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基于柴油機(jī)燃燒過程參數(shù)的注油及油路壓力回路控制

現(xiàn)代柴油機(jī)通常配有高壓共軌噴射系統(tǒng)、高壓廢氣再循環(huán)系統(tǒng)（EGR）和可變幾何尺寸渦輪機(jī)系統(tǒng)（VGT）。發(fā)動(dòng)機(jī)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(diào)節(jié)限制。發(fā)動(dòng)機(jī)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(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行范圍內(nèi)進(jìn)行控制，以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的良好性能。氣路控制輸入?yún)?shù)分別為VGT葉片位置和EGR閥位置，它們調(diào)節(jié)吸入新鮮氣體的流量和再循環(huán)的排氣速率。大多數(shù)現(xiàn)代柴油發(fā)動(dòng)機(jī)都配備了常用的油軌系統(tǒng)。共用油軌壓力和噴射起始時(shí)刻是所有發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中兩個(gè)重要的燃料通路控制變量，需要仔細(xì)進(jìn)行校正，因?yàn)樗鼈兙鶎?duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的排放、燃料消耗和燃燒噪聲等性能產(chǎn)生很大影響。

雖然現(xiàn)在的試驗(yàn)設(shè)計(jì)以及模型與發(fā)動(dòng)機(jī)的標(biāo)定都已經(jīng)有了較成熟的技術(shù)方法，但是發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)過程的測(cè)點(diǎn)校準(zhǔn)成本仍然很高。此外，發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)測(cè)點(diǎn)校準(zhǔn)器的輸出是以發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)表格或Map圖的形式，其輸出結(jié)果主要用于發(fā)動(dòng)機(jī)的開環(huán)控制策略，但開環(huán)控制系統(tǒng)缺乏適應(yīng)性和抗干擾能力。因此，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)老化時(shí)，其性能表現(xiàn)會(huì)比較差，校準(zhǔn)器的輸出也會(huì)變差。此外，如果燃料特性或燃料噴射系統(tǒng)的性能發(fā)生變化，這些校準(zhǔn)的表格可能不再適合系統(tǒng)需求，需要重新進(jìn)行模型的校準(zhǔn)。

基于雙輸入雙輸出的反饋控制結(jié)構(gòu)，提出一個(gè)可靠而簡(jiǎn)單的燃燒性能參數(shù)，以取代噴射起始時(shí)刻和燃油共用油軌壓力控制系統(tǒng)的查找表。燃燒控制參數(shù)包含了燃燒相位、點(diǎn)火延遲以及燃燒寬度等復(fù)合信息的性能參數(shù)。采用的控制策略是由兩個(gè)單回路控制系統(tǒng)組成的分散控制。共用油軌壓力和噴射起始時(shí)刻這兩個(gè)燃燒參數(shù)可以通過只包含發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷兩個(gè)性能變量的線性代數(shù)方程組獲得。

在參考算法中的常量通過求解發(fā)動(dòng)機(jī)特定瞬態(tài)測(cè)試神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的優(yōu)化得到。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和扭矩瞬態(tài)測(cè)試的結(jié)果顯示，這種基于噴射和燃料軌壓力的在線調(diào)節(jié)系統(tǒng)燃燒參數(shù)反饋可順利且可靠地使發(fā)動(dòng)機(jī)具有改善燃料消耗和廢氣排放性能。通過施加這種閉環(huán)控制策略，燃燒過程校準(zhǔn)工作可以得到大幅縮減。

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

編譯：張玉倫