汽油机共轨喷射系统自适应跟踪控制



汽油机共轨喷射系统自适应跟踪控制

汽油直喷（GDI）发动机技术已被证明是一个减少排放和燃油消耗理想的技术，其卓越性能很大程度上依赖于共轨燃油喷射系统（CR）。为在不改变其它参数条件下控制共轨燃油喷射系统压力，设计了一种新的自适应控制模型，该模型采用离散时间的最小控制合成算法（MCS），使用离散时间自适应算法提高闭环性能。试验结果为分析研究提供了有力支持，证实了新算法的有效性，解决了在宽范围工作条件下调节和跟踪控制问题。对系统闭环性能进行定量评价。

本文提出了GDI发动机CR的模型参考（MRAC）自适应控制算法，其只需要很少的发动机参数，对非线性压力扰动具有鲁棒性，无需任何基于模型的前馈补偿。试验表明，所提出的自适应控制算法能够有效地控制共轨压力，这是控制结构的复杂性和性能之间的一种协调方案。未来的研究将设计出离散时间鲁棒自适应控制装置，改进连续时间MCS算法，在外部扰动衰减的影响下进一步改善闭环性能。

CR的主要目的是为电喷发动机喷油器分别独立地提供一定数量的高压燃油。高压喷射可使燃料更好雾化，促进空气与燃料更好的混合，显著改善燃烧。CR最初用于柴油机，之后扩展到汽油机，能够对进入燃烧室的燃料量进行精确喷射，以减少燃料消耗和污染物排放。GDI发动机定量分析表明，CR可以减少20%的燃料消耗，提高约10%的输出功率，同时减少发动机冷起动时约30%HC排放量。

共轨压力是改进GDI发动机性能的关键变量。稳定的压力值对喷油量及雾化效果均具有决定性作用，由此影响了燃烧室的燃料分布。强鲁棒性燃烧过程要求共轨压力具有很小的波动。由于发动机参数随着工况的变化，因此控制目标很难实现。此外，喷油器启闭时也会影响压力变化。

刊名：Transactions on Control Systems Technology（英）

刊期：2013年第21期

作者：Umberto Montanaro

编译：王亮