帶VGT 和EGR 的柴油機模型開發(fā)

現(xiàn)代柴油機要求具有較高的燃燒效率和較低的排放，因而采用了多種先進的燃燒策略和后處理技術(shù)。在眾多后處理技術(shù)中，廢氣再循環(huán)（EGR）技術(shù)能夠?qū)U氣回流到進氣歧管中，同時降低燃油消耗和排放。但當(dāng)柴油機處于低負荷時，排氣歧管壓力較低，不足以保證廢氣重新進入到進氣歧管中。因而，利用EGR的同時，在柴油機上配備幾何可變渦輪（VGT），可增加排氣歧管壓力，以解決上述問題。

開發(fā)裝配VGT和EGR的柴油機仿真模型，有利于實現(xiàn)對該類發(fā)動機的控制。但是，過去開發(fā)的面向控制仿真模型通常是離散的，在基于該模型尋找最優(yōu)控制策略的過程中，無法使用優(yōu)化技術(shù)。因而，針對裝配VGT和EGR的柴油機需要開發(fā)出連續(xù)可微的仿真模型。

在開發(fā)仿真模型時，基于現(xiàn)有且經(jīng)過驗證的柴油機仿真模型，分別建立進氣歧管進氣溫度、氣缸排放溫度、排氣歧管排氣溫度、缸內(nèi)空氣流量、缸內(nèi)燃油流量、壓縮機空氣流量、渦輪效率和功率、壓縮機功率、氣缸轉(zhuǎn)矩和EGR率隨時間變化的關(guān)系，最終所建立的連續(xù)可微柴油機模型具有5個狀態(tài)變量和3個控制信號，并將發(fā)動機轉(zhuǎn)速作為仿真模型的外部輸入。利用該模型進行最優(yōu)控制時，將控制目標(biāo)設(shè)定為最小燃油消耗，將5個狀態(tài)變量和3個控制信號的取值范圍作為約束條件，以實現(xiàn)對柴油機的最優(yōu)控制。

Viktor Leek et al.SAE 2017-01-0611.

編譯：王淼