Title of article :
Controlling the Power Output and Combustion Phasing in an Homogeneous Charge Compression Ignition Engine
Author/Authors :
Nazoktabar, M Mechanical Engineering Department - K.N. Toosi University of Technology , Jazayeri, S.A Mechanical Engineering Department - K.N. Toosi University of Technology
Abstract :
In the development of Homogeneous Charge Compression Ignition (HCCI) engines, simultaneous control of combustion phasing and power output has been a major challenge. In this study, a new
strategy is developed to control the engine power output and combustion phasing at any desired operating condition. A single zone thermodynamic model coupled to a full kinetic mechanism of
Primary Reference Fuels (PRFs) is developed to predict characteristic parameters such as; Start of Combustion (SOC) and Indicated Mean Effective Pressure (IMEP) and also thermodynamic constant
parameters for processes through an HCCI engine cycle. A dynamic interactive control model has been developed for the entire cycle of a HCCI engine to predict combustion phasing and IMEP.The results
derived from the developed model are validated against experimental data for a single cylinder Ricardo engine. A two input - two output controller is then designed to track crank angle at which 50% of in
cylinder fuel mass is burned (CA50) and IMEP by adjusting the input data. In this study two control models are presented; open loop and closed loop. Performance of the controller is tested on a physical
HCCI engine model to evaluate the tracking performance and disturbance rejection properties. Results indicate that the designed controller is capable to accurately tracking both CA50 and IMEP while
rejecting the disturbances from variations in the engine speed and the intake manifold temperature.
Farsi abstract :
يكي از چالشهاي عمده در توسعه موتورهاي اشتعال تراكمي كنترل همزمان زمانبندي احتراق (CA50) و فشار متوسط موثر انديكاتوري (IMEP) يا توان موتور ميباشد. در كار حاضر راهبرد جديدي در كنترل اين دو پارامتر براي شرايط كاركردي مختلف موتور ارايه شده است. در آغاز يك مدل ترموسينتيك تكناحيهاي با مكانيزم مفصل شيميايي سوخت PRF براي پيشبيني زمان آغاز احتراق، IMEP و پارامترهاي ويژه ترموديناميكي توسعه داده شده است. پس از آن يك مدل كنترلي براي پيشبيني CA50 و IMEP در هر سيكل موتور ارايه شده است. مدل كنترلي با دادههاي آزمون موتور ريكاردو در شرايط گذرا صحهگذاري شده و در نهايت هم يك كنترلر كه قابليت كنترل CA50 و IMEP را دارد طراحي شده است. در اين كار دو كنترلر مدار باز و مدار بسته ارايه ميشود. كارايي كنترلر با كمك يك مدل فيزيكي جهت ارزيابي عملكرد آن و توانايي در حذف اغتشاشات بررسي شده است. نتايج نشان ميدهند كنترلر طراحي شده قابليت كنترل دو پارامتر CA50 و IMEP و همچنين حذف اغتشاشات ناشي از تغيير در دور موتور و دماي وررودي را دارد.
Keywords :
IMEP & CA50 Outputs , Fuel Rate & Phi Inputs , Controller , Two Input Two Output , HCCI Engine Control
Journal title :
Astroparticle Physics