[发明专利]高压共轨柴油机氮氧化物和颗粒排放的优化协同控制方法有效
| 申请号： | 201210026632.6 | 申请日： | 2012-02-07 |
| 公开（公告）号： | CN102588129A | 公开（公告）日： | 2012-07-18 |
| 发明（设计）人： | 黄志坚;黄河 | 申请（专利权）人： | 上海艾铭思汽车控制系统有限公司;上海艾铭思汽车电子系统有限公司 |
| 主分类号： | F02D28/00 | 分类号： | F02D28/00;F02D43/00 |
| 代理公司： | 上海汉声知识产权代理有限公司 31236 | 代理人： | 郭国中 |
| 地址： | 201203 上海市浦东*** | 国省代码： | 上海;31 |
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| 摘要： | 高压共轨柴油机氮氧化物和颗粒排放的优化协同控制方法属于柴油机优化控制技术领域。本发明提出一种多输入多输出执行依赖启发式近似动态规划方法，对影响高压共轨柴油机NOX和PM排放的控制变量：轨压、EGR率、喷油量和喷油定时进行优化协同控制，具体包括设计效用函数、设计评价网络、设计执行网络、离线学习和在线学习。本发明解决了采用动态规划控制柴油机排放存在的“维数灾”问题，在线应用时不需要被控对象的数学模型，在各工况下均能同步优化NOx和PM的排放。本方法充分挖掘了高压共轨柴油机缸内净化的潜力，减少了对尾气后处理装置的负担和要求，从而低成本地提高了高压共轨柴油机的尾气排放标准。 | ||
| 搜索关键词： | 高压 柴油机 氧化物 颗粒 排放 优化 协同 控制 方法 | ||
【主权项】：
1.一种高压共轨柴油机氮氧化物和颗粒排放的优化协同控制方法，其特征在于该方法是采用执行依赖启发式近似动态规划的优化协同控制方法，包括：(1)设计效用函数：效用函数U(t)即t采样时刻，柴油机NOx和PM排放参数与根据试验和分析所确定的最优化目标值之差平方的一个加权和，以下式表示：U ( t ) = 1 2 [ NOx ( t ) - NOx * ( t ) ] 2 + 1 2 [ PM ( t ) - PM * ( t ) ] 2 - - - ( 1 ) ![]()
即下一个采样时刻开始直到该测试循环结束，各采样时刻效用函数加权和的最小化值；这里γ是折扣因子，t表示采样时刻，u(t)是执行网络(3)的t时刻输出的最优化控制向量，![]()
表示执行网络(3)的t时刻输出的最优化控制向量u(t)的范围，N是该测试循环最后一次采样的时刻，U(i)是效用函数，i从t+1到N-1；评价网络(4)用包括一个输入层，一个隐层和一个输出层的三层前馈人工神经网络来实现；一个输入层包含六个输入神经元，一个隐层包含十四个隐层神经元，一个输出层包含一个输出神经元；这六个输入神经元分别是NOx、PM、轨压、EGR率、喷油量以及喷油定时的归一化值。隐层采用sigmoidal函数，输出层采用线性函数；(3)设计执行网络：执行网络(3)用来逼近最优化的控制向量u(t)。它用包括一个输入层，一个隐层，一个输出层的三层前馈人工神经网络来实现；一个输入层包含二个输入神经元，一个隐层包含九个隐层神经元，一个输出层包含四个输出神经元；这两个输入神经元分别是NOx和PM的归一化值；这四个输出神经元分别是轨压、EGR率、喷油量和喷油定时的最优化控制变量；隐层和输出层都采用sigmoidal函数；其输出的最优化控制向量u(t)用来控制高压共轨柴油机(1)的轨压、EGR率、喷油量和喷油定时；执行网络(3)输出的最优化控制向量u(t)与其输入状态向量x(t)一起连接到评价网络(4)的输入端；评价网络(4)和执行网络(3)的这种结构组合就是执行依赖启发式近似动态规划优化协同控制器(2)；(4)离线学习：首先采用正交实验法按新欧洲排放标准测试循环来测取NOx和PM的排放参数，参考国四排放标准和测得的柴油机排放参数，制定出各工况下柴油机NOx和PM排放的初始优化目标值；然后用测得的控制变量：轨压、EGR率、喷油量、喷油定时和排放参数：NOx、PM的对应数据为样本，用多层前馈神经网络学习得出发动机工作模型，执行依赖启发式近似动态规划优化协同控制器(2)以该模型为对象进行仿真训练，反复调整评价网络(4)和执行网络(3)权值wc(t)、wa(t)的初始值以及效用函数U(t)，以最小化误差函数Ec(t)、Ea(t)的值为目标，根据梯度下降算法来离线训练该执行依赖启发式近似动态规划优化协同控制器(2)；离线学习时，执行依赖启发式近似动态规划优化协同控制器(2)及其梯度下降算法是用Matlab的m文件来实现和仿真的；(5)在线学习：执行依赖启发式近似动态规划优化协同控制器(2)经离线学习，具有收敛稳定性，产生控制效果后，在实车上在线学习并控制高压共轨柴油机(1)的NOx和PM