廢氣再循環(huán)(EGR)和可變幾何截面渦輪增壓(VGT)是發(fā)動機機內凈化的主要措施,能夠有效降低排放,但隨著國VI排放法規(guī)中要求柴油機裸機排放限值的頒布,僅通過控制EGR與VGT已難以達到排放要求。而在加入節(jié)氣門之后,能夠在低負荷時通過控制節(jié)氣門開度來提供更高的EGR率和一定空燃比來滿足國VI排放要求。目前,對于三者耦合控制的研究較少,僅通過標定加上簡單的PID控制,因此有必要對節(jié)氣門、EGR和VGT設計非線性協(xié)調控制器。本文由此展開了如下研究:1)基于GT-POWER建立了帶有EGR、VGT和節(jié)氣門的四缸柴油機模型,一方面通過穩(wěn)態(tài)及瞬態(tài)工況驗證了模型的真實性,另一方面分析了各閥門開度對于排放的影響。結果表明,所建立的GT-POWER模型能夠模擬真實發(fā)動機的工況,同時引入進氣節(jié)氣門后,能夠減少PM排放。2)基于所建立的GT-POWER模型提供的數(shù)據(jù),建立了能夠面向控制的四缸柴油機四階平均值模型,并通過穩(wěn)態(tài)及瞬態(tài)工況驗證。結果表明,所搭建的平均值模型具有極高的精度。3)基于所搭建的平均值模型,本文設計了多輸入多輸出模型預測控制器和滑模控制器,其目的是能夠準確的跟蹤進氣空氣流量和進氣增壓壓力。還驗證了控制器的魯棒性能。結果表明,滑�？刂扑惴ň哂懈叩目刂凭燃棒敯粜浴�4)基于所搭建的四階柴油機模型,搭建了帶有EGR、VGT及節(jié)氣門的二級增壓柴油機的五階平均值模型,并設計了滑模控制器,對比了二級增壓柴油機與原有柴油機的控制效果。結果表明,滑模控制器具有良好的控制效果。
【學位單位】：西南交通大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：U464.172
【部分圖文】：

標定轉速r/min 800-3500標定功率kw 128氣缸數(shù)量 4氣缸直徑mm 100沖程mm 100連桿長度mm 152排量L 3.14壓縮比 18EGR 方式 外部高壓回路EGR的模型是在 GT-POWER 軟件中提供的柴油發(fā)動機模型基礎之上，增加了節(jié)噴嘴類型和燃燒模型進行修改，并加入了柴油機排放模塊，調整各個參數(shù)如下圖2-2-1 模型：

VGT開度由rack position決定。渦輪map圖是由簡化的渦輪轉速reduced turbo speed，簡化的質量流量reduced Mass Flow Rate，壓縮率 Pressure Ratio 和效率Efficiency 組成。數(shù)據(jù)如圖2-2-2 所示。圖2-2-2 渦輪建模所建的EGR 閥主要通過閥門直徑大小來表示 EGR 閥門開度，例如如：直徑為 25mm時意味著EGR 閥全開，直徑為0mm 時意味著 EGR 閥全閉。其中 EGR 閥門直徑由 enginespeed (RPM)和Requested BMEP(bar)確定。如圖 2-2-3 所示。節(jié)氣門模塊建模原理與 EGR閥一致，考慮實際運行，節(jié)氣門直徑的區(qū)間為30-50mm，為50mm 時表示全開。

-3EGR開度

【參考文獻】

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本文編號：2824382