壓電式噴油器速率整形時的動態(tài)面控制研究

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壓電式噴油器速率整形時的動態(tài)面控制研究

燃油噴射速率整形是柴油機提高燃油效率和減少有害排放物的一種策略。壓電式噴油器以其快速的響應(yīng)特性能夠適應(yīng)速率整形運行。介紹了閉環(huán)壓電式噴油器噴油量控制器模型。單發(fā)動機循環(huán)控制策略使用動態(tài)面控制方法，以體現(xiàn)噴油流速追蹤能力。介紹了常見的LabvIEW FPGA（虛擬儀器現(xiàn)場可編程門陳列）控制問題。通過不同的共軌油壓和理想噴油速率的仿真和試驗結(jié)果證明了控制器的性能。試驗顯示每次噴油總?cè)剂系淖畲笳`差為2.5%。

與電磁驅(qū)動燃油噴射器相比，壓電式噴油器有更高的帶寬，允許更加復(fù)雜的燃油噴射效率配置文件的傳輸，包括緊密間隔脈沖序列和燃油噴射速率整形。新的研究包括：①基于模型的壓電式噴油器速率整形的單循環(huán)控制算法進展；②基于模型的穩(wěn)定性分析；③仿真試驗驗證；④帶有FPGA算法的試驗驗證。研究包括了動態(tài)非線性模型和實時噴油速率評估策略。

試驗通過高壓油泵為壓電式噴油器提供高壓油，用計算機記錄數(shù)據(jù)，并且通過發(fā)動機控制模塊的試驗來控制共軌壓力。通過NI CompactRIO FPGA實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)采集（DAQ）和控制。NI CompactRIO發(fā)送一個控制信號給QorTek壓電驅(qū)動器，并且接收線壓力、壓電電壓、平均流速和燃油噴射速率整形測量值信號。DAQ運行的采樣頻率是500kHz，并且需要一個200kHz的濾波器，因此驅(qū)動器要每10.24μs進行一次更新。

帶有DSC（動態(tài)穩(wěn)定控制系統(tǒng)）閉環(huán)控制系統(tǒng)能夠得出理想的燃油噴射速率曲線，而且DSC控制要基于傳統(tǒng)的PID控制，因為其可以直接適應(yīng)壓電式噴油器的非線性。控制器可以從狀態(tài)估測值和線壓力測量值進行狀態(tài)估計。未來的工作將包括噴油器間差異性和噴油器老化的補償策略研究。

刊名：Control Engineering Practice（英）

刊期：2014年第30期

作者：Dat Le et al

編譯：薛雷