高稀释与高增压水平压燃发动机的燃烧相位建模与控制

由于燃油效率受内燃机燃烧时刻的显著影响，对燃烧相位的精确控制至关重要。本文提出并标定了一个非线性燃烧相位模型，并研究了用于燃烧相位控制的基于前馈模型的控制策略与基于自适应模型的控制策略。该燃烧相位模型结合了爆震积分模型、燃烧持续期模型与 Wiebe 函数来预测柴油机的燃烧相位。该模型被简化以更适用于燃烧相位控制，并利用包含高废气再循环率与高增压水平工况的仿真与实验数据进行了标定与验证。基于此模型，设计了用于闭环控制的自适应非线性基于模型的控制器，以及用于开环控制的基于前馈模型的控制器。这两种控制方法在仿真中进行了测试。仿真结果表明，在瞬态变化过程中，自适应控制的 CA50（已燃燃料质量达 50% 时的曲轴转角）可在不超过 5 个循环内达到稳态，稳态误差小于 ±0.1 曲轴转角度（CAD）；基于前馈模型的控制稳态误差小于 ±0.5 CAD。