电辅助涡轮增压柴油机气路系统非线性优化控制方法研究
发布时间：2021-06-13 07:11
电辅助涡轮增压（Electrically Assisted Turbocharger,EAT）技术是在传统涡轮增压柴油机的增压装置中增加了辅助电机,旨在改善由于涡轮迟滞带来的瞬态响应性能差、低速输出扭矩不足以及废气能量利用率低等问题。然而,辅助电机的引入不仅增加了柴油机气路系统的控制自由度,又让系统成为了一个“机-电”高度耦合的复杂系统,为设计可靠、高效的气路控制系统带来了挑战,多执行器协调控制的好坏将影响柴油机系统的动力性、经济性和排放性。为此,本文针对EAT柴油机气路系统的多目标优化控制问题展开研究,提出了基于分层式结构的气路优化控制方案,实现了气路系统的能耗优化和多状态目标的快速跟踪控制,从而提升了发动机的综合性能。具体工作围绕如下方面展开:首先,基于平均值建模思想,结合机理模型和多项式拟合,建立面向控制的EAT气路系统模型。在高精度的传统涡轮增压柴油机模型中进行拓展,完成了EAT柴油机气路系统仿真模型的搭建,实现了EAT的功能,并通过EAT气路系统仿真模型的动力学分析对EAT的功能进行了合理性验证。通过仿真实验与高精度仿真模型的输出进行对比,验证了面向控制的EAT气路系统模型的...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
废气涡轮增压示意图
吉林大学硕士学位论文4速排气流量较小时，旁通阀开度变小使更多废气流过涡轮以增加涡轮转速，进而提高了进气量，在一定程度上改善了涡轮迟滞；当发动机工作在高转速工况时，可以通过增加旁通阀开度来释放多余的废气以防止增压器超速和增压压力过高，但这种情况下废气不能充分利用，经济性变差。图1.2废气旁通涡轮增压器（二）两级涡轮增压两级涡轮增压系统由一大一小两个涡轮串联组成，其结构如图1.3所示[21]。发动机在低速工况时，废气流过高压段涡轮，给气缸提供较高的进气压力，使得发动机的动力性能够得到提升；发动机在高速工况时，废气流经废气旁通阀进入低压段涡轮，可降低排气背压，避免涡轮超速。在实际发动机电控中，通过控制排气阀在两个排气涡轮增压器之间分配废气流量。面向日益严格的油耗限值和排放法规，宝马对新一代发动机的技术升级之一就是采用两级涡轮增压技术，后续采用可变几何截面涡轮增压替代高级增压器，提高了系统的协调能力[22]。图1.3两级涡轮增压器（三）可变几何截面涡轮增压由于柴油机的实际运行工况具有范围大、多变和瞬时等特点，上述废气旁通阀涡轮增压器采用的是定截面增压器，只能在特定工况下利用废气能量并且废气
吉林大学硕士学位论文4速排气流量较小时，旁通阀开度变小使更多废气流过涡轮以增加涡轮转速，进而提高了进气量，在一定程度上改善了涡轮迟滞；当发动机工作在高转速工况时，可以通过增加旁通阀开度来释放多余的废气以防止增压器超速和增压压力过高，但这种情况下废气不能充分利用，经济性变差。图1.2废气旁通涡轮增压器（二）两级涡轮增压两级涡轮增压系统由一大一小两个涡轮串联组成，其结构如图1.3所示[21]。发动机在低速工况时，废气流过高压段涡轮，给气缸提供较高的进气压力，使得发动机的动力性能够得到提升；发动机在高速工况时，废气流经废气旁通阀进入低压段涡轮，可降低排气背压，避免涡轮超速。在实际发动机电控中，通过控制排气阀在两个排气涡轮增压器之间分配废气流量。面向日益严格的油耗限值和排放法规，宝马对新一代发动机的技术升级之一就是采用两级涡轮增压技术，后续采用可变几何截面涡轮增压替代高级增压器，提高了系统的协调能力[22]。图1.3两级涡轮增压器（三）可变几何截面涡轮增压由于柴油机的实际运行工况具有范围大、多变和瞬时等特点，上述废气旁通阀涡轮增压器采用的是定截面增压器，只能在特定工况下利用废气能量并且废气
