CN111608790A - 电辅助涡轮增压柴油机气路优化控制系统 - Google Patents

电辅助涡轮增压柴油机气路优化控制系统 Download PDF

Info

Publication number
CN111608790A
CN111608790A CN202010171216.XA CN202010171216A CN111608790A CN 111608790 A CN111608790 A CN 111608790A CN 202010171216 A CN202010171216 A CN 202010171216A CN 111608790 A CN111608790 A CN 111608790A
Authority
CN
China
Prior art keywords
optimization
diesel engine
gas circuit
control
controller
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010171216.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN111608790B (zh
Inventor
宫洵
李娜
孙萌鸽
胡云峰
高巍
陈虹
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jilin University
Original Assignee
Jilin University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jilin University filed Critical Jilin University
Priority to CN202010171216.XA priority Critical patent/CN111608790B/zh
Publication of CN111608790A publication Critical patent/CN111608790A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111608790B publication Critical patent/CN111608790B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/04—Engines with exhaust drive and other drive of pumps, e.g. with exhaust-driven pump and mechanically-driven second pump
    • F02B37/10—Engines with exhaust drive and other drive of pumps, e.g. with exhaust-driven pump and mechanically-driven second pump at least one pump being alternatively or simultaneously driven by exhaust and other drive, e.g. by pressurised fluid from a reservoir or an engine-driven pump
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12—Control of the pumps
    • F02B37/14—Control of the alternation between or the operation of exhaust drive and other drive of a pump, e.g. dependent on speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12—Control of the pumps
    • F02B37/22—Control of the pumps by varying cross-section of exhaust passages or air passages, e.g. by throttling turbine inlets or outlets or by varying effective number of guide conduits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D23/00—Controlling engines characterised by their being supercharged
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D29/00—Controlling engines, such controlling being peculiar to the devices driven thereby, the devices being other than parts or accessories essential to engine operation, e.g. controlling of engines by signals external thereto
    • F02D29/02—Controlling engines, such controlling being peculiar to the devices driven thereby, the devices being other than parts or accessories essential to engine operation, e.g. controlling of engines by signals external thereto peculiar to engines driving vehicles; peculiar to engines driving variable pitch propellers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/10—Parameters related to the engine output, e.g. engine torque or engine speed
    • F02D2200/1002—Output torque
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Supercharger (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)

Abstract

