一種利用柴油機(jī)氣缸內(nèi)壓力來(lái)估算NOx排放的新方法

重型柴油機(jī)由于具有較高的燃油效率和較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性，因此被廣泛地應(yīng)用在公路和越野路面條件下。由于柴油機(jī)在工作過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生很多有害氣體，其中NOx的排放是受法規(guī)限制最嚴(yán)格的部分。為了滿足日益嚴(yán)格的排放要求，開(kāi)發(fā)出了多種利用實(shí)際排放信息進(jìn)行控制的燃燒控制策略和后處理系統(tǒng)。但受限于工作環(huán)境和成本等因素，對(duì)于NOx排放值的直接測(cè)量較為困難，因此提出了一種利用發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和氣缸內(nèi)壓力來(lái)估算NOx排放值的新方法。

本文的研究首先引入了主成分分析法對(duì)相關(guān)多變量進(jìn)行處理，其目的是用來(lái)描述缸內(nèi)壓力等信息；同時(shí)還采用正交化技術(shù)來(lái)得到一組簡(jiǎn)單而可靠的缸內(nèi)壓力估計(jì)量。這種方法的獨(dú)特之處就是其提供了一種基于曲軸平均轉(zhuǎn)角的壓力估算模型，將曲軸曲柄的平均轉(zhuǎn)角作為壓力估算的輸入，然后將輸出的缸內(nèi)壓力值作為NOx估算的輸入。為了得到相對(duì)準(zhǔn)確并令人滿意的結(jié)果，除了缸內(nèi)壓力以外，該方法還引入了發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和時(shí)間等4個(gè)變量。主成分分析法表明，4個(gè)特征變量足以用來(lái)得到準(zhǔn)確的壓力結(jié)果。

將這種算法應(yīng)用在了一款實(shí)際的重型柴油機(jī)上，并且分別在靜態(tài)和動(dòng)態(tài)條件下對(duì)其排放性能進(jìn)行了測(cè)試。結(jié)果表明，這種采用缸內(nèi)壓力估算的方法不但能有效地估算發(fā)動(dòng)機(jī)的排放特性，而且能夠形成一個(gè)有效的閉環(huán)控制模型，用來(lái)調(diào)整尾氣后處理系統(tǒng)的工作狀態(tài)。

刊名：IEEE Transactions on Control Systems Technology（英）

刊期：2014年第1期

作者：Simone Formentin et al

編譯：范狄