柴油发动机节能减排技术国内外研究现状(2)

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但是过度的废气参与再循环，将会影响混合气的着火、性能，从而影响发动机的动力性，同时，采用EGR系统后，若EGR率控制不当，极易造成发动机HC和CO排放量增加，燃油经济性恶化。

EGR技术对发动机的燃烧、排放、功率等都有各自不同的影响，具体参阅[4]。

图5 常用 VGT/EGR 柴油机结构图

C．涡轮增压技术

涡轮增压器实际上是一种空气压缩机，通过压缩空气来增加进气量。它是利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮，涡轮又带动同轴的叶轮，叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气，使之增压进入气缸。当发动机转速增快，废气排出速度与涡轮转速也同步增快，叶轮就压缩更多的空气进入气缸，空气的压力和密度增大可以燃烧更多的燃料，相应增加燃料量和调整一下发动机的转速，就可以增加发动机的输出功率了。论文网

图6 VGT在发动机上的布置

采用涡轮增压技术能提高发动机升功率，改善发动机排放，降低油耗并提高燃油经济性。但是，涡轮增压器的缺点是滞后，即由于叶轮的惯性作用对油门骤时变化反应迟缓，使发动机延迟增加或减少输出功率，这对于要突然加速或超车的汽车而言，瞬间会有点提不上劲的感觉。

其他相关技术参阅[3][6]。如今技术突破的关键是开发新型的能解决发动机供油回路以及气体回路耦合,以及非线性特性的高级电控控制算法。

因此，本文首先通过分析国内汽车行业的发展现状以及其对环境造成的影响得出节能减排技术及柴油机发展的必然性。随后我们简单介绍了国内外汽车内燃发动机节能减排政策、法规，以及常用的节能减排技术。并且给出了未来柴油发动机可能的发展趋势。随后，我们提出了关于装备有废气再循环（EGR）阀和可变截面涡轮增压器（VGT）的柴油发动机的一个四阶非线性模型。这个参考模型是一个考虑到发动机曲轴动态变量和气路动态变量的非最小相位不稳定系统。发动机动力子系统的输入燃料流率Wf被认为是三阶非最小相位气体回路子系统的外部干扰。为了处理这种非线性不稳定系统，我们提出了基于两个回路的动态反馈稳定控制。整体控制目标是对那些可以根据低排放标准适当选择的发动机转速、进气管压力和压缩机质量流量进行轨迹跟踪。内环是基于Lyapunov函数的控制，用以实现发动机转速轨迹跟踪。外环是涉及EGR和VGT的控制，它是从一个特定的非线性气路子系统经修正输出改良发展而来的。外环保证了进气管压力和压缩机质量流量的轨迹跟踪。同时，外环的动态反馈稳定控制也提供了外部燃料质量流量的扰动抑制。

本文安排如下：第二章中，我们首先介绍了四阶非线性柴油发动机模型的建立；随后我们建立了双环动态反馈稳定控制器，用以完成对发动机转速、进气管压力以及压缩机之类流量的轨迹跟踪；然后，在第三章中，我们给出了一些能证明整个控制器效率和稳定性的Matlab/Simulink的仿真结果并作简要分析。结论及其他相关东西，我们放在了最后。