基于柴油機燃燒過程參數的燃油共軌壓力在線調整研究

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基于柴油機燃燒過程參數的燃油共軌壓力在線調整研究

大多數現代柴油機配備燃油共軌系統。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，需要在發動機的運行范圍內對其進行仔細的校準，因其對發動機的排放、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動機校準優化方法等，但發動機的測試點數量仍然很多，而且校準成本也很高。此外，在發動機控制系統，因為開環控制策略所應用的校準輸出數據都是通過參考圖表獲得的，開環控制系統不具備自適應和抗干擾能力，所以隨著發動機的老化，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性能發生變化，這些校準圖表可能會不適應，需要進行重新調整。

提出了一種簡單可靠的基于兩輸入兩輸出（2I2O）反饋控制結構的燃燒過程。燃燒過程中的控制參數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?？刂撇呗允欠稚⒖刂疲部煞Q為兩個單回路控制系統。這兩個控制參數通過只包含轉速和負荷兩個發動機參數的線性代數方程組求解得到。參考算法中的常數通過神經網絡發動機模型的求解得到。發動機的轉速和扭矩瞬態試驗表明，基于噴射時刻和燃油共軌壓力在線調整系統的燃燒參數反饋工作不僅順利而且可靠，同時還能改善發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控制。

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

發動機的試驗結果表明，在發動機瞬態試驗循環中，采用基于SOI和RP在線調整系統的閉環控制，可以改善發動機的NOx排放性能、煙塵排放性能和燃油經濟性能。未來的工作將致力于構建高負荷運行范圍內的發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的動態響應性能，從而進一步提高發動機的排放性能和油耗性能。

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

編譯：王維