基于平均值模型的柴油機空氣系統(tǒng)模型預測控制研究.pdf

1、隨著國Ⅵ及更高排放法規(guī)的頒布和實施，國家對柴油機尾氣的排放要求越來越嚴格。對于國Ⅵ柴油機，優(yōu)先采用機內(nèi)凈化技術將裸機的(NOx)與(PM)排放嚴格控制在一定范圍內(nèi)。現(xiàn)有的國Ⅳ/Ⅴ柴油機空氣系統(tǒng)僅僅通過調(diào)節(jié)廢氣再循環(huán)(EGR)與可變截面渦輪增壓器(VGT)已很難達到NOx與PM的嚴格排放要求，因而必須增加進氣節(jié)氣門，從而達到更大的EGR率以滿足空燃比的控制要求，并將國Ⅵ柴油機裸機的氮氧化物(NOx)與微粒(PM)排放控制在一定范圍內(nèi)，再配

2、合后處理系統(tǒng)以滿足排放法規(guī)的要求。
　　柴油機空氣系統(tǒng)的優(yōu)化目標主要是控制兩類排放:一是微粒PM;二是氮氧化物NOx。微粒和NOx的生成與進氣空氣流量率(MAF)和進氣增壓壓力(MAP)直接相關，因此，選擇二者作為反饋變量設計輸出反饋控制器，以對柴油機的主要排放物PM和NOx進行控制。本文由此展開了如下研究:
　　1)利用GT-POWER建立了帶有EGR、VGT和節(jié)氣門的四缸柴油機模型，并在節(jié)氣門全開的狀態(tài)下對模型進行穩(wěn)態(tài)及

3、瞬態(tài)驗證，結果表明，所建立的GT-POWER模型能準確模擬真實發(fā)動機的狀態(tài)。
　　2)對帶有EGR、VGT及節(jié)氣門的四缸柴油機，選取進氣歧管壓力、進氣中冷器壓力、排氣歧管壓力及渦輪轉速作為狀態(tài)建立了發(fā)動機平均值模型，并利用所建立的GT-POWER模型對該平均值模型進行驗證，結果表明所搭建的平均值模型在穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)下的精度分別達到96％和93％，且大大降低了模型的計算量。
　　3)基于平均值模型設計柴油機空氣系統(tǒng)模型預測控制算法