大型涡轮增压柴油机的压力控制



大型涡轮增压柴油机的压力控制

大型发动机普遍采用涡轮增压器。涡轮增压器进气歧管增压会额外消耗发动机功率，因此精确控制这种压力才能使发动机可靠地运转及避免发动机损坏。介绍机车柴油机进气压力，预估发动机在不同条件下运转时未知的系统参数。基于参数估计调节控制器增益，验证利用实时增压自适应控制的性能。为准确预测内燃机运转状态和效率，采用AVL公司的仿真工具。

为达到控制目标，采用一个简单的柴油机三态模型，进行动力增压。首先在机车发动机工作点固定时设计一个增压控制器，然后假设发动机工作点不固定，开发一个自适应控制结构进行调节。利用仿真工具验证自适应增压控制器的性能，其与发动机高度非线性特性匹配，即实时增压。在发动机运行条件变化时，自适应控制器能够有效地工作，其增益也根据三态模型的参数在线估计得到更新，可减少大型柴油机控制所必须的校准次数。

柴油机增压压力控制需要将所有的发动机工作条件覆盖在内，这是一项具有挑战的工作。在涡轮增压柴油机中，空气管理是一个多变量、强耦合非线性快速动态系统。越来越严格的排放法规以及更高燃油效率的需求，对涡轮增压的要求越来越高，并应具有更高的增压水平和高的压力比。

增压器涡轮从废气中回收能量通过涡轮轴传递给压缩机。涡轮轴的转速取决于流过涡轮气流的速率，因此压缩机由涡轮气流驱动。在过度增压情况下旁通阀打开，流过涡轮的仅为部分尾气，其余尾气直接通过旁通阀流入排气管。

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

编译：王亮