一种电辅助涡轮增压柴油机气路优化控制系统，属于柴油发动机电控技术领域。本发明的目的是针对电辅助涡轮增压系统多执行器、多控制目标并带有约束难点的电辅助涡轮增压柴油机气路优化控制系统。本发明建立油路、气路传感器、油路控制器模块，面向多目标气路跟踪控制的电辅助涡轮增压柴油机气路的三阶模型，设计下层基于NMPC的气路跟踪控制器，再设计上层优化控制器。本发明面向电辅助涡轮增压气路控制系统多目标需求，实现多气路状态的精确跟踪控制与系统中能量传递的优化管理，从而提升电辅助涡轮增压柴油发动机的综合性能。

Description

电辅助涡轮增压柴油机气路优化控制系统
技术领域
本发明属于柴油发动机电控技术领域。
背景技术
涡轮增压柴油机气路系统主要由气缸、排气歧管、废气再循环(Exhaust GasRecirculation，EGR)、可变截面涡轮(Variable Geometry Turbo，VGT)、压缩机和进气歧管六部分组成。发动机排出的一部分高温高压废气经过排气歧管和EGR，回流进入气缸参与燃烧，另一部分废气流向涡轮，带动同轴相连的压缩机压缩进入气缸的空气，在同等气缸工作容积条件下提高了进气密度，从而提高发动机的输出功率。涡轮增压柴油机气路控制技术能够有效改善发动机动力性、燃油经济性和排放性，是发动机电控领域的研究热点。根据驾驶员的动力需求，传统的气路控制系统可以通过调节涡轮可变喷嘴环叶片和EGR阀的开度，实现与实际动力需求相匹配的增压压强和EGR率的准确控制，然而，随着车辆保有量的不断增加，复杂城市交通环境下涡轮增压柴油机的瞬态性能仍有很大的提升空间。首先，柴油机的瞬态运行是常态，涡轮固有机械特性产生的涡轮迟滞将直接导致输出扭矩响应不足和排放变差；其次，在低扭蠕行工况下发动机排气有限，涡轮经常无法有效介入，导致汽车低扭加速性能差；此外，柴油机处在高负荷运行状态时产生大量的废气无法充分回收利用。
为了提升涡轮增压柴油机的瞬态性能，电辅助涡轮增压(Electrically AssistedTurbocharger，EAT)技术已经开始逐渐得到应用。电辅助涡轮增压装置是在传统涡轮增压装置的涡轮与压缩机连杆之间增加一个辅助电机，并利用电机动态响应快的特性辅助涡轮工作，具有瞬态动力响应快、燃油经济性与排放性好和废气利用率高等优势。电辅助涡轮增压装置拥有上述诸多潜在优势的同时，也给气路控制系统设计带来了挑战，主要表现在：(1)多执行器：在传统涡轮增压装置中的VGT和EGR的基础上加入了辅助电机作为新的执行机构，增加了控制系统的自由度和复杂度，使得多执行机构的协调控制难度增加；(2)多目标控制需求：为了满足动力性、燃油经济性和排放性等目标需求，电辅助涡轮增压气路控制系统不仅需要保证进气歧管压强、EGR流量等关键变量的准确跟踪，还要对辅助电机－电池子系统的能量进行优化管理，实现废气的最大化利用；(3)带有约束：考虑柴油机的安全性和执行机构的物理饱和特性，需要对进排气歧管压强和执行机构进行约束限制。
专利CN201007230Y公开了一种电辅助涡轮增压器。该专利针对利用废气驱动涡轮旋转的增压器存在排量不能与发动机在全工况下理想匹配和“涡轮迟滞”现象的问题，提供了一种具有结构简单、使用方便和高可靠性的电辅助涡轮增压器。该专利只是考虑了涡轮自身结构的改进，并没有针对发动机的运行工况给出电机的控制方案。
专利CN105620265A公开了一种混合动力汽车发动机的电辅助增压控制系统，该发明可使涡轮增压器在不带放气阀和可变喷嘴控制系统的条件下避免阻塞和喘振现象的发生，在任何工况下对增压压强的跟踪控制，响应时间可以缩短50％左右。但是该专利仅考虑了气路系统部分状态的跟踪控制，没有涉及辅助电机的能量管理和气路关键参考输入的优化整定。
专利CN105781716A公开了一种电辅助可变喷嘴涡轮增压系统及其控制方法。该发明考虑涡轮可变喷嘴环VGT和辅助电机为气路控制系统的执行机构，基于空燃比和蓄电池状态，通过调节气缸进气量以配合喷油量变化，达到油和气的协调同步，实现柴油机空燃比的精确控制。该专利的控制策略是基于规则的控制方法，在多目标需求的情况不能保证气路系统的最优控制，同时该发明没有考虑气路控制系统中关键执行机构EGR，扩展控制维度，需要大量标定工作。
综上所述，目前已公开的电辅助涡轮增压柴油机气路系统主要采用基于规则的控制策略，标定工作巨大，满足系统在多目标需求下的协调优化控制开发尚属空白。因此，亟需针对电辅助涡轮增压系统多执行器、多控制目标并带有约束的难点，开发一种电辅助涡轮增压柴油机气路优化控制系统，来实现多气路状态的精确跟踪控制与系统中能量传递的优化管理，从而提升电辅助涡轮增压柴油发动机的综合性能。
发明内容
本发明的目的是针对电辅助涡轮增压系统多执行器、多控制目标并带有约束难点的电辅助涡轮增压柴油机气路优化控制系统。
本发明步骤是：
步骤一，建立油路传感器模块，采集喷油量信号并计算发动机当前的实际输出扭矩信息，将其采集和计算的信息传递给油路控制器模块；
步骤二，建立气路传感器模块，采集电池的电压和电流信号并估计电池系统实际的SOC值，采集辅助电机功率等信息，将其传递给上层优化控制器，采集进气歧管压强、排气歧管压强、涡轮转速、排气温度和燃油质量流量等信息并传递给下层控制器；
步骤三，油路控制器模块，以驾驶员期望扭矩为目标，设计基于比例积分(PI)发动机扭矩跟踪控制器，计算期望扭矩需求下的喷油量；
其特征在于：
步骤四，建立面向多目标气路跟踪控制的电辅助涡轮增压柴油机气路的三阶模型；
步骤五，设计下层基于NMPC的气路跟踪控制器，涉及子步骤如下：
5.1选取控制变量为VGT喷嘴环叶片开度、辅助电机扭矩和EGR阀开度，对应系统被控输出变量为进气歧管压强、排气歧管压强和EGR流量；
5.2将步骤四中建立的电辅助涡轮增压柴油机气路系统连续三阶动态模型进行离散化；
5.3定义NMPC控制器的控制参数，预测时域和控制时域，并定义优化控制输入序列和系统预测输出序列，然后推导预测时域内气路系统输出序列方程；
5.4从上层优化控制器获取参考轨迹即期望的进气歧管压强、排气歧管压强和EGR质量流量，并定义参考输入序列；
5.5考虑发动机运行在安全状态和执行器的物理饱和特性来确定控制问题的约束条件，给出进气歧管压强、排气歧管压强、EGR流量、喷嘴环叶片开度、辅助电机和EGR阀的约束限制条件；
5.6气路跟踪优化问题描述：以跟踪期望的进气歧管压强、排气歧管压强和EGR质量流量为首要目标，三个执行器的动作变化尽可能小为另一个目标确定代价函数；
5.7优化问题的求解：采用MATLAB/Toolbox的NAG工具箱求解代价函数的优化问题，得出参考输入序列信号可变喷嘴环开度、辅助电机扭矩和EGR阀开度，将得到的三个控制信号传递给相应的执行机构控制单元模块，计算实际执行机构动作并作用于电辅助涡轮增压柴油机气路系统；
步骤六，设计上层优化控制器，其中上层优化控制器包括进气歧管压强与EGR流量参考轨迹优化单元(基于目前普遍量产级气路控制ECU)和参考排气压强轨迹优化单元(基于本发明设计的能量管理单元)具体子步骤如下：
6.1将驾驶员期望扭矩信息和发动机转速信息传递给上层优化控制器，通过CAN总线读取由ECU控制单元计算得到的期望进气歧管压强和EGR质量流量信息；
6.2从喷油质量流量传感器采集喷油率信息，通过查询低热值常数的数值计算燃油功率，并从辅助电机上的功率传感器采集的功率信息，将辅助电机的消耗的电能功率转化为等效为燃油消耗功率，与测量得到的发动机的实际燃油消耗对应的燃油能耗相加计算得到柴油机总能耗；
