汽油机稀燃不妨最大节制提拔发起机经济性以及低浸油耗，其上风重要再现正在以下几个方面：正在发起机不浮现失火或者火焰隔绝的情景下，发起机的热功效跟着过量气氛系数的增进而增进。由于跟着过量气氛系数的增进，出席燃烧的燃油量变小，缸内最大产生压力低浸，缸内温度变低，发起机壁面热传导变少。缸内燃油雾化结果更好，正在不浮现失火的条款下，搀杂气燃烧更完整；正在稀燃形式下，因为缸内氧浓度增进，借使反当令间足够，CO和THC容易被氧化，CO和THC排放明明淘汰，因为缸内温度变低，NOx浓度也低浸。同时缸内直喷发起机正在稀燃形式下，不存正在个别过浓搀杂区，酿成的纠集态微粒较少，同时核态微粒正在氧气充实且滞留时分长的情景下容易氧化，因而采用稀燃形式能够淘汰微粒排放；守旧汽油机平常通过转移骨气门开度来独揽进怀抱调动发起机的功率输出，不过稀燃形式能够通过转移喷油来调动发起机负荷，淘汰泵气耗费，发起机热功效增进，油耗率低浸。

不过汽油机稀燃也存正在着明明的劣势，全体再现正在以下几个方面：正在稀燃形式下，借使过量气氛系数过大，会浮现发起机燃烧恶化，火焰宣扬会浮现隔绝，以至浮现失火；正在稀燃形式下，缸内最大产生压力跟着过量气氛系数的增大而减小，正在稀燃形式下发起机动力性较低，因而稀燃形式平常只用于中小负荷，正在高速大负荷很难确保发起机的功率输出；正在稀燃形式下，稀搀杂气相对较难点燃，这对火花塞焚烧能量以及喷油工夫和焚烧工夫的配合提出了更高的条件。本期推送将先容汽油机稀燃燃烧不变性独揽的手艺办法。

图1为分歧空燃比时IMEP以及COV（IMEP）漫衍图，当空燃比为1.1时，IMEP的轮回震动率最低，其后跟着空燃比的增进延续增进。空燃比对燃烧相位的影响睹图2。图1的结果与图2的结果很雷同，CA10、CA50以及CA90的转化限制增进，这是因为搀杂气较稀使得初期火核酿成麻烦以及火焰宣扬速率较慢。是以为了弥漫阐明稀燃燃烧的潜力，须要合理衡量燃烧不变性以及热功效之间的干系，这也是该咨询的重要方针，完成较高热功效的同时，提拔燃烧的不变性。咨询中界说了以下参数：

图3为分歧工况下最优热功效漫衍图，当空燃比为表面空燃比时图中所形容的最佳热功效的题目是真切通晓的，这是由于最佳焚烧提前角常常与最小燃烧震动率维持类似。正在这种情景下，能够将最佳热功效随焚烧工夫转化干系划分为两个区，一个区为内部空间（如图3a所示），一个区为外部空间（如图3b所示），正在外部空间因为燃烧转化率增进使得正在不异燃烧转化准则下可行的区域缩小。正在这种情景下，最佳的焚烧工夫提前恐怕无法完成并抵达饱和，这是由于焚烧工夫提前逾越了可行限制。是以，只要正在边境点上抵达较为理念的结果。总而言之，无论正在何种情景下，本咨询祈望开采一种算法能能够完成尽恐怕高的热功效，同时避免燃烧震动率恶化。

为了低浸燃烧震动，构修了双回道（焚烧提前回道和燃油喷射回道）反应独揽计划。除了根本的变量桎梏效力外，正在焚烧提前回道中增进了ES模块，以普及热功效，全体独揽器布局睹图4。

正在变量限度模块中焚烧提前角和燃油喷射参数是重要独揽的参数，用于独揽CA50以及IMEP，这是由于这个两个参数与输入和输出条款有着热烈的线性干系。每缸的连接轮回IMEP和CA50值实行取均匀，然后举动每缸现实盘算推算的设定值，全体公式如下：

上式中k为轮回数目；α，β为合系的系数（0,1）。为了确保每缸轮回转化限值合理，采用基于柱态统计假设磨练的独揽器求取参照均匀值对每缸的IMEP和CA50实行调动。图5给出了基于假设磨练的独揽器的示贪图。

