渦輪增壓汽油機(jī)徑向渦輪的面向控制建模

針對(duì)渦輪增壓汽油機(jī)的渦輪機(jī)，提出了一種基于面向控制的旨在預(yù)測(cè)渦輪機(jī)主要參數(shù)的模型。將渦輪機(jī)模擬為帶有兩個(gè)噴嘴的腔體，且其兩個(gè)噴嘴的壓力比不同。在此假設(shè)基礎(chǔ)上，提出了一種非線性估計(jì)算法，以確定這兩個(gè)壓力比之間的關(guān)系。通過(guò)在一個(gè)1.7L汽油機(jī)上采集持續(xù)穩(wěn)定狀態(tài)下的數(shù)據(jù)進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。試驗(yàn)結(jié)果表明，建立的模型可以用于預(yù)測(cè)渦輪機(jī)的質(zhì)量流量，平均誤差為1.4%。另外，設(shè)計(jì)了一個(gè)非線性觀測(cè)器，以觀測(cè)渦輪增壓機(jī)的非測(cè)量數(shù)據(jù)。對(duì)所設(shè)計(jì)的觀測(cè)器進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果表明，觀測(cè)器可用來(lái)估計(jì)渦輪轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、壓縮機(jī)上方的流量及壓縮器下游的溫度。

研究所用發(fā)動(dòng)機(jī)為4缸汽油機(jī)，其有一系列傳感器，可以用來(lái)測(cè)量轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和溫度；發(fā)動(dòng)機(jī)與同步測(cè)功機(jī)相連，用來(lái)測(cè)量轉(zhuǎn)速等信息。

建立了渦輪機(jī)模型，并提出了渦輪機(jī)的重要參數(shù)（噴油嘴有效面積和渦輪機(jī)效率）的估計(jì)算法。計(jì)算結(jié)果表明，參數(shù)估計(jì)比傳統(tǒng)查表法得到的結(jié)果誤差更小。建立了渦輪增壓器的非線性觀測(cè)器以估計(jì)其參數(shù)，如轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、壓縮機(jī)空氣流量及壓縮機(jī)下游溫度。通過(guò)對(duì)比觀測(cè)器估計(jì)結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)二者具有很高的一致性，表明觀測(cè)器的設(shè)計(jì)是合理的。

R.Salehi et al.American Control Conference（ACC），17-19 June 2013.

編譯：白鴿