涡轮增压柴油机双回路EGR系统尾气组分估算的简化



涡轮增压柴油机双回路EGR系统尾气组分估算的简化

介绍了涡轮增压柴油机双回路EGR系统尾气成分估算简化方法。该方法引入一个简化的动态燃烧气体组分，使用单一假设验证燃烧气体组分的可观测性。燃烧气体组分的渐近稳定性可以用李雅普诺夫函数分析来证明。使用6L重型柴油机GT-Power模型在不同运行工况下进行验证。建立了涡轮增压柴油机双回路EGR系统简化的尾气组分模型。采用李雅普诺夫方法，线性变参数（LPV）增益保证了尾气组分模型动态误差的渐近稳定性。

在尾气组分模型辅助下，观测器能够有效估算尾气中各种气体的分数状态，从而减少了估算燃烧气体分数的计算量，与高阶模型相比，本模型使用了更少的传感器。GT-Power发动机模型的仿真结果验证了观测器的性能。结果表明，简化的尾气组分观测器除能够进行尾气组分控制，还能够用于双回路EGR柴油机进排气故障诊断。

柴油机燃烧系统随着新技术不断开发而采用了其它燃烧模式，如低温燃烧（LTC）、均质充量压缩点火（HCCI）和预混合控制压缩点火（PCCI）。采用双燃烧模式有助于在保证发动机性能的条件下满足排放法规。作为后处理系统，辅助过滤器采用了如柴油氧化催化器（DOC）和选择性催化还原器（SCR）。EGR系统被分为HP（高压）和LP（低压）。HP EGR系统能够对EGR率变化进行快速响应，但因其位于涡轮前面，因此其高度会影响涡轮增压器的工作。LP EGR系统所处的位置对于涡轮增压器无明显影响，但其LP EGR燃气通过长距离输送响应速度慢。双回路EGR系统是减少NOx和PM排放有效的方法，通过基于双回路EGR系统控制的双燃烧模式，可在发动机不同工况下提高发动机的燃烧效率。

Hojin Jung et al. 2014 IEEE Conference on Control Applications (CCA) Part of 2014 IEEE Multi-conference on Systems and Control, France- October 8-10,2014.

编译：王亮