6.3在瞬时等效燃油消耗最小优化的框架下，将气路排气歧管压强参考轨迹优化问题描述为电机-电池机电子系统的能量管理问题；
6.4离线标定期望排气歧管压强map表，利用步骤五中设计的下层气路跟踪控制器确定全工况范围下的排气歧管压强的可行区域；
6.5在线求解6.3的优化问题，设置期望电池状态SOC*，通过线性反馈控制对电池估计出的SOC进行动态更新，整定合适的反馈调节参数Kp，得到权重因子s，保证电池实际瞬时SOC能够在期望值SOC*附近波动，然后通过等效能耗最小优化方法动态计算6.2总能耗最小情况下的辅助电机工作点，并动态查询6.4步骤的map表，进而在线优化计算出期望排气歧管压强的最优参考轨迹。
本发明步骤四所述的电辅助涡轮增压柴油机气路的三阶模型：
(1)进排气歧管模型：
根据理想气体状态方程和质量守恒定律，不考虑温度变化，分别得到进气歧管压强模型和排气歧管压强模型：
Figure BDA0002409249650000031
其中，
Figure BDA0002409249650000032
分别为进气歧管压强和排气歧管压强的导数，Tim、Tex、Vim、Vex、R分别为进气温度、排气温度、进气歧管体积、排气歧管体积和理想气体常数，w为涡轮转速，Wc、Wegr、Wei、Wf和Wt分别为流过压缩机的空气质量流量、EGR质量流量、进入气缸的空气质量流、喷油质量流量和流过涡轮废气质量流量，N为发动机转速、uvgt和uegr分别为涡轮可变喷嘴环叶片开度和EGR阀开度；
(2)涡轮连杆模型：
根据能量守恒定律得到涡轮增压器连杆模型：
Figure BDA0002409249650000033
其中，J和ηm分别为涡轮连杆转动惯量和涡轮效率，Ptur和Pcom为别为涡轮功率和压缩机功率，Tmotor为辅助电机扭矩；
(3)得到面向多目标气路跟踪控制的电辅助增压气路的三阶动态模型如下：
Figure BDA0002409249650000041
(4)辅助电机-电池组成的机电模型建立如下：
其中辅助电机扭矩模型如下：
Pem＝Tmotorw. (4)
根据等效电路原理，电池荷电状态模型如下：
Figure BDA0002409249650000042
其中Pb和Qb分别为电池功率和电池总荷电量，本发明不考虑辅助电机与电池之间的能量损失，辅助电机功率Pem等于电池功率Pb，Rint和Voc分别为电池内阻和开路电压。
本发明步骤五下层基于NMPC的气路跟踪控制器非线性优化问题求解流程：
(1)选取控制变量分别为VGT喷嘴环开度、辅助电机扭矩和EGR阀，即
u＝[uvgt,Tmotor,uegr]，系统输出变量为进气歧管压强、排气歧管压强和EGR流量，即
y＝[pim,pex,Weg]r；
(2)将建立的电辅助涡轮增压柴油机气路系统连续三阶动态模型利用欧拉方法进行离散化，得到离散时间系统模型如下：
Figure BDA0002409249650000043
其中k表示采样时刻，k≥0，fk(x(k),u(k))表示系统状态变量在k时刻的变化梯度，它可以由公式(3)等式右边部分得到，yc(k)为系统被控输出，故输出矩阵Cyc＝diag(1；1；1)，选取离散时间为0.02秒；
(3)选取控制器的预测时域等Np为4，控制时域Nu为4，系统预测输出序列如下：
Figure BDA0002409249650000044
同时定义k时刻的优化控制输入序列U(k)为：
Figure BDA0002409249650000051
最后推导k时刻Np步的系统预测状态变量如下：
Figure BDA0002409249650000052
得到输出方程为：
Figure BDA0002409249650000053
(4)定义参考输入序列R(k)，它为上层控制器能量优化单元计算输出的期望排气歧管压强和从ECU单元得到的期望进气歧管压强和EGR质量流量，即
Figure BDA0002409249650000054
如下：
Figure BDA0002409249650000055
(5)为了保证发动机安全运行和执行器不超出物理饱和特性，给出系统被控输出变量进气歧管压强、排气歧管压强和EGR流量及控制变量喷嘴环叶片开度、辅助电机和EGR阀约束条件如下：
Figure BDA0002409249650000056
(6)气路跟踪优化问题描述，选取代价函数如下：
Figure BDA0002409249650000061
其中ΔU(k)＝U(k+1)-U(k)，式(13)中J1反映了被控对象电辅助涡轮增压柴油机系统的实际输出与理想状态的偏差，J2反映了对三个执行器的操纵；
(7)采用MATLAB/Toolbox的NAG工具箱求解(11)式的优化问题，可得系统的控制输入序列uvgt(k),
Figure BDA0002409249650000064
uegr(k)，将得到的控制序列U(k)的第一组元素即优化决策出的涡轮可变喷嘴环叶片开度、辅助电机扭矩和EGR阀开度，传递给相应的执行机构控制单元，计算实际执行机构动作并作用于电辅助涡轮增压柴油机气路系统。
本发明步骤六上层优化控制器详细步骤如下：
(1)柴油机总能耗：
Peq＝Pa+s(SOC)Pb (14)
其中Peq、Pa和Pb分别为总能耗、燃油功率和电池功率；
(2)瞬时等效燃油消耗最小优化：
Figure BDA0002409249650000062
(3)在线求解的优化问题，定义等效燃油消耗权重因子s，设置为SOC偏移量的函数：
Figure BDA0002409249650000063
本发明的有益效果是：面向电辅助涡轮增压气路控制系统多目标需求，实现多气路状态的精确跟踪控制与系统中能量传递的优化管理，从而提升电辅助涡轮增压柴油发动机的综合性能。具体阐述如下：
1、该系统可实现电辅助涡轮增压柴油机气路多执行器机构的协调优化控制，大幅度缩减了map标定量，节约了人力和物力；
2、该系统可实现安全约束运行下的气路多目标精确跟踪，提升了发动机的可靠性和动力性；3、该系统实现辅助电机与电池组成的机电系统能量管理，提高废气利用率的同时提升发动机的燃油经济性。
附图说明
图1是本发明所述的电辅助涡轮增压气路系统结构简图；
图2是本发明所述电辅助涡轮增压柴油机气路优化控制系统框图；
图3是本发明的基于Simulink的电辅助涡轮增压柴油机气路系统的仿真模型；
图4是本发明的下层基于NMPC的气路跟踪控制器非线性优化问题求解流程图；
图5是本发明的上层基于最优等效燃油消耗方法的优化控制器设计框图；
图6是发动机转速1800rev/min,扭矩1400Nm下的期望排气歧管压强map表；
图7是发动机转速1800rev/min,扭矩1400Nm下排气歧管压强可行区域标定的跟踪曲线；
图8是期望排气歧管压强与总能耗、权重因子的关系；
图9a是发动机转速1800rev/min，期望扭矩1400Nm下的进气歧管压强、排气歧管压强和EGR质量流量跟踪；
图9b是发动机转速1800rev/min，期望扭矩1400Nm下的执行器曲线；
图10是电池SOC变化曲线，初始值为0.8；
图11是期望扭矩跟踪曲线。
具体实施方式
