渦輪增壓柴油機雙回路EGR系統尾氣組分估算的簡化

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渦輪增壓柴油機雙回路EGR系統尾氣組分估算的簡化

介紹了渦輪增壓柴油機雙回路EGR系統尾氣成分估算簡化方法。該方法引入一個簡化的動態燃燒氣體組分，使用單一假設驗證燃燒氣體組分的可觀測性。燃燒氣體組分的漸近穩定性可以用李雅普諾夫函數分析來證明。使用6L重型柴油機GT-Power模型在不同運行工況下進行驗證。建立了渦輪增壓柴油機雙回路EGR系統簡化的尾氣組分模型。采用李雅普諾夫方法，線性變參數（LPV）增益保證了尾氣組分模型動態誤差的漸近穩定性。

在尾氣組分模型輔助下，觀測器能夠有效估算尾氣中各種氣體的分數狀態，從而減少了估算燃燒氣體分數的計算量，與高階模型相比，本模型使用了更少的傳感器。GT-Power發動機模型的仿真結果驗證了觀測器的性能。結果表明，簡化的尾氣組分觀測器除能夠進行尾氣組分控制，還能夠用于雙回路EGR柴油機進排氣故障診斷。

柴油機燃燒系統隨著新技術不斷開發而采用了其它燃燒模式，如低溫燃燒（LTC）、均質充量壓縮點火（HCCI）和預混合控制壓縮點火（PCCI）。采用雙燃燒模式有助于在保證發動機性能的條件下滿足排放法規。作為后處理系統，輔助過濾器采用了如柴油氧化催化器（DOC）和選擇性催化還原器（SCR）。EGR系統被分為HP（高壓）和LP（低壓）。HP EGR系統能夠對EGR率變化進行快速響應，但因其位于渦輪前面，因此其高度會影響渦輪增壓器的工作。LP EGR系統所處的位置對于渦輪增壓器無明顯影響，但其LP EGR燃氣通過長距離輸送響應速度慢。雙回路EGR系統是減少NOx和PM排放有效的方法，通過基于雙回路EGR系統控制的雙燃燒模式，可在發動機不同工況下提高發動機的燃燒效率。

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.

編譯：王亮