基于柴油機燃燒過程參數的注油及油路壓力回路控制

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基于柴油機燃燒過程參數的注油及油路壓力回路控制

現代柴油機通常配有高壓共軌噴射系統、高壓廢氣再循環系統（EGR）和可變幾何尺寸渦輪機系統（VGT）。發動機性能包括：功率輸出、燃料消耗、碳煙和氮氧化物（NOx）廢氣排放調節限制。發動機控制輸入的類型一種為燃料路徑，另一種為空氣路徑，需要在不同的發動機運行范圍內進行控制，以實現發動機的良好性能。氣路控制輸入參數分別為VGT葉片位置和EGR閥位置，它們調節吸入新鮮氣體的流量和再循環的排氣速率。大多數現代柴油發動機都配備了常用的油軌系統。共用油軌壓力和噴射起始時刻是所有發動機運行過程中兩個重要的燃料通路控制變量，需要仔細進行校正，因為它們均對發動機的排放、燃料消耗和燃燒噪聲等性能產生很大影響。

雖然現在的試驗設計以及模型與發動機的標定都已經有了較成熟的技術方法，但是發動機試驗過程的測點校準成本仍然很高。此外，發動機試驗測點校準器的輸出是以發動機控制系統表格或Map圖的形式，其輸出結果主要用于發動機的開環控制策略，但開環控制系統缺乏適應性和抗干擾能力。因此，當發動機老化時，其性能表現會比較差，校準器的輸出也會變差。此外，如果燃料特性或燃料噴射系統的性能發生變化，這些校準的表格可能不再適合系統需求，需要重新進行模型的校準。

基于雙輸入雙輸出的反饋控制結構，提出一個可靠而簡單的燃燒性能參數，以取代噴射起始時刻和燃油共用油軌壓力控制系統的查找表。燃燒控制參數包含了燃燒相位、點火延遲以及燃燒寬度等復合信息的性能參數。采用的控制策略是由兩個單回路控制系統組成的分散控制。共用油軌壓力和噴射起始時刻這兩個燃燒參數可以通過只包含發動機轉速和負荷兩個性能變量的線性代數方程組獲得。

在參考算法中的常量通過求解發動機特定瞬態測試神經網絡模型的優化得到。發動機轉速和扭矩瞬態測試的結果顯示，這種基于噴射和燃料軌壓力的在線調節系統燃燒參數反饋可順利且可靠地使發動機具有改善燃料消耗和廢氣排放性能。通過施加這種閉環控制策略，燃燒過程校準工作可以得到大幅縮減。

Zhijia Yang et al. SAE 2013-01-0315.

編譯：張玉倫