本发明针对电辅助涡轮增压柴油机气路系统多执行器、多目标并带有约束的特点，提出了一种电辅助涡轮增压柴油机气路优化控制系统，该系统采用分层式控制结构：1)上层：在满足驾驶员期望扭矩需求的前提下，采用等效燃油消耗优化方法对辅助电机－电池组成的机电子系统进行能量管理，计算出最优排气歧管压强参考轨迹，保证了电池荷电状态(State of Charge,SOC)在理想范围变化；2)下层：设计基于非线性模型预测控制(Nonlinear Model Predictive Control,NMPC)的多输入多输出(MIMO)气路跟踪控制器，在系统安全约束范围内实现期望进气歧管压强、排气歧管压强和EGR质量流量的精确跟踪，提高了发动机瞬态输出扭矩的快速跟踪性能。
本发明所涉及的电辅助涡轮增压柴油机气路优化控制系统，包括油路传感器模块、油路控制器模块、上层优化控制器模块、下层跟踪控制器模块、执行机构控制单元模块、被控对象电辅助涡轮增压柴油机系统模型和气路传感器模块。
以下结合附图详细阐述本发明的具体实施方式
图1所示为本发明所述的电辅助涡轮增压气路系统结构简图，进气歧管(7)和排气歧管(9)之间直接连接柴油机气缸(8)，进气管(6)连接在进气歧管(7)上，废气再循环阀(11)和EGR中冷器(12)连接在排气管(10)和进气歧管(6)之间，在进气管(6)上安装中冷器(5)，电辅助涡轮增压器安装在进气管(6)的进口和排气管(10)的出口处，电辅助涡轮增压器(1)是由压缩机(1a)、可变截面涡轮(1b)、可变喷嘴机构(1c)、辅助电机(2)和增压器旋转轴(3)构成，涡轮(1b)安装在排气管(10)上，在涡轮(1b)内安装喷嘴环机构(1c)，压缩机安装在进气管(6)入口处，涡轮安装在排气管(10)出口处，涡轮(1b)和压缩机(1a)通过增压器旋转轴(3)同轴相连接，辅助电机(2)的安装在压缩机(1a)与涡轮(1b)之间，并且辅助电机转子与增压器旋转轴同轴相连。
图2是本发明所述电辅助涡轮增压柴油机气路优化控制系统框图，控制系统的设计包括油路传感器模块(1)、油路控制器模块(2)、上层优化控制器模块(3)、下层跟踪控制器模块(4)、执行机构控制单元模块(5)、被控对象电辅助涡轮增压柴油机系统模型(6)和气路传感器模块(7)，其中上层控制器模块包含基于ECU查询的进气歧管压强与EGR质量流量参考轨迹优化单元模块(3a)和基于瞬时等效燃油消耗最小能量管理的排气歧管压强参考轨迹优化单元模块(3b)。各个模块通过软件Matlab/Simulink进行搭建，软件版本为MatlabR2012a，求解器选择为ode1(Euler)，仿真步长为定步长，步长选择为0.02s。
本发明基于电辅助涡轮增压柴油机气路优化控制系统的各模块具体工作过程如下：步骤一，建立油路传感器模块，采集喷油量信号并计算发动机当前的实际输出扭矩信息，将其采集和计算的信息传递给油路控制器模块；
油路传感器模块为燃油质量流量传感器，采集喷油量信号并计算发动机当前的实际输出扭矩信息，将其采集和计算的信息传递给油路控制器模块。
步骤二，建立气路传感器模块，采集电池的电压和电流信号并估计电池系统实际的SOC值，采集辅助电机功率等信息，将其传递给上层优化控制器。采集进气歧管压强、排气歧管压强、涡轮转速、排气温度和燃油质量流量等信息并传递给下层控制器；
气路传感器模块包括功率传感器、电压传感器、电流传感器、压强传感器、速度传感器、温度传感器和质量流量传感器。从安装在电池系统上的电压传感器和电流传感器中采集电压和电流信息，根据电池配置参数得到电池容量和内阻对电池的SOC进行估计，从安装在辅助电机上的功率传感器获取辅助电机功率信息，将SOC和电机功率信息传递给上层优化控制器。采集进气歧管压强、排气歧管压强、涡轮转速、排气温度和燃油质量流量等信息并传递给下层控制器。
步骤三，油路控制器模块，以驾驶员期望扭矩为目标，设计基于比例积分(PI)发动机扭矩跟踪控制器，计算期望扭矩需求下的喷油量；
油路控制器模块是通过驾驶员需求扭矩进行喷油量的调节，将驾驶员期望扭矩和采集的发动机实际输出扭矩信号作为此模块的输入，设计基于PI发动机扭矩跟踪控制器，控制器输出喷油量信号δfuel，将其信号发送给喷油执行机构的控制单元，计算实际执行机构动作并作用于电辅助涡轮增压柴油机气路系统。
步骤四，建立面向多目标气路跟踪控制的电辅助涡轮增压柴油机气路的三阶模型；电辅助涡轮增压柴油机模型搭建
图3所示为本发明的基于Simulink的电辅助涡轮增压柴油机气路系统的仿真模型，从图可知分为进气歧管模型、气缸模型、排气歧管模型、废气再循环模型、涡轮增压器模型和辅助电机模型六部分，该模型能够反映真实的6缸12.7升电辅助涡轮增压柴油发动机系统。
推导面向控制器设计的电辅助涡轮增压气路系统模型如下：
(1)进排气歧管模型：
根据理想气体状态方程和质量守恒定律，不考虑温度变化，分别得到进气歧管压强模型和排气歧管压强模型：
Figure BDA0002409249650000081
其中，
Figure BDA0002409249650000082
分别为进气歧管压强和排气歧管压强的导数，Tim、Tex、Vim、Vex、R分别为进气温度、排气温度、进气歧管体积、排气歧管体积和理想气体常数，w为涡轮转速，Wc、Wegr、Wei、Wf和Wt分别为流过压缩机的空气质量流量、EGR质量流量、进入气缸的空气质量流、喷油质量流量和流过涡轮废气质量流量，N为发动机转速、uvgt和uegr分别为涡轮可变喷嘴环叶片开度和EGR阀开度。
(2)涡轮连杆模型：
根据能量守恒定律得到涡轮增压器连杆模型：
Figure BDA0002409249650000091
其中，J和ηm分别为涡轮连杆转动惯量和涡轮效率，Ptur和Pcom为别为涡轮功率和压缩机功率，Tmotor为辅助电机扭矩。
(3)得到面向多目标气路跟踪控制的电辅助增压气路的三阶动态模型如下：
Figure BDA0002409249650000092
(4)辅助电机-电池组成的机电模型建立如下：
其中辅助电机扭矩模型如下：
Pem＝Tmotorw. (4)
根据等效电路原理，电池荷电状态模型如下：
Figure BDA0002409249650000093
其中Pb和Qb分别为电池功率和电池总荷电量，本发明不考虑辅助电机与电池之间的能量损失，辅助电机功率Pem等于电池功率Pb，Rint和Voc分别为电池内阻和开路电压。
步骤五，设计下层基于NMPC的气路跟踪控制器，涉及子步骤如下：
图4是是本发明的下层基于NMPC的气路跟踪控制器非线性优化问题求解流程图，其涉及子步骤如下：
5.1选取控制变量为VGT喷嘴环叶片开度、辅助电机扭矩和EGR阀开度，对应系统被控输出变量为进气歧管压强、排气歧管压强和EGR流量；
选取控制变量分别为VGT喷嘴环开度、辅助电机扭矩和EGR阀，即
u＝[uvgt,Tmotor,uegr]，系统输出变量为进气歧管压强、排气歧管压强和EGR流量，即
Figure BDA0002409249650000095
5.2将步骤四中建立的电辅助涡轮增压柴油机气路系统连续三阶动态模型进行离散化；
将建立的电辅助涡轮增压柴油机气路系统连续三阶动态模型利用欧拉方法进行离散化，得到离散时间系统模型如下：
Figure BDA0002409249650000094
其中k表示采样时刻，k≥0。fk(x(k),u(k))表示系统状态变量在k时刻的变化梯度，它可以由公式(3)等式右边部分得到，yc(k)为系统被控输出，故输出矩阵Cyc＝diag(1；1；1)，选取离散时间为0.02秒。