【参考文献】：
期刊论文
[1]柴油机电辅助增压系统性能研究[J]. 叶金,张尚盈,石磊. 内燃机与配件. 2019(01)
[2]就国六标准谈国六技术路线的应用及研究[J]. 潘飞,高占生,邹萍,张家林,陆宪忠. 重型汽车. 2018(05)
[3]可变涡轮增压器在柴油机国Ⅵ换气系统开发中的试验研究[J]. 胡志林,史艳彬,宋涛,洪波,孟令军. 现代车用动力. 2018(02)
[4]轻型柴油商用车油耗排放法规及技术对策分析[J]. 王学磊,孟庆阔,张立淼. 专用汽车. 2018(03)
[5]可变截面涡轮增压瞬态性能仿真研究[J]. 周鹏程,王银燕,王贺春,金鑫. 船舶工程. 2018(01)
[6]Z12V190B柴油发动机涡轮增压系统改进分析[J]. 王爱民,左华勇. 中国新技术新产品. 2018(01)
[7]大气压力/VNT/EGR对车用柴油机性能与排放的影响[J]. 杨永忠,申立中,毕玉华,雷基林,王俊. 内燃机工程. 2018(03)
[8]VGT叶片开度对二级增压柴油机高海拔燃烧特性与性能的影响[J]. 董素荣,刘瑞林,周广猛,刘卓学,熊春友,刘鹏宇. 内燃机学报. 2017(03)
[9]柴油机涡轮增压系统研究现状与进展[J]. 段莉芹. 中国新技术新产品. 2017(08)
[10]基于能量回收的等效燃油消耗最小策略[J]. 苗强,孙强,白书战,李国祥. 华南理工大学学报(自然科学版). 2015(11)
博士论文
[1]车用发动机混合涡轮增压系统的研究[D]. 赵付舟.南京理工大学 2010
硕士论文
[1]汽油机废气再循环下的稀薄燃烧空燃比控制[D]. 林佳眉.吉林大学 2019
[2]基于电辅助涡轮增压器调控的柴油机能效优化研究[D]. 师文洁.天津大学 2017
[3]基于模型预测的电辅助涡轮增压柴油机气路优化控制研究[D]. 于海鹏.天津大学 2017
[4]电辅助涡轮增压柴油机气路系统建模与控制[D]. 李由.吉林大学 2017
[5]我国汽车保有量快速增长对石油需求的影响研究[D]. 顾文娟.北京交通大学 2016
[6]电辅助涡轮增压器转子动力学特性研究[D]. 刘张飞.北京理工大学 2015
[7]关于汽油机废气再循环（EGR）控制系统模拟分析研究[D]. 侯晓翔.河北工业大学 2014
[8]混合动力汽车最小等效燃油消耗控制策略研究[D]. 王东升.大连理工大学 2013
本文编号：3227254
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
废气涡轮增压示意图
吉林大学硕士学位论文4速排气流量较小时，旁通阀开度变小使更多废气流过涡轮以增加涡轮转速，进而提高了进气量，在一定程度上改善了涡轮迟滞；当发动机工作在高转速工况时，可以通过增加旁通阀开度来释放多余的废气以防止增压器超速和增压压力过高，但这种情况下废气不能充分利用，经济性变差。图1.2废气旁通涡轮增压器（二）两级涡轮增压两级涡轮增压系统由一大一小两个涡轮串联组成，其结构如图1.3所示[21]。发动机在低速工况时，废气流过高压段涡轮，给气缸提供较高的进气压力，使得发动机的动力性能够得到提升；发动机在高速工况时，废气流经废气旁通阀进入低压段涡轮，可降低排气背压，避免涡轮超速。在实际发动机电控中，通过控制排气阀在两个排气涡轮增压器之间分配废气流量。面向日益严格的油耗限值和排放法规，宝马对新一代发动机的技术升级之一就是采用两级涡轮增压技术，后续采用可变几何截面涡轮增压替代高级增压器，提高了系统的协调能力[22]。图1.3两级涡轮增压器（三）可变几何截面涡轮增压由于柴油机的实际运行工况具有范围大、多变和瞬时等特点，上述废气旁通阀涡轮增压器采用的是定截面增压器，只能在特定工况下利用废气能量并且废气
