廢氣循環柴油機單渦輪增壓器的建模與控制

廢氣循環柴油機單渦輪增壓器的建模與控制

隨著排放法規對柴油機的NOx排放要求越來越嚴格，開始采用廢氣循環系統來降低NOx的排放。而由于渦輪增壓器與廢氣循環系統在結構上是相關聯的，所以具有廢氣循環系統和渦輪增壓器柴油發動機的空氣氣流控制很復雜。研究了基于模型的柴油機控制結構，這個控制結構為發動機模型的性能分析提供了控制策略。發動機具有很高的非線性，而且易受很多不確定因素的影響。為了克服這個問題，采用滑模控制方法設計了一個魯棒控制器。該控制器可以無需轉換控制目標參數，直接對燃燒廢氣成分進行控制。基于模型控制策略的優勢在于，其能夠很容易對每個工況點做出反應，因為控制器的執行一直跟隨著發動機的物理模型，相比于基于發動機示功圖的控制策略，該控制器的算法更加合理。推導了代表發動機的進氣歧管、排氣歧管、廢氣循環系統、渦輪增壓器等部件的熱力學方程和微分方程，用來建立狀態空間形式，這是一個比較傳統的建模方法。在Matlab/Simulink下搭建了發動機模型并進行了仿真，對仿真過程中不同階段的發動機參數進行了統計和分析，對排氣歧管中的燃燒廢氣含量進行檢測。分析結果證明，所設計的滑模控制器對具有廢氣循環系統和渦輪增壓器的柴油發動機控制策略的有效性。未來的研究可以采用更加可靠的發動機仿真軟件。

Hojin Jung et al.SAE 2013-01-2649.

編譯:吳玉杰