5.3定义NMPC控制器的控制参数，预测时域和控制时域，并定义优化控制输入序列和系统预测输出序列，然后推导预测时域内气路系统输出序列方程；
选取控制器的预测时域等Np为4，控制时域Nu为4，系统预测输出序列如下：
Figure BDA0002409249650000101
同时定义k时刻的优化控制输入序列U(k)为：
Figure BDA0002409249650000102
最后推导k时刻Np步的系统预测状态变量如下：
Figure BDA0002409249650000103
得到输出方程为：
Figure BDA0002409249650000104
5.4从上层优化控制器获取参考轨迹即期望的进气歧管压强、排气歧管压强和EGR质量流量，并定义参考输入序列；
定义参考输入序列R(k)，它为上层控制器能量优化单元计算输出的期望排气歧管压强和从ECU单元得到的期望进气歧管压强和EGR质量流量，即
Figure BDA0002409249650000106
如下：
Figure BDA0002409249650000105
5.5考虑发动机运行在安全状态和执行器的物理饱和特性来确定控制问题的约束条件，给出进气歧管压强、排气歧管压强、EGR流量、喷嘴环叶片开度、辅助电机和EGR阀的约束限制条件；
为了保证发动机安全运行和执行器不超出物理饱和特性，给出系统被控输出变量进气歧管压强、排气歧管压强和EGR流量及控制变量喷嘴环叶片开度、辅助电机和EGR阀约束条件如下：
Figure BDA0002409249650000111
5.6气路跟踪优化问题描述：以跟踪期望的进气歧管压强、排气歧管压强和EGR质量流量为首要目标，三个执行器的动作变化尽可能小为另一个目标确定代价函数；
气路跟踪优化问题描述，选取代价函数如下：
Figure BDA0002409249650000112
其中ΔU(k)＝U(k+1)-U(k)，式(13)中J1反映了被控对象电辅助涡轮增压柴油机系统的实际输出与理想状态的偏差，J2反映了对三个执行器的操纵。Γy和Γu分别是输出序列和控制信号序列的权重因子。Γy能够反映压强跟踪精度的要求，Γy越大，压强跟踪的偏差越接近零。Γu则反映对控制动作的要求，Γu越大，控制动作越小。显然，给定权重因子Γy和Γu同时最小化J1和J2是矛盾的，因此调节过程中需要对二者折衷考虑。在满足J1条件下，使J2尽量小，由于进排气歧管压强数量级为105，EGR流量数量级为10-2，uvgt(k)
Figure BDA0002409249650000113
uegr(k)的数量级分别为102、100和102、为了避免归一化，使其每一项处在同一数量级上，因此将其权值分别设置为Γy＝[10,10,1000000]和Γy＝[10000,500000,10000]。
5.7优化问题的求解：采用MATLAB/Toolbox的NAG工具箱求解代价函数的优化问题，得出参考输入序列可变喷嘴环开度、辅助电机扭矩和EGR阀开度，将三个控制信号可变喷嘴环开度、辅助电机扭矩和EGR阀开度传递给相应的执行机构控制单元模块，计算实际执行机构动作并作用于电辅助涡轮增压柴油机气路系统。
采用MATLAB/Toolbox的NAG工具箱求解(11)式的优化问题，可得系统的控制输入序列uvgt(k),
Figure BDA0002409249650000114
uegr(k)，将得到的控制序列U(k)的第一组元素即优化决策出的涡轮可变喷嘴环叶片开度、辅助电机扭矩和EGR阀开度，传递给相应的执行机构控制单元，计算实际执行机构动作并作用于电辅助涡轮增压柴油机气路系统。下一时刻，控制时域向前推进一步，上述预测优化过程重复进行，即可对发动机气路系统进行闭环控制。
步骤六，设计上层优化控制器，其中上层优化控制器包括进气歧管压强与EGR流量参考轨迹优化单元(基于目前普遍量产级气路控制ECU)和参考排气压强轨迹优化单元(基于本发明设计的能量管理单元)具体子步骤如下：
图5是本发明的上层基于最优等效燃油消耗方法的优化控制器设计框图，其其涉及子步骤如下：
6.1将驾驶员期望扭矩信息和发动机转速信息传递给上层优化控制器，通过CAN总线读取由ECU控制单元计算得到的期望进气歧管压强和EGR质量流量信息；
将驾驶员期望扭矩需求和发动机转速信息传递给上层优化控制器的ECU模块，并通过CAN总线读取由ECU控制单元计算得到的期望进气歧管压强和EGR质量流量信息；
6.2从喷油质量流量传感器采集喷油率信息，通过查询低热值常数的数值计算燃油功率，并从辅助电机上的功率传感器采集的功率信息，将辅助电机的消耗的电能功率转化为等效为燃油消耗功率，与测量得到的发动机的实际燃油消耗对应的燃油能耗相加计算得到柴油机总能耗；
从喷油质量流量传感器采集喷油率信息，通过查询低热值常数的数值计算燃油功率，并从辅助电机上的功率传感器采集的功率信息，将辅助电机的消耗的电能功率转化为等效为燃油消耗功率，与测量得到的发动机的实际燃油消耗相加计算得到柴油机总能耗如下：
Peq＝Pa+s(SOC)Pb, (14)
其中Peq、Pa和Pb分别为总能耗、燃油功率和电池功率。
6.3在瞬时等效燃油消耗最小优化的框架下，将气路排气歧管压强参考轨迹优化问题描述为电机-电池机电子系统的能量管理问题；
在瞬时等效燃油消耗最小优化的框架下，将气路排气歧管压强参考轨迹优化问题描述为电机-电池机电子系统的能量管理问题，在线优化问题被描述如下：
Figure BDA0002409249650000121
其中
Figure BDA0002409249650000122
的限制在执行器可允许的范围内，考虑到发动机控制实时计算效率，获得
Figure BDA0002409249650000123
通过离线查表形式更合理而不是在线解决优化问题。
6.4离线标定期望排气歧管压强map表，利用步骤五中设计的下层气路跟踪控制器确定全工况范围下的排气歧管压强的可行区域；
map表的标定需要进行全工况扫描标定，查表map的输入以驾驶员扭矩需求和从实际系统中测量的发动机转速为前提。本发明以转速为1800rev/min，期望扭矩为1400Nm这一工况点为例进行标定，在此工况下，将步骤(1)得到的期望进气歧管压强和EGR质量流量传递给下层模型预测控制器，在执行器可变喷嘴环开度范围内给定控制器期望排气歧管压强的参考值，利用步骤5设计的跟踪控制器确定排气歧管压强的可行区域，如图7是在转速为1800rev/min,扭矩为1400Nm工况下，利用下层跟踪控制器标定的排气歧管压强可行区域的跟踪曲线，并且通过质量流量传感器获取当前喷油率
Figure BDA0002409249650000124
燃油的低热值为42900kJ/kg，喷油率与低热值的乘积得到燃油功率Pa，功率传感器获取辅助电机功率Pem，记录每一排气压强值对应的燃油功率和电机功率，根据其数据画出三维map表。如图6是此工况下期望排气歧管压强的离线标定map表。
6.5在线求解6.3的优化问题，设置期望电池状态SOC*，通过线性反馈控制对电池估计出的SOC进行动态更新，整定合适的反馈调节参数Kp，得到权重因子s，保证电池实际瞬时SOC能够在期望值SOC*附近波动，然后通过等效能耗最小优化方法动态计算6.2总能耗最小情况下的辅助电机工作点，并动态查询6.4步骤的map表，进而在线优化计算出期望排气歧管压强的最优参考轨迹。
