渦輪增壓發(fā)動機(jī)節(jié)流閥和排氣門模型預(yù)測控制器的設(shè)計(jì)

在汽油機(jī)中，理論配比的空燃比可以使催化轉(zhuǎn)化器處于最優(yōu)工作區(qū)域，這將導(dǎo)致發(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩與發(fā)動機(jī)氣流之間的強(qiáng)耦合，需要對發(fā)動機(jī)空氣流量快速而精確地控制，可以采用在發(fā)動機(jī)進(jìn)氣歧管處安裝一個節(jié)流閥的方法對空氣流量進(jìn)行控制。而渦輪增壓發(fā)動機(jī)空氣流量取決于由壓縮器增加的節(jié)流閥入口壓力。該壓力可通過排氣門進(jìn)行調(diào)節(jié)。通過采用節(jié)流閥和排氣門控制器設(shè)計(jì)解決發(fā)動機(jī)氣流和增壓控制的雙輸入、雙輸出問題。

采用線性模型預(yù)測控制（MPC）協(xié)調(diào)節(jié)流閥和渦輪增壓器廢氣驅(qū)動來對發(fā)動機(jī)氣流量增壓壓力進(jìn)行控制。對用于線性模型預(yù)測控制的預(yù)測模型進(jìn)行簡化，降低了對存儲器內(nèi)存的需求。模型中沒有考慮可變凸輪正時對模型預(yù)測的影響，而是在線性模型預(yù)測控制的魯棒性分析中考慮了這一影響。比較了抗飽和積分器以及卡爾曼濾波兩種分析方法，實(shí)現(xiàn)對發(fā)動機(jī)氣流和增壓壓力的無偏移跟蹤。對比分析結(jié)果表明，卡爾曼濾波干擾估算法改善了凸輪正時的瞬態(tài)特性，提高了其穩(wěn)定性。

未來的研究工作主要是魯棒性評估，在評估當(dāng)中會考慮其它影響因素，特別是影響氣門正時的因素，例如渦輪增壓器的增速作用等。此外，計(jì)劃采用更為精確的線性模型預(yù)測控制，以此精確測試非線性模型和發(fā)動機(jī)功率。

Santillo,M.et al.American Control Conference(ACC), 17-19 June 2013.

編譯：賀蓉