的排放；其优化目标与离线学习时的相同；执行依赖启发式近似动态规划优化协同控制器(2)是由Matlab-function函数来编程实现的，并被嵌入到高压共轨柴油机(1)的管理软件中作为它的一部分；调试用上位机装有dSPACE快速原型调试软件，用于将高压共轨柴油机(1)的管理软件编译并下载到柴油机控制单片机中，以实现高压共轨柴油机(1)的控制和实际效果数据的采集与分析；通过不断修改Matlab-function函数来修改执行依赖启发式近似动态规划优化协同控制器(2)；在线训练时，该执行依赖启发式近似动态规划优化协同控制器(2)是根据实测的控制变量：轨压、EGR率、喷油量、喷油定时，采用梯度下降算法来训练评价网络(4)和执行网络(3)的，以找到各工况下NOx和PM排放控制的最佳折衷点。
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- 2013-04-25 - 2013-07-31 - F02D28/00
- 本发明涉及一种实现配有NOx吸附还原催化转化器的稀燃汽油机周期性交替运行在稀燃工作状态和浓燃工作状态时保持输出转速及扭矩恒定的自学习控制方法。发动机空燃比周期性的阶跃变化过程中，监测发动机转速、扭矩输出变化；当发动机转速的波动绝对值小于某个设定的特定值Q，且扭矩波动绝对值小于某个设定的特定值P时，采用原机MAP图运行；否则采用辅助MAP图运行；所述原机MAP图、辅助MAP图处于动态调整过程中。本发明通过MAP图的动态调整，实现节气门开度和点火提前角的最优调节；既保证了LNT对NOx的处理，也保证了驾驶者或乘车者的舒适性。
- 配有NOx吸附还原催化转化器的稀燃汽油机恒扭矩自学习控制系统-201310148252.4
- 李志军;刘磊;杨士超;申博玺;岳东鹏 - 天津大学
- 2013-04-25 - 2013-07-24 - F02D28/00
- 本发明涉及内燃机稀薄燃烧尾气控制技术，配有NOx吸附还原催化转化器的稀燃汽油机恒扭矩自学习控制系统，包括：ECU主控制器，发动机转速监测模块、发动机扭矩监测模块、原机浓燃MAP图存储单元、原机稀燃MAP图存储单元；辅助浓燃MAP图存储单元、辅助稀燃MAP图存储单元；所述原机稀燃MAP图存储单元5、辅助稀燃MAP图存储单元7与ECU主控制器1之间为双向连接。本发明相对于现有技术的优点在于：通过MAP图的动态调整，实现节气门开度和点火提前角的最优调节。
- 配有NOx吸附还原催化转化器的稀燃汽油机恒扭矩自学习控制系统-201310147549.9
- 岳东鹏;李志军;刘磊;陈韶舒;王银山 - 天津职业技术师范大学
- 2013-04-25 - 2013-07-24 - F02D28/00
- 本发明涉及内燃机稀薄燃烧尾气控制技术，配有NOx吸附还原催化转化器的稀燃汽油机恒扭矩自学习控制系统，包括：ECU主控制器，发动机转速监测模块、发动机扭矩监测模块、原机浓燃MAP图存储单元、原机稀燃MAP图存储单元；辅助浓燃MAP图存储单元、辅助稀燃MAP图存储单元；所述原机浓燃MAP图存储单元、辅助浓燃MAP图存储单元与ECU主控制器之间为双向连接。本发明相对于现有技术的优点在于：通过MAP图的动态调整，实现节气门开度和点火提前角的最优调节。
- 内燃机控制单元-201220717697.0
- 胡建华;魏先玉;蒋奕 - 镇江中研电控有限公司
- 2012-12-21 - 2013-07-24 - F02D28/00
- 本实用新型是有关一种内燃机控制单元，包括控制内燃机的控制模块、电子线路板及容纳该电子线路板的安装外盒，该控制模块集成于该电子线路板，该电子线路板上集成有整流稳压模块。本实用新型的内燃机控制单元结构紧凑，容易安装和拆卸，提高了控制单元的可靠性。
- 一种用于汽油发动机ECU安全监控系统的方法-201310134947.7
- 戢慧;田丰民;翟刚;马增辉;周欣 - 东风汽车公司
- 2013-04-18 - 2013-07-17 - F02D28/00
- 本发明涉及一种用于汽油发动机ECU安全监控系统的方法，所述安全监控系统的发动机ECU包括主机和从机，主机的输出端和输入端分别连接从机的输入端和输出端，主机的时钟端连接从机的时钟端，从机的输入/出口端连接主机的复位端，传感器将采集的数据信息发送给主机和从机；采用一款8位单片机（MC9S08）作为从机（监控芯片），采集发动机运行时的信息，与主机通过SPI进行数据交互，对主机采集到的数据进行分析，既能对发动机ECU主机（如系统电压和主机主频）进行监控及数据交互的准确性进行监控，又能对发动机运行时的其他参数信息进行监控，从而监控主机的运行状态，提高主机运行的可靠性和稳定性，加强了发动机ECU运行的稳定性和安全性。
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