在线求解的优化问题，定义等效燃油消耗权重因子s，设置为SOC偏移量的函数，其形式如下：
Figure BDA0002409249650000131
设置期望的电池状态SOC*，从实际系统中测量的辅助电机功率信号传递给电池系统，通过线性反馈控制对电池模型估计出的SOC进行动态更新，保证电池实际瞬时SOC能够在期望值SOC*附近波动，整定合适的反馈调节参数Kp得到权重因子，然后通过等效能耗最小优化方法动态计算能耗最小情况下的辅助电机工作点，并动态查询步骤(4)的map表，进而在线优化计算出期望排气歧管压强的最优参考轨迹。代价函数的燃油功率Pa和电功率Pb，在不同的SOC值，权重因子s相应在线变化，燃油功率和电功率会有不同的权重，以Peq最小为目标所对应的map表输出的期望排气歧管压强
Figure BDA0002409249650000132
随着权重因子s的变化而变化，3为总能耗Peq、期望排气歧管压强
Figure BDA0002409249650000133
和权重因子s的关系。权重因子s增大，电功率所占的比重大，电机模式处在发动机模式，给电池充电，VGT喷嘴环开度增大，流过更多废气，避免涡轮转速超速，电机处在制动状态，给电池充电，优化出的期望的排气歧管压强随着权重因子的增大而增大。因此本发明上层优化问题的求解是随着权重因子s的变化，通过查表在线求解期望排气歧管压强的参考轨迹。
实验验证
本发明的气路优化控制系统的验证通过MATLAB/Simulink仿真软件验证，将发动机工况设置如下：转速为1800rev/min，驾驶员期望扭矩为1400Nm。将电池状态SOC的初值设置成0.8，期望的SOC为0.5作为上层优化控制器的输入，从图10的0秒到58秒可以看出，SOC初值0.8，与期望平衡点0.5有偏差，其权重因子s就会有值，上层控制器能量优化单元产生作用，整定其调节参数，在线优化出期望排气歧管压强，通过上层控制器ECU单元得到期望的进气歧管压强为260kPa，期望的EGR质量流量为0.028kg/s，将三个参考值进气歧管压强、排气歧管压强和EGR流量参考值传递给下层模型预测跟踪控制器，控制器输出的三个控制信号输入给执行器控制单元计算执行器动作并作用于电辅助涡轮增柴油机气路系统，下层跟踪控制器输出的辅助电机扭矩有值，辅助电机的功率就会变化，导致下一时刻电池状态SOC变化，权重因子s随着SOC的偏移变化而变化，期望SOC小于SOC当前状态值，因此电池需要放电才能从SOC当前值平衡到0.5，随着ΔSOC变小，电功率所占的比重变小，换句话说燃油功率所占的比例变大，因此期望的气路状态就是排气歧管压强尽可能小，降低了泵气损失，节省燃油消耗率，如图9(a)的0到58秒的在线优化出期望的排气歧管压强值最小，控制器输出的涡轮可变喷嘴环叶片开度尽可能大以降低泵气损失以节省燃油，其值为80，从控制器输出的辅助电机扭矩为正可知，电机处在电动机模式，一直为耗电模式。整体0到160秒可以看出，在满足驾驶员需求扭矩的前提下，扭矩跟踪曲线如图(11)所示，电池状态SOC在160秒处基本达到平衡，通过实现了进气歧管压强、排气歧管压强和EGR流量的准确跟踪，从而提升了瞬态输出扭矩快速跟踪性能。

Claims (4)

1.一种电辅助涡轮增压柴油机气路优化控制系统，其步骤是：
步骤一，建立油路传感器模块，采集喷油量信号并计算发动机当前的实际输出扭矩信息，将其采集和计算的信息传递给油路控制器模块；
步骤二，建立气路传感器模块，采集电池的电压和电流信号并估计电池系统实际的SOC值，采集辅助电机功率等信息，将其传递给上层优化控制器，采集进气歧管压强、排气歧管压强、涡轮转速、排气温度和燃油质量流量等信息并传递给下层控制器；
步骤三，油路控制器模块，以驾驶员期望扭矩为目标，设计基于比例积分(PI)发动机扭矩跟踪控制器，计算期望扭矩需求下的喷油量；
其特征在于：
步骤四，建立面向多目标气路跟踪控制的电辅助涡轮增压柴油机气路的三阶模型；
步骤五，设计下层基于NMPC的气路跟踪控制器，涉及子步骤如下：
5.1选取控制变量为VGT喷嘴环叶片开度、辅助电机扭矩和EGR阀开度，对应系统被控输出变量为进气歧管压强、排气歧管压强和EGR流量；
5.2将步骤四中建立的电辅助涡轮增压柴油机气路系统连续三阶动态模型进行离散化；
5.3定义NMPC控制器的控制参数，预测时域和控制时域，并定义优化控制输入序列和系统预测输出序列，然后推导预测时域内气路系统输出序列方程；
5.4从上层优化控制器获取参考轨迹即期望的进气歧管压强、排气歧管压强和EGR质量流量，并定义参考输入序列；
5.5考虑发动机运行在安全状态和执行器的物理饱和特性来确定控制问题的约束条件，给出进气歧管压强、排气歧管压强、EGR流量、喷嘴环叶片开度、辅助电机和EGR阀的约束限制条件；
5.6气路跟踪优化问题描述：以跟踪期望的进气歧管压强、排气歧管压强和EGR质量流量为首要目标，三个执行器的动作变化尽可能小为另一个目标确定代价函数；
5.7优化问题的求解：采用MATLAB/Toolbox的NAG工具箱求解代价函数的优化问题，得出参考输入序列信号可变喷嘴环开度、辅助电机扭矩和EGR阀开度，将得到的三个控制信号传递给相应的执行机构控制单元模块，计算实际执行机构动作并作用于电辅助涡轮增压柴油机气路系统；
步骤六，设计上层优化控制器，其中上层优化控制器包括进气歧管压强与EGR流量参考轨迹优化单元(基于目前普遍量产级气路控制ECU)和参考排气压强轨迹优化单元(基于本发明设计的能量管理单元)具体子步骤如下：
6.1将驾驶员期望扭矩信息和发动机转速信息传递给上层优化控制器，通过CAN总线读取由ECU控制单元计算得到的期望进气歧管压强和EGR质量流量信息；
6.2从喷油质量流量传感器采集喷油率信息，通过查询低热值常数的数值计算燃油功率，并从辅助电机上的功率传感器采集的功率信息，将辅助电机的消耗的电能功率转化为等效为燃油消耗功率，与测量得到的发动机的实际燃油消耗对应的燃油能耗相加计算得到柴油机总能耗；
6.3在瞬时等效燃油消耗最小优化的框架下，将气路排气歧管压强参考轨迹优化问题描述为电机-电池机电子系统的能量管理问题；
6.4离线标定期望排气歧管压强map表，利用步骤五中设计的下层气路跟踪控制器确定全工况范围下的排气歧管压强的可行区域；
6.5在线求解6.3的优化问题，设置期望电池状态SOC*，通过线性反馈控制对电池估计出的SOC进行动态更新，整定合适的反馈调节参数Kp，得到权重因子s，保证电池实际瞬时SOC能够在期望值SOC*附近波动，然后通过等效能耗最小优化方法动态计算6.2总能耗最小情况下的辅助电机工作点，并动态查询6.4步骤的map表，进而在线优化计算出期望排气歧管压强的最优参考轨迹。
2.根据权利要求1所述的电辅助涡轮增压柴油机气路优化控制系统，其步骤是：步骤四所述的电辅助涡轮增压柴油机气路的三阶模型：
(1)进排气歧管模型：
根据理想气体状态方程和质量守恒定律，不考虑温度变化，分别得到进气歧管压强模型和排气歧管压强模型：
Figure FDA0002409249640000021
其中，
Figure FDA0002409249640000022
