柴油機空氣閉環控制系統的多變量控制器設計分析

?

柴油機空氣閉環控制系統的多變量控制器設計分析

由于對柴油機廢氣排出的要求日益嚴格，特別是對NOx和PM排放的要求越來越嚴格，因此使發動機增加了很多復雜零件（如多個傳感器），以更好地估計或模擬在任何給定的時間和操作條件下發動機的排放，以及增加多個制動器，實現對多個變量的控制。研究表明，增加氣缸內的EGR量就能減少NOx的排放量，同時在氣缸中提供適當多余的空氣以增加空氣/燃料比，使得燃料燃燒更充分，減少PM的排放。通常，通過EGR閥和可變截面渦輪增壓（VGT）控制柴油機氣體的流量以可達到所需的減排效果。

由于柴油機排放標準越來越嚴格，因此通常使用的減排方法是通過主動控制引導空氣和廢氣再循環使用。常見的控制系統配置包括制動器如EGR閥和一個可變截面渦輪增壓（VGT），以便通過操縱氣流來控制柴油機所需的缸內條件，使燃燒過程中盡可能地降低發動機的廢氣排放。采用VGT和EGR閥4種不同的控制器設計，以在系統性能和系統復雜性之間進行權衡。對柴油機進行氣路控制方法包括：3種從SISO傳遞函數出發；1種是建立完全多變量設計。對各項性能指標進行了分析，以了解其能力的差別，同時試圖保持簡單的控制器架構。作為分析的一部分，對控制器的設計進行了模擬，對標準化的認證測試周期進行控制，同時給出了非線性發動機模型，以模擬在真實世界中控制器應用程序的執行情況。

Daniel Humke et al. SAE 2013-01-0327.

編譯：李雪