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汽油機(jī)共軌噴射系統(tǒng)自適應(yīng)跟蹤控制

汽油直噴（GDI）發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)已被證明是一個(gè)減少排放和燃油消耗理想的技術(shù)，其卓越性能很大程度上依賴(lài)于共軌燃油噴射系統(tǒng)（CR）。為在不改變其它參數(shù)條件下控制共軌燃油噴射系統(tǒng)壓力，設(shè)計(jì)了一種新的自適應(yīng)控制模型，該模型采用離散時(shí)間的最小控制合成算法（MCS），使用離散時(shí)間自適應(yīng)算法提高閉環(huán)性能。試驗(yàn)結(jié)果為分析研究提供了有力支持，證實(shí)了新算法的有效性，解決了在寬范圍工作條件下調(diào)節(jié)和跟蹤控制問(wèn)題。對(duì)系統(tǒng)閉環(huán)性能進(jìn)行定量評(píng)價(jià)。

本文提出了GDI發(fā)動(dòng)機(jī)CR的模型參考（MRAC）自適應(yīng)控制算法，其只需要很少的發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)，對(duì)非線性壓力擾動(dòng)具有魯棒性，無(wú)需任何基于模型的前饋補(bǔ)償。試驗(yàn)表明，所提出的自適應(yīng)控制算法能夠有效地控制共軌壓力，這是控制結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和性能之間的一種協(xié)調(diào)方案。未來(lái)的研究將設(shè)計(jì)出離散時(shí)間魯棒自適應(yīng)控制裝置，改進(jìn)連續(xù)時(shí)間MCS算法，在外部擾動(dòng)衰減的影響下進(jìn)一步改善閉環(huán)性能。

CR的主要目的是為電噴發(fā)動(dòng)機(jī)噴油器分別獨(dú)立地提供一定數(shù)量的高壓燃油。高壓噴射可使燃料更好霧化，促進(jìn)空氣與燃料更好的混合，顯著改善燃燒。CR最初用于柴油機(jī)，之后擴(kuò)展到汽油機(jī)，能夠?qū)M(jìn)入燃燒室的燃料量進(jìn)行精確噴射，以減少燃料消耗和污染物排放。GDI發(fā)動(dòng)機(jī)定量分析表明，CR可以減少20%的燃料消耗，提高約10%的輸出功率，同時(shí)減少發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)時(shí)約30%HC排放量。

共軌壓力是改進(jìn)GDI發(fā)動(dòng)機(jī)性能的關(guān)鍵變量。穩(wěn)定的壓力值對(duì)噴油量及霧化效果均具有決定性作用，由此影響了燃燒室的燃料分布。強(qiáng)魯棒性燃燒過(guò)程要求共軌壓力具有很小的波動(dòng)。由于發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)隨著工況的變化，因此控制目標(biāo)很難實(shí)現(xiàn)。此外，噴油器啟閉時(shí)也會(huì)影響壓力變化。

刊名：Transactions on Control Systems Technology（英）

刊期：2013年第21期

作者：Umberto Montanaro

編譯：王亮