涡轮增压柴油机废气排放的预测控制
研究了配备有废气再循环(EGR)阀和可变几何涡轮增压器(VGT)柴油机的排放控制系统。提出了一种新的基于多模型预测控制(MMPC)技术的控制策略,该策略考虑了控制问题的约束,同时利用了非线性模型,以提高控制性能。MMPC控制器通过调节空燃比以满足燃料消耗和转矩响应,调节EGR以降低污染物排放,尤其是NOx排放。对比分析了MMPC控制器和基于广义预测控制(GPC)控制器的动态特性,并通过仿真结果验证了该方案的可行性。
一般先进的柴油机都配备了额外的硬件(如EGR阀和VGT)以满足排放限值。一种降低柴油机排放的可行方法是废气经过EGR阀再循环。然而,涡轮增压柴油机功率密度增加,需要更多的空气进入气缸,在相同体积和不增加空气燃料比条件下消耗更多的燃料。EGR阀和VGT工作与废气排放情况高度耦合,传统发动机控制结构通常忽视这种耦合。MMPC控制策略则能够有效解决这一问题。
介绍了MMPC控制策略,该策略包含了4个线性模型的模型预测控制(MPC)。此外,这些模型是在某些工作点导出的,使用雅可比线性化设计控制器和控制变量。控制器采用了合适的结构方式,以保证发动机转矩和最小燃料消耗。在不降低效率和动态特性的前提下给出了废气的约束。在不同的工作条件下,通过计算机仿真验证了该设计方法的性能。
刊名:IECON(英)
刊期:2015年第11期
作者:Hamed Nademi
编译:王亮