下約為1°，其計算量低于擴(kuò)展HRR預(yù)測模型兩個數(shù)量級。

Roberto Finesso et al.SAE 2015-01-0879.

編譯：王祥