废气循环柴油机单涡轮增压器的建模与控制

随着排放法规对柴油机的NOx排放要求越来越严格，开始采用废气循环系统来降低NOx的排放。而由于涡轮增压器与废气循环系统在结构上是相关联的，所以具有废气循环系统和涡轮增压器柴油发动机的空气气流控制很复杂。研究了基于模型的柴油机控制结构，这个控制结构为发动机模型的性能分析提供了控制策略。发动机具有很高的非线性，而且易受很多不确定因素的影响。为了克服这个问题，采用滑模控制方法设计了一个鲁棒控制器。该控制器可以无需转换控制目标参数，直接对燃烧废气成分进行控制。基于模型控制策略的优势在于，其能够很容易对每个工况点做出反应，因为控制器的执行一直跟随着发动机的物理模型，相比于基于发动机示功图的控制策略，该控制器的算法更加合理。推导了代表发动机的进气歧管、排气歧管、废气循环系统、涡轮增压器等部件的热力学方程和微分方程，用来建立状态空间形式，这是一个比较传统的建模方法。在Matlab/Simulink下搭建了发动机模型并进行了仿真，对仿真过程中不同阶段的发动机参数进行了统计和分析，对排气歧管中的燃烧废气含量进行检测。分析结果证明，所设计的滑模控制器对具有废气循环系统和涡轮增压器的柴油发动机控制策略的有效性。未来的研究可以采用更加可靠的发动机仿真软件。

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

编译:吴玉杰