Desarrollo de estrategias avanzadas de control de la combustión mediante la medida de la señal de presión en cámara

Abstract

La combustión RCCI se basa en el empleo de una mezcla de un combustible de baja reactividad y un combustible de alta reactividad. Debido a la falta de actuación directa sobre el incio de la combustión y a su sensibilidad a diferentes factores como la temperatura de admisión, la recirculación de los gases de escape, etc., este concepto de combustión está sujeto a una variabilidad ciclo a ciclo significativa. Con el fin de hacer viable este concepto de combustión, resulta por lo tanto preciso la implementación de sistemas de control de la combustión en bucle cerrado. Los objetivos del trabajo propuesto son la implementación de estrategias de control de la combustión basadas en la medida de la presión en cámara aplicadas a nuevos modos de combustión, específicamente a combustión de tipo dual-fuel. El objetivo principal es el de desarrollar un control de la combustión en tiempo real y eficiente bajo operaciones estacionarias y en transitorio, conservando la máxima eficiencia en el máximo rango posible de puntos de operación del motor. En este sentido, la medida de la presión de cámara se usa como un medio de diagnóstico de la eficiencia del control y permite adaptar las acciones de control ciclo a ciclo, aunque también se usa como información de importancia capital para desarrollar modelos físicos del motor orientados a control. Además, esta señal también se utiliza para estimar la masa atrapada, la cual es de alto interés en estas estrategias avanzadas de control, mediante el análisis de la excitación de la resonancia de la presión en cámara.

RCCI combustion relies on a dual-fuel premixed combustion driven by a cylinder fuel blend of a low reactivity fuel and a high reactivity fuel. Such combustion concept, due to its lack of direct actuation of combustion initiation and its sensitivity to several factors such as intake temperature, recirculated gas amount, etc., is subject to cycle-to-cycle variability and thus makes it impractical for common open-loop control as in conventional Engine Control Unit (ECU). In this aim, the use of the in-cylinder pressure signal as a feedback in a closed-loop control strategy is generally assumed as of great importance. The objectives of this work are to develop combustion control strategies based on the in-cylinder pressure signal applied to new combustion modes, in particular dual-fuel combustion engines. The main goal is to provide efficient and real-time control of the combustion under steady-state and transient operation in order to maintain the highest engine efficiency in the widest range of operating conditions. In this sense, the use of the in-cylinder pressure signal is used as a feedback diagnostic of the control effectiveness to adapt the control actions in a cycle-to-cycle basis but also as a crucial data for developing physical models of the engine for control applications. Furthermore, this variable is also exploited as an information provider by analysing the resonance excitation of the signal for estimating the trapped mass which is of great importance in such advanced control strategies.