涡轮增压发动机节流阀和排气门模型预测控制器的设计

涡轮增压发动机节流阀和排气门模型预测控制器的设计

在汽油机中，理论配比的空燃比可以使催化转化器处于最优工作区域，这将导致发动机输出转矩与发动机气流之间的强耦合，需要对发动机空气流量快速而精确地控制，可以采用在发动机进气歧管处安装一个节流阀的方法对空气流量进行控制。而涡轮增压发动机空气流量取决于由压缩器增加的节流阀入口压力。该压力可通过排气门进行调节。通过采用节流阀和排气门控制器设计解决发动机气流和增压控制的双输入、双输出问题。

采用线性模型预测控制（MPC）协调节流阀和涡轮增压器废气驱动来对发动机气流量增压压力进行控制。对用于线性模型预测控制的预测模型进行简化，降低了对存储器内存的需求。模型中没有考虑可变凸轮正时对模型预测的影响，而是在线性模型预测控制的鲁棒性分析中考虑了这一影响。比较了抗饱和积分器以及卡尔曼滤波两种分析方法，实现对发动机气流和增压压力的无偏移跟踪。对比分析结果表明，卡尔曼滤波干扰估算法改善了凸轮正时的瞬态特性，提高了其稳定性。

未来的研究工作主要是鲁棒性评估，在评估当中会考虑其它影响因素，特别是影响气门正时的因素，例如涡轮增压器的增速作用等。此外，计划采用更为精确的线性模型预测控制，以此精确测试非线性模型和发动机功率。

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

编译：贺蓉