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大型渦輪增壓柴油機的壓力控制

大型發(fā)動機普遍采用渦輪增壓器。渦輪增壓器進氣歧管增壓會額外消耗發(fā)動機功率，因此精確控制這種壓力才能使發(fā)動機可靠地運轉及避免發(fā)動機損壞。介紹機車柴油機進氣壓力，預估發(fā)動機在不同條件下運轉時未知的系統(tǒng)參數(shù)?；趨?shù)估計調(diào)節(jié)控制器增益，驗證利用實時增壓自適應控制的性能。為準確預測內(nèi)燃機運轉狀態(tài)和效率，采用AVL公司的仿真工具。

為達到控制目標，采用一個簡單的柴油機三態(tài)模型，進行動力增壓。首先在機車發(fā)動機工作點固定時設計一個增壓控制器，然后假設發(fā)動機工作點不固定，開發(fā)一個自適應控制結構進行調(diào)節(jié)。利用仿真工具驗證自適應增壓控制器的性能，其與發(fā)動機高度非線性特性匹配，即實時增壓。在發(fā)動機運行條件變化時，自適應控制器能夠有效地工作，其增益也根據(jù)三態(tài)模型的參數(shù)在線估計得到更新，可減少大型柴油機控制所必須的校準次數(shù)。

柴油機增壓壓力控制需要將所有的發(fā)動機工作條件覆蓋在內(nèi)，這是一項具有挑戰(zhàn)的工作。在渦輪增壓柴油機中，空氣管理是一個多變量、強耦合非線性快速動態(tài)系統(tǒng)。越來越嚴格的排放法規(guī)以及更高燃油效率的需求，對渦輪增壓的要求越來越高，并應具有更高的增壓水平和高的壓力比。

增壓器渦輪從廢氣中回收能量通過渦輪軸傳遞給壓縮機。渦輪軸的轉速取決于流過渦輪氣流的速率，因此壓縮機由渦輪氣流驅(qū)動。在過度增壓情況下旁通閥打開，流過渦輪的僅為部分尾氣，其余尾氣直接通過旁通閥流入排氣管。

Nazli E.Kahveci et al. 2014 American Control Conference (ACC), USAJune 4-6, 2014.

編譯：王亮