基于倒拖缸压曲线预测的压燃发动机燃烧始点实时检测算法
2020-03-21徐文俊方成
徐文俊,方成
(1.东风商用车技术中心,湖北 武汉 441001;2.常州易控汽车电子股份有限公司,江苏 常州 213164)
均质充量压缩燃烧(HCCI,Homogeneous Charge Compression Ignition)是一种满足越来越严苛排放法规的机内净化技术,但对于普通柴油,由于高沸点导致蒸发和混合时间长,即使在进气冲程喷油,也很难形成均质混合气[1]。Kalghatgi[2]引入部分预混燃烧(PPC,Partially Premixed Combustion)技术,通过燃料早喷和高废气再循环(EGR,Exhaust Gas Recirculation)率,既能保持较高热效率,又能同时降低氮氧化物和颗粒物排放。汽油-柴油混合燃料是一种可行的实现PPC燃烧的燃料[3]。
燃烧始点对燃烧放热有直接影响,对燃烧噪声和排放也有间接影响[4]。在燃烧实时控制和分析过程中,一般使用基于缸压信号的方法得到燃烧始点: 1)实测缸压相对于倒拖缸压曲线的分离点[5-8];2)缸压二阶导数的极大值点[9];3)缸压二阶导数的过零点[10];4)缸压三阶导数的极大值点[11];5)燃烧放热率的极小值点[12];6)燃烧放热率的过零点[13];7)x%累计放热点[14-15]。
一方面,缸压信号在采样过程中会引入噪声,对缸压求导操作将引入额外的噪声[5];另一方面,在实时计算燃烧放热率的过程中,由于传热系数估计困难,一般都忽略热损失的影响,这将导致燃烧始点的检测误差,这种误差在低温燃烧下是无法忽略的;最后,累计放热点不仅滞后于燃烧始点,采样噪声对1%累计放热点(MFB1,1% Mass Fraction Burned)和MFB5的影响也很明显。所以,本研究把实测缸压相对于倒拖缸压曲线的分离点作为燃烧始点:通过算法预测倒拖缸压曲线,并定义压力阈值作为实测缸压脱离倒拖缸压曲线的判断依据。……
