一種利用柴油機氣缸內壓力來估算NOx排放的新方法

一種利用柴油機氣缸內壓力來估算NOx排放的新方法

重型柴油機由于具有較高的燃油效率和較強的環境適應性，因此被廣泛地應用在公路和越野路面條件下。由于柴油機在工作過程中會產生很多有害氣體，其中NOx的排放是受法規限制最嚴格的部分。為了滿足日益嚴格的排放要求，開發出了多種利用實際排放信息進行控制的燃燒控制策略和后處理系統。但受限于工作環境和成本等因素，對于NOx排放值的直接測量較為困難，因此提出了一種利用發動機轉速和氣缸內壓力來估算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相關多變量進行處理，其目的是用來描述缸內壓力等信息；同時還采用正交化技術來得到一組簡單而可靠的缸內壓力估計量。這種方法的獨特之處就是其提供了一種基于曲軸平均轉角的壓力估算模型，將曲軸曲柄的平均轉角作為壓力估算的輸入，然后將輸出的缸內壓力值作為NOx估算的輸入。為了得到相對準確并令人滿意的結果，除了缸內壓力以外，該方法還引入了發動機轉速和時間等4個變量。主成分分析法表明，4個特征變量足以用來得到準確的壓力結果。

將這種算法應用在了一款實際的重型柴油機上，并且分別在靜態和動態條件下對其排放性能進行了測試。結果表明，這種采用缸內壓力估算的方法不但能有效地估算發動機的排放特性，而且能夠形成一個有效的閉環控制模型，用來調整尾氣后處理系統的工作狀態。

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