分别为进气歧管压强和排气歧管压强的导数，Tim、Tex、Vim、Vex、R分别为进气温度、排气温度、进气歧管体积、排气歧管体积和理想气体常数，w为涡轮转速，Wc、Wegr、Wei、Wf和Wt分别为流过压缩机的空气质量流量、EGR质量流量、进入气缸的空气质量流、喷油质量流量和流过涡轮废气质量流量，N为发动机转速、uvgt和uegr分别为涡轮可变喷嘴环叶片开度和EGR阀开度；
(2)涡轮连杆模型：
根据能量守恒定律得到涡轮增压器连杆模型：
Figure FDA0002409249640000023
其中，J和ηm分别为涡轮连杆转动惯量和涡轮效率，Ptur和Pcom为别为涡轮功率和压缩机功率，Tmotor为辅助电机扭矩；
(3)得到面向多目标气路跟踪控制的电辅助增压气路的三阶动态模型如下：
Figure FDA0002409249640000024
(4)辅助电机-电池组成的机电模型建立如下：
其中辅助电机扭矩模型如下：
Pem＝Tmotorw. (4)
根据等效电路原理，电池荷电状态模型如下：
Figure FDA0002409249640000025
其中Pb和Qb分别为电池功率和电池总荷电量，本发明不考虑辅助电机与电池之间的能量损失，辅助电机功率Pem等于电池功率Pb，Rint和Voc分别为电池内阻和开路电压。
3.根据权利要求1所述的电辅助涡轮增压柴油机气路优化控制系统，其步骤是：步骤五下层基于NMPC的气路跟踪控制器非线性优化问题求解流程：
(1)选取控制变量分别为VGT喷嘴环开度、辅助电机扭矩和EGR阀，即u＝[uvgt,Tmotor,uegr]，系统输出变量为进气歧管压强、排气歧管压强和EGR流量，即
Figure FDA0002409249640000035
(2)将建立的电辅助涡轮增压柴油机气路系统连续三阶动态模型利用欧拉方法进行离散化，得到离散时间系统模型如下：
Figure FDA0002409249640000031
其中k表示采样时刻，k≥0，fk(x(k),u(k))表示系统状态变量在k时刻的变化梯度，它可以由公式(3)等式右边部分得到，yc(k)为系统被控输出，故输出矩阵Cyc＝diag(1；1；1)，选取离散时间为0.02秒；
(3)选取控制器的预测时域等Np为4，控制时域Nu为4，系统预测输出序列如下：
Figure FDA0002409249640000032
同时定义k时刻的优化控制输入序列U(k)为：
Figure FDA0002409249640000033
最后推导k时刻Np步的系统预测状态变量如下：
Figure FDA0002409249640000034
得到输出方程为：
Figure FDA0002409249640000041
(4)定义参考输入序列R(k)，它为上层控制器能量优化单元计算输出的期望排气歧管压强和从ECU单元得到的期望进气歧管压强和EGR质量流量，即
Figure FDA0002409249640000042
如下：
Figure FDA0002409249640000043
(5)为了保证发动机安全运行和执行器不超出物理饱和特性，给出系统被控输出变量进气歧管压强、排气歧管压强和EGR流量及控制变量喷嘴环叶片开度、辅助电机和EGR阀约束条件如下：
Figure FDA0002409249640000044
(6)气路跟踪优化问题描述，选取代价函数如下：
Figure FDA0002409249640000045
其中ΔU(k)＝U(k+1)-U(k)，式(13)中J1反映了被控对象电辅助涡轮增压柴油机系统的实际输出与理想状态的偏差，J2反映了对三个执行器的操纵；
(7)采用MATLAB/Toolbox的NAG工具箱求解(11)式的优化问题，可得系统的控制输入序列
Figure FDA0002409249640000046
将得到的控制序列U(k)的第一组元素即优化决策出的涡轮可变喷嘴环叶片开度、辅助电机扭矩和EGR阀开度，传递给相应的执行机构控制单元，计算实际执行机构动作并作用于电辅助涡轮增压柴油机气路系统。
4.根据权利要求1所述的电辅助涡轮增压柴油机气路优化控制系统，其步骤是：步骤六上层优化控制器详细步骤如下：
(1)柴油机总能耗：
Peq＝Pa+s(SOC)Pb (14)
其中Peq、Pa和Pb分别为总能耗、燃油功率和电池功率；
(2)瞬时等效燃油消耗最小优化：
Figure FDA0002409249640000051
(3)在线求解的优化问题，定义等效燃油消耗权重因子s，设置为SOC偏移量的函数：
Figure FDA0002409249640000052
CN202010171216.XA 2020-03-12 2020-03-12 电辅助涡轮增压柴油机气路优化控制系统 Active CN111608790B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010171216.XA CN111608790B (zh) 2020-03-12 2020-03-12 电辅助涡轮增压柴油机气路优化控制系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010171216.XA CN111608790B (zh) 2020-03-12 2020-03-12 电辅助涡轮增压柴油机气路优化控制系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111608790A true CN111608790A (zh) 2020-09-01
CN111608790B CN111608790B (zh) 2021-08-06

Family

ID=72205435

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010171216.XA Active CN111608790B (zh) 2020-03-12 2020-03-12 电辅助涡轮增压柴油机气路优化控制系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111608790B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113006954A (zh) * 2021-03-31 2021-06-22 同济大学 一种涡轮增压汽油机气路协调的预测控制并行计算方法
CN113370964A (zh) * 2021-06-18 2021-09-10 重庆长安汽车股份有限公司 一种混合动力汽车能量管理控制方法
CN114458458A (zh) * 2022-03-10 2022-05-10 潍柴动力股份有限公司 一种发动机控制方法及装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050131620A1 (en) * 2002-01-31 2005-06-16 Cambridge Consultants Limited Control system
CN104933215A (zh) * 2014-09-17 2015-09-23 吉林大学 涡轮增压汽油机气路系统仿真方法
