一种利用柴油机气缸内压力来估算NOx排放的新方法

一种利用柴油机气缸内压力来估算NOx排放的新方法

重型柴油机由于具有较高的燃油效率和较强的环境适应性，因此被广泛地应用在公路和越野路面条件下。由于柴油机在工作过程中会产生很多有害气体，其中NOx的排放是受法规限制最严格的部分。为了满足日益严格的排放要求，开发出了多种利用实际排放信息进行控制的燃烧控制策略和后处理系统。但受限于工作环境和成本等因素，对于NOx排放值的直接测量较为困难，因此提出了一种利用发动机转速和气缸内压力来估算NOx排放值的新方法。

本文的研究首先引入了主成分分析法对相关多变量进行处理，其目的是用来描述缸内压力等信息；同时还采用正交化技术来得到一组简单而可靠的缸内压力估计量。这种方法的独特之处就是其提供了一种基于曲轴平均转角的压力估算模型，将曲轴曲柄的平均转角作为压力估算的输入，然后将输出的缸内压力值作为NOx估算的输入。为了得到相对准确并令人满意的结果，除了缸内压力以外，该方法还引入了发动机转速和时间等4个变量。主成分分析法表明，4个特征变量足以用来得到准确的压力结果。

将这种算法应用在了一款实际的重型柴油机上，并且分别在静态和动态条件下对其排放性能进行了测试。结果表明，这种采用缸内压力估算的方法不但能有效地估算发动机的排放特性，而且能够形成一个有效的闭环控制模型，用来调整尾气后处理系统的工作状态。

刊名：IEEE Transactions on Control Systems Technology（英）

刊期：2014年第1期

作者：Simone Formentin et al

编译：范狄