吉林大学硕士学位论文4速排气流量较小时，旁通阀开度变小使更多废气流过涡轮以增加涡轮转速，进而提高了进气量，在一定程度上改善了涡轮迟滞；当发动机工作在高转速工况时，可以通过增加旁通阀开度来释放多余的废气以防止增压器超速和增压压力过高，但这种情况下废气不能充分利用，经济性变差。图1.2废气旁通涡轮增压器（二）两级涡轮增压两级涡轮增压系统由一大一小两个涡轮串联组成，其结构如图1.3所示[21]。发动机在低速工况时，废气流过高压段涡轮，给气缸提供较高的进气压力，使得发动机的动力性能够得到提升；发动机在高速工况时，废气流经废气旁通阀进入低压段涡轮，可降低排气背压，避免涡轮超速。在实际发动机电控中，通过控制排气阀在两个排气涡轮增压器之间分配废气流量。面向日益严格的油耗限值和排放法规，宝马对新一代发动机的技术升级之一就是采用两级涡轮增压技术，后续采用可变几何截面涡轮增压替代高级增压器，提高了系统的协调能力[22]。图1.3两级涡轮增压器（三）可变几何截面涡轮增压由于柴油机的实际运行工况具有范围大、多变和瞬时等特点，上述废气旁通阀涡轮增压器采用的是定截面增压器，只能在特定工况下利用废气能量并且废气
【参考文献】：
期刊论文
[1]柴油机电辅助增压系统性能研究[J]. 叶金,张尚盈,石磊. 内燃机与配件. 2019(01)
[2]就国六标准谈国六技术路线的应用及研究[J]. 潘飞,高占生,邹萍,张家林,陆宪忠. 重型汽车. 2018(05)
[3]可变涡轮增压器在柴油机国Ⅵ换气系统开发中的试验研究[J]. 胡志林,史艳彬,宋涛,洪波,孟令军. 现代车用动力. 2018(02)
[4]轻型柴油商用车油耗排放法规及技术对策分析[J]. 王学磊,孟庆阔,张立淼. 专用汽车. 2018(03)
[5]可变截面涡轮增压瞬态性能仿真研究[J]. 周鹏程,王银燕,王贺春,金鑫. 船舶工程. 2018(01)
[6]Z12V190B柴油发动机涡轮增压系统改进分析[J]. 王爱民,左华勇. 中国新技术新产品. 2018(01)
[7]大气压力/VNT/EGR对车用柴油机性能与排放的影响[J]. 杨永忠,申立中,毕玉华,雷基林,王俊. 内燃机工程. 2018(03)
[8]VGT叶片开度对二级增压柴油机高海拔燃烧特性与性能的影响[J]. 董素荣,刘瑞林,周广猛,刘卓学,熊春友,刘鹏宇. 内燃机学报. 2017(03)
[9]柴油机涡轮增压系统研究现状与进展[J]. 段莉芹. 中国新技术新产品. 2017(08)
[10]基于能量回收的等效燃油消耗最小策略[J]. 苗强,孙强,白书战,李国祥. 华南理工大学学报(自然科学版). 2015(11)
博士论文
[1]车用发动机混合涡轮增压系统的研究[D]. 赵付舟.南京理工大学 2010
硕士论文
[1]汽油机废气再循环下的稀薄燃烧空燃比控制[D]. 林佳眉.吉林大学 2019
[2]基于电辅助涡轮增压器调控的柴油机能效优化研究[D]. 师文洁.天津大学 2017
[3]基于模型预测的电辅助涡轮增压柴油机气路优化控制研究[D]. 于海鹏.天津大学 2017
[4]电辅助涡轮增压柴油机气路系统建模与控制[D]. 李由.吉林大学 2017
[5]我国汽车保有量快速增长对石油需求的影响研究[D]. 顾文娟.北京交通大学 2016
[6]电辅助涡轮增压器转子动力学特性研究[D]. 刘张飞.北京理工大学 2015
[7]关于汽油机废气再循环（EGR）控制系统模拟分析研究[D]. 侯晓翔.河北工业大学 2014
[8]混合动力汽车最小等效燃油消耗控制策略研究[D]. 王东升.大连理工大学 2013
本文编号：3227254
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/qiche/3227254.html