CN109815644A (zh) * 2018-10-25 2019-05-28 吉林大学 基于map和线性二次型的燃料电池发动机进气系统控制方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050131620A1 (en) * 2002-01-31 2005-06-16 Cambridge Consultants Limited Control system
CN104933215A (zh) * 2014-09-17 2015-09-23 吉林大学 涡轮增压汽油机气路系统仿真方法
CN109815644A (zh) * 2018-10-25 2019-05-28 吉林大学 基于map和线性二次型的燃料电池发动机进气系统控制方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
于海鹏: "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", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅱ辑》 *
李由: "电辅助涡轮增压柴油机气路系统建模与控制", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅱ辑》 *
陈欢等: "涡轮增压汽油机气路预测模型的建立与预测控制", 《控制理论与应用》 *
黄贵芬等: "基于模型和MAP图的汽油发动机气路控制", 《系统科学与数学》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113006954A (zh) * 2021-03-31 2021-06-22 同济大学 一种涡轮增压汽油机气路协调的预测控制并行计算方法
CN113006954B (zh) * 2021-03-31 2022-06-07 同济大学 一种涡轮增压汽油机气路协调的预测控制并行计算方法
CN113370964A (zh) * 2021-06-18 2021-09-10 重庆长安汽车股份有限公司 一种混合动力汽车能量管理控制方法
CN114458458A (zh) * 2022-03-10 2022-05-10 潍柴动力股份有限公司 一种发动机控制方法及装置
CN114458458B (zh) * 2022-03-10 2023-01-24 潍柴动力股份有限公司 一种发动机控制方法及装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN111608790B (zh) 2021-08-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111608790B (zh) 电辅助涡轮增压柴油机气路优化控制系统
EP3037640B1 (en) Turbo compound system control device
JP4378700B2 (ja) 過給機付き内燃機関の制御装置
Tang et al. Comparison and analysis of the effects of various improved turbocharging approaches on gasoline engine transient performances
Jung et al. Parameterization and transient validation of a variable geometry turbocharger for mean-value modeling at low and medium speed-load points
Liu et al. High-altitude matching characteristic of regulated two-stage turbocharger with diesel engine
CN103233825B (zh) 二级可调增压控制系统的控制方法
CN110529275B (zh) 柴油机双vgt二级可调增压系统与燃油共轨系统变海拔协同控制方法
JP2006242065A (ja) 過給機付き内燃機関の制御装置
Dong et al. Experiment and simulation investigation on energy management of a gasoline vehicle and hybrid turbocharger optimization based on equivalent consumption minimization strategy
GB2493748A (en) Unit for estimating the rotational speed of a turbocharger
CN103711596A (zh) 一种涡轮增压汽油机进气控制方法
CN109469567B (zh) 一种egr阀和节流阀耦合控制方法
CN105781716A (zh) 电辅助可变喷嘴涡轮增压系统及其控制方法
Terdich et al. Off-road diesel engine transient response improvement by electrically assisted turbocharging
JP2006242064A (ja) 過給機付き内燃機関の制御装置
CN107620651B (zh) 一种发动机空气管理系统的鲁棒非线性控制方法
JP2006242063A (ja) 過給機付き内燃機関の制御装置
Chasse et al. Double stage turbocharger control strategies development
Galindo et al. Turbocharging system design of a sequentially turbocharged diesel engine by means of a wave action model
CN102182575A (zh) 用于控制柴油发动机的空气系统的设备和方法
Ke et al. Neural network based nonlinear model predictive control for two-stage turbocharged diesel engine air-path system
Li et al. Air path system control of turbocharged gasoline engine based on fuzzy PID
Black et al. Diesel engine transient control and emissions response during a European extra-urban drive cycle (EUDC)
Zhang et al. Method of Turbocharger Emulation on Engine Test and Application to Turbocompound System Optimisation

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant