压电式喷油器速率整形时的动态面控制研究



压电式喷油器速率整形时的动态面控制研究

燃油喷射速率整形是柴油机提高燃油效率和减少有害排放物的一种策略。压电式喷油器以其快速的响应特性能够适应速率整形运行。介绍了闭环压电式喷油器喷油量控制器模型。单发动机循环控制策略使用动态面控制方法，以体现喷油流速追踪能力。介绍了常见的LabvIEW FPGA（虚拟仪器现场可编程门陈列）控制问题。通过不同的共轨油压和理想喷油速率的仿真和试验结果证明了控制器的性能。试验显示每次喷油总燃料的最大误差为2.5%。

与电磁驱动燃油喷射器相比，压电式喷油器有更高的带宽，允许更加复杂的燃油喷射效率配置文件的传输，包括紧密间隔脉冲序列和燃油喷射速率整形。新的研究包括：①基于模型的压电式喷油器速率整形的单循环控制算法进展；②基于模型的稳定性分析；③仿真试验验证；④带有FPGA算法的试验验证。研究包括了动态非线性模型和实时喷油速率评估策略。

试验通过高压油泵为压电式喷油器提供高压油，用计算机记录数据，并且通过发动机控制模块的试验来控制共轨压力。通过NI CompactRIO FPGA实现实时数据采集（DAQ）和控制。NI CompactRIO发送一个控制信号给QorTek压电驱动器，并且接收线压力、压电电压、平均流速和燃油喷射速率整形测量值信号。DAQ运行的采样频率是500kHz，并且需要一个200kHz的滤波器，因此驱动器要每10.24μs进行一次更新。

带有DSC（动态稳定控制系统）闭环控制系统能够得出理想的燃油喷射速率曲线，而且DSC控制要基于传统的PID控制，因为其可以直接适应压电式喷油器的非线性。控制器可以从状态估测值和线压力测量值进行状态估计。未来的工作将包括喷油器间差异性和喷油器老化的补偿策略研究。

刊名：Control Engineering Practice（英）

刊期：2014年第30期

作者：Dat Le et al

编译：薛雷