针对柴油发电机低温燃烧／压燃（LTC／CI）燃烧模式切换过程中的瞬态控制问题，提出并开发了组合燃烧模式下的燃油系统和空气系统协调控制策略。实验结果表明，采用油气协调的控制策略，燃烧模式切换快速平稳，提高了LTC的减排效果。

　　柴油发电机低温燃烧（LTC），既能够产生较低的排放，又能够保持较高的燃烧效率，在最近10多年来，成为学术界的研究热点。一般可以通过燃料早喷、小锥角喷油器喷油和燃料晚喷的方法实现LTC。燃料晚喷的方式是通过在上止点附近喷射柴油和高废气再循环（EGR）率来增强预混合比例和降低燃烧温度。这种方法不需要对燃烧室进行重新匹配，燃烧相位可以通过喷油定时控制。本文采用燃料晚喷来实现 LTC。但是，这种LTC局限在中低负荷工况，其他工况仍然需要使用传统的压燃（CI）:EGR会致使燃烧恶化，使燃油经济性变差，噪声增加；高EGR率虽然可以延长滞燃期，当负荷变大，喷油持续期变长，燃烧恶化的程度也会使碳烟排放量增大。当LTC使用区域的边界时，需要切换回CI燃烧。

　　国内外对柴油发电机LTC／CI燃烧模式切换及其控制策略研究的报道并不多。Michigan大学的Busch等在一台四缸1.9L柴油发电机上研究了LTC／CI燃烧模式切换时的NOx排放，指出快速的燃油压力建立过程是燃烧模式切换过程的一个关键控制点。但是该文的切换策略并没有对LTC和CI各自燃烧所需油气混合需求进行优化。

　　美国西南研究院的王俊敏等采用基于模型的空气系统控制系统，以气体组分和增压压力为控制目标，针对LTC和传统CI设计了两组滑模操作系统以获得更加快速和平顺的空气系统响应，同时设计了监督操作系统（Supervisory controller）在LTC／CI燃烧模式切换瞬态中来协调两组滑模系统的工作。利用基于模型的控制策略使EGR和VNT的控制解耦，得到了良好的转矩跟随和空燃比跟随效果。但是，该文中采用的空气系统模型过于复杂，燃油系统的协调控制也没有加入控制框架中。

　　Wisconsin－Madison大学的 Burton等在一台四缸1.9L柴油发电机上对发电机稳态点LTC／CI燃烧模式切换和发电机瞬态过程中LTC／CI燃烧模式切换进行了研究，发现从LTC到CI的切换引起NOx排放尖峰，而从CI到LTC的切换则引起HC排放尖峰，Burton认为这是燃油和空气系统不协调致使的。但是，该文并没有提出HCCI瞬态控制中油气综合控制的策略，只是在发电机ECU上进行了简单的MAP图的标定。

　　康明斯公司在研究各个油据对LTC燃烧影响的基础上，提出了一套油气协调切换控制策略，对LTC／CI燃烧模式切换过程进行控制。系统所用的发电机控制单元，基于Freescale MPC5634M32位高性能单片机开发。该单片机使用LQFP 144封装，CPU频率达到80MHz，具有2CAN总线位AD、Nexus调试接口支持、DMA支持和浮点运算支持等多种功能。该控制屏支持6～32V宽电压输入范围，可以处理32模拟信号、20开关信号、4PWM信号和2转速信号，能够驱动20开关型负载、8PKW负载、1直流电机负载和8缸喷油器。配备的智能喷油器驱动系统能够实时闭环控制充电泵电压和喷油器驱动电流。该控制屏能够满足柴油发电机燃油系统控制、空气系统控制和后处理系统控制的硬件资源需求。开发的发电机控制策略在原有的基于扭矩的控制框架基础上，加入LTC低温燃烧控制和LTC／CI燃烧模式切换控制。

　在燃烧模式协调控制器中，得到当前的目标IMEP和燃烧模式，通过IMEP和油量之间的转换关系得到目标油量。

具体案例：

　　该发电机使用高压共轨型燃油喷射系统。对原机后，加装了VNT系统和EGR系统。该发电机为直列四冲程、直喷、水冷、增压、中冷发电机，4缸，缸径×冲程为92mm×94mm，总排量为2.499L，压缩比为17.5，额定容量／额定转速为87kW／4000r·min－1，最大扭矩／最大扭矩转速为280N·m／2000r·min－1，EGR系统为外部、水冷中冷。本实验使用的燃料晚喷方式注重燃烧过程的改善，它的技术优点是在上止点附近高压喷射燃油，配合使用大EGR率。柴油晚喷和EGR的应用使得燃烧滞燃期延长，为燃油和空气争取更多的混合时间，使得预混合燃烧的比例增大；使用较高的燃油喷射压力也会促进油气均匀混合；同时因为大EGR率的使用，氧气浓度下降，燃烧温度降低。这些措施，能够使得NOx和PM排放同时降低。其中扭矩为78.2N·m，预喷油量为3.0mm3，主喷油量为16.0mm3，预喷定时为－19.5℃A（上止点前），主喷定时为2.9℃A（上止点后），喷射压力为120MPa，EGR率为20%，燃烧放热重心CA50为20℃A，NOx排放体积浓度为98×10－6。

 

　　NOx排放大幅度下降。因为大量缸内燃烧产生的废气通过EGR系统再次循环进入气缸，废气涡轮增压系统所能利用的排气能量减少，缺少必要的驱动能量，增压系统在整个LTC适用工况范围内基本没有调控空气系统的能力。

　　

　　

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