本文關(guān)鍵詞：柴油機低溫燃燒瞬態(tài)過程閉環(huán)控制研究

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【摘要】：隨著世界石油資源的日益枯竭以及排放法規(guī)的日趨嚴(yán)格,為了實現(xiàn)柴油機高效清潔燃燒,降低系統(tǒng)成本,柴油機低溫燃燒技術(shù)近年來在國內(nèi)外得到了廣泛的研究。采用大EGR率和單次晚噴實現(xiàn)柴油機低溫燃燒的方式,雖然可以降低污染物排放,但帶來燃燒穩(wěn)定性及燃油經(jīng)濟性的問題。因此,本文通過臺架試驗和仿真模擬相結(jié)合的方法,進行了柴油機低溫燃燒特性及燃燒模式切換瞬態(tài)過程閉環(huán)控制方法研究。通過搭建試驗臺架以及采集系統(tǒng),進行了柴油機EGR率、EGR溫度、噴油相位以及噴油壓力等燃燒控制參數(shù)對低溫燃燒模式的燃燒特性和排放特性參數(shù)影響規(guī)律的研究,明確了控制過程存在的問題;分析了瞬態(tài)工況下EGR的化學(xué)反應(yīng)平衡過程,總結(jié)了進排氣氧濃度、新鮮空氣氧濃度與EGR率和過量空氣系數(shù)之間的關(guān)系,為低溫燃燒模式控制方法的研究提供基礎(chǔ)。在發(fā)動機工作過程中,不同的控制參數(shù)下,為了可以有效及時識別當(dāng)前缸內(nèi)的燃燒模式,保證燃燒模式切換過程缸內(nèi)燃燒的穩(wěn)定性以及排放性能。首先,通過低溫燃燒化學(xué)動力學(xué)反應(yīng)機理分析,獲得了實現(xiàn)低溫燃燒的主要影響機制;從缸壓、壓升率以及瞬時放熱率等燃燒特征參數(shù)中,確定了采用瞬時放熱率曲線上低溫冷焰反應(yīng)導(dǎo)致的二階段滯燃現(xiàn)象來識別當(dāng)前缸內(nèi)的燃燒模式;并搭建了發(fā)動機GT-Power仿真模型,通過標(biāo)定準(zhǔn)維燃燒模型燃燒控制參數(shù),從燃燒路徑的角度,分析了缸內(nèi)從傳統(tǒng)燃燒模式向低溫燃燒模式過度過程中,缸內(nèi)工質(zhì)當(dāng)量比-燃燒溫度的變化。同時,為了解決柴油機傳統(tǒng)燃燒模式和低溫燃燒模式切換時,帶來的發(fā)動機輸出功率降低以及燃油經(jīng)濟性差的問題。搭建了GT-Power和Matlab/Simulink聯(lián)合仿真平臺,開展了燃燒模式切換控制方法研究,并進行了低溫燃燒模式的經(jīng)濟性優(yōu)化。首先通過基于模型標(biāo)定的方法,分析并獲取發(fā)動機低溫燃燒模式經(jīng)濟性優(yōu)化的目標(biāo)控制參數(shù),然后采用了兩輸入兩輸出繼電反饋測試閉環(huán)控制模型,解決兩輸入兩輸出系統(tǒng)參數(shù)間耦合帶來的控制參數(shù)整定困難以及標(biāo)定工作量大問題。最后,通過低溫燃燒聯(lián)合仿真平臺,分別采用兩輸出兩輸出控制模型雙目標(biāo)(IMEP、CA50)閉環(huán)控制方法和單輸入單輸出控制模型單目標(biāo)(IMEP)閉環(huán)的控制方法,進行了發(fā)動機經(jīng)濟性的對比,結(jié)果表明,兩輸入兩輸出雙目標(biāo)閉環(huán)控制方法在不惡化排放水平的基礎(chǔ)上,在低溫燃燒模式下以及燃燒模式切換瞬態(tài)條件下均可以實現(xiàn)燃油經(jīng)濟性的提高。
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TK427

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1229605