渦輪增壓柴油機(jī)的建模與控制方案

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渦輪增壓柴油機(jī)的建模與控制方案

介紹了渦輪增壓柴油機(jī)的兩類(lèi)模型：動(dòng)態(tài)輸入/輸出（I/O）模型和穩(wěn)態(tài)模型。提出了一種渦輪增壓柴油機(jī)的建模與廢氣再循環(huán)（EGR）控制的方法。開(kāi)發(fā)了I/O模型。對(duì)RST多項(xiàng)式I/O控制器進(jìn)行了計(jì)算，結(jié)果表明，用該控制器來(lái)控制柴油機(jī)非常有效，能夠保證柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程輸出性能良好。

現(xiàn)代柴油機(jī)通常配備可變幾何渦輪增壓器（VGT）和EGR系統(tǒng)，同時(shí)引入從排氣管到進(jìn)氣管的反饋回路，但這導(dǎo)致一個(gè)多變量非線性控制出現(xiàn)問(wèn)題。以前，該問(wèn)題的控制方法是采用李亞普諾夫函數(shù)非線性控制、最小時(shí)間最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制、魯棒控制、被動(dòng)設(shè)計(jì)等。本文用上述不同的控制方法來(lái)分別控制一套完全相同的硬件系統(tǒng)，并比較了上述控制方法的綜合性能。

為實(shí)現(xiàn)對(duì)配備EGR渦輪增壓柴油機(jī)的控制，采用VGR迫使空氣進(jìn)入氣缸，能夠增加發(fā)動(dòng)機(jī)的功率密度。渦輪由廢氣的能量驅(qū)動(dòng)，其幾何尺寸是可變的，這有助于調(diào)節(jié)渦輪效率，以適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作點(diǎn)。從排氣到進(jìn)氣管二次反饋路徑基于EGR系統(tǒng)，其由EGR閥門(mén)控制。再循環(huán)廢氣占據(jù)部分進(jìn)氣口,從而降低燃燒的溫度，因此NOx的排放得到了改善。VGT通常用于控制進(jìn)氣管的絕對(duì)壓力,廢氣循環(huán)閥控制進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣流量，本質(zhì)上構(gòu)成一個(gè)多變量控制。

Silviu Cirstoiu et al. 2013 2nd International Conference on Systems and Computer Science (ICSCS) Villeneuve d'Ascq, France-August 26-27, 2013.

編譯：王亮