图6为空燃比独揽器的具体顺序框图，正在该框图中输入独揽的燃油喷射量信号是前馈信号，如此不妨确保排气歧管处的空燃比（正在本咨询中该值为1.5），并且焚烧提前角信号也是前馈信号，曾经预先校准了MBT的正时。除了前面提到的前馈和反应布局外，ES效力还包罗正在火花提前独揽回道中，其具体消息将不才一一面先容。

ES模块被以为是有用的正在线优化本领，更加是确定了对应参数的限度条款。该模块是基于梯度迭代的优化本领，该本领曾经正在确定静态图和动态编制的极值方面被平常运用和证实。全体而言，借使编制的输入与输出之间存正在某些映照的假设，就能够践诺ES模块。正在新数据到来之前实行迩来输入-输出数据梯度盘算推算，输入调治将延续实行直到盘算推算的梯度收敛为零为止，此时取得了输入的极值。极值寻找独揽器的逻辑框图睹图7。

实行是正在一台丰田普锐斯发起机上发展的，该发起机采用气口喷射的方法，通过独揽燃油喷射以及骨气门开度发起性能够运转正在空燃比1.0-1.6的区间。图8为实行修立框图，表1为实行工况点拔取表。

实行流程中维持发起机转速恒定，骨气门开度恒定，λ维持正在1.55。初步实行时，起首发展冷却水温度实行，用于验证ES独揽器的自我优化本能。正在初步实行算法试验时，须要实行该工况MBT依时以及可行职业区域探寻实行（分歧正在80℃和95℃冷却水温度套件下发展）。

正如弁言中所述，当通过调动焚烧角来优化热功效时，最佳的焚烧角度恐怕会落正在某些桎梏界说的焚烧角可行区域除外。固然正在验说明验功夫没有发作该景色，不过确实发作了“边境情景”（最佳的焚烧角位于可行区域的边境），如图9所示。

图14放热率弧线为一个实行工况的结果。此中，图10a和图10b揭示了焚烧角以及燃油独揽流程，上逛数据为输入夂箢，下逛数据为轮回输出相应。为了便于比力，正在最初的650个轮回中，两道独揽输入均维持恒定（SA回道中维持MBT正时，正在燃油喷射回道，确保歧管λ为1.55）。然后，独揽器初步职业，气缸输入指令初步转化。为了更好地发挥输出相应，对输出数据实行滤波，结果如图11。优化的CA50转化限制小于4°ATDC，这明明小于正在表面当量比时的最佳窗口数据（8-10°ATDC）。由于正在稀疏燃烧下火焰的形成和迅速燃烧延续时分都被伸长了，是以须要更长的燃烧流程以抵达最佳功效。启动独揽器后，能够明明观看到气缸输出信号的收敛趋向，各缸的CA50以及IMEP的明明失衡景色大大淘汰，不过热功效数据没有相像的趋向，如图12所示。为了更好地比力独揽前后燃烧本能转化，对每缸数据实行了统计了解，结果睹图13所示。通过比力CA50和IMEP的准则化直方图，能够得出结论，独揽后输出相应的方差减小。假设数据是高斯漫衍，那么直方图的漫衍能够支柱上述结论。独揽后的数据的拟合方差明明小于独揽前的数据。一共实行点的总体评估结果睹表2和表3。

固然稀燃燃烧不妨提拔发起机热功效，不过燃烧震动的增进使搀杂气浓度变稀受到了限度；高度稀释的搀杂气会使IMEP以及CA50的轮回震动增进，这不光对热功效提拔无益，同时也摧残驾驶本能。燃油喷射的独揽以及焚烧工夫的提前是独揽IMEP和CA50的合节参数，独揽器初始化之后，各缸不服均性明明低浸。统计数据了解能够很好证实上述结论，引入独揽器后燃烧合节参数的转化限制明明淘汰，降幅可达28%。

一种ES算法被用于提拔发起机热功效，不过该算法是基于预先标定的MAP运转，正在现实运用流程中因为情况的转化以及发起机老化，离线标定不行确保发起机抵达最佳的热功效。