带节气门的柴油机平均值模型建模及验证.pdf

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1、InternalCombustionEngine&Parts·11·带节气门的柴油机平均值模型建模及验证MeanValueModelingandVerificationofaDieselEnginewithThrottleValve杨菲YANGFei；岳俊洲YUEJun-zhou；杜艳婷DUYan-ting；肖骏林XIAOJun-lin（西南交通大学机械工程学院，成都610031）（SchoolofMechanicalEngineering，SouthwestJiaotongUniversity，Chengdu610031，China）摘要:随着排放法规的日渐严格，现有的国IV／V柴油

2、机空气系统仅仅通过调节EGR与VGT已很难达到国VI排放法规的NOx与PM的排放要求，因而必须增加进气节气门，以使国VI柴油机能够产生更大的EGR率并满足空燃比的控制要求，这样可以使国VI柴油机裸机的NOx与PM排放同时控制在限值内。文中搭建带有节气门的柴油机平均值模型，在稳态和瞬态下对该模型的进气质量流量率和进气增压压力进行验证。验证结果表明，该模型能反映真实发动机的运行工况，基于该平均值模型设计的控制器可靠性高，可减少控制器开发时间。Abstract:Withtheincreasinglystringentemissionregulations,justadjustingEGRan

3、dVGTvalvehasbeendifficulttomeettheChinaVIemissionregulationsofNOxandPMemissionsrequirements.TheintakethrottlecanproducehigherEGRrateandmeettheair-fuelratiocontrolrequirements,sothatNOxandPMemissionsofthedieselenginecanbecontrolledwithinthelimits.Thispaperbuildamean-value-modelofadieselenginewith

4、intakethrottle.Theinletmassflowrateandtheinletpressureofthemodelareverifiedinsteadystateandtransientstate.Theresultsshowthatthemodelcanreflecttherealengineoperatingconditions,andthecontrollerbasedonthemeanvaluemodelhashighreliabilityanditcanalsoreducethedevelopmenttimeofcontroller.关键词:平均值模型；EGR；

5、VGT；节气门Keywords:meanvaluemodel；EGR；VGT；throttlevalve0引言表1为所建立的柴油机平均值模型的主要参数。随着国VI及更高排放法规的颁布和实施，国家对柴油机等尾气的排放要求越来越严格。对于国VI柴油机，在柴油机动力性与经济性要求的前提下，裸机的NOx与PM排放必须严格控制在一定限值范围内。现有的国IV／V柴油机空气系统仅仅通过调节EGR与VGT已很难达到NOx与PM的严格排放要求，因而必须增加进气节气门，从而达到更大的EGR率以满足空燃比的控制要求。本文针对带有节气门的柴油机进行平均值建模并验证，为缩短柴油机空气系统控制器开发时间及成本打下

6、坚实基础。1柴油机平均值模型的建立［1，2，3，4］平均值模型（Mean-ValueModel）忽略了一个工作循环内不同曲轴转角时各缸的差别，对各缸的工作状态进行平均值处理，着眼于整机的动态特性，是一种基于时间的控制模型，具有模型简单、整体精度较高、不需要很大的模型运算量的特点。与传统发动机模型相比，可以大大图1柴油机原理框图降低系统复杂度和估计精度，为科学制定控制策略提供理［3］图1为所建柴油机平均值模型的原理框图。论依据。本文参照WahlstrOmJ建立四缸柴油机的四阶平该模型有四个状态：中冷器压力，进气歧管压力，排气均值模型。歧管压力，涡轮转速（pic，pim，pem，Nt），状

7、态向量为：表1发动机主要参数Tx＝（picpimpemNt）缸数4模型的状态空间形式表达为：缸径100mm冲程100mm连杆长度152mm（1）压缩比18T排量3.1415Lu是控制输入向量，u＝［uthuegruvgt］uegr是EGR阀开度，uvgt是VGT阀开度，uth是节气门开作者简介:杨菲（1991-），女，贵州贵阳人，学生，硕士在读，主要研度。由系统的模型可知，该系统是三输入两输出的非线性究方向为柴油机空气系统控制策略研究。系统，其