当前位置: X-MOL 学术Int. J. Engine Res. › 论文详情
Our official English website, www.x-mol.net, welcomes your feedback! (Note: you will need to create a separate account there.)
Development and validation of nonlinear dynamic engine airpath models for real-time advanced control application
International Journal of Engine Research ( IF 2.5 ) Pub Date : 2021-08-06 , DOI: 10.1177/14680874211037766
Rohith Kamath 1, 2 , Richard Kopold 3 , Vivek Venkobarao 2 , CK Subramaniam 4
Affiliation  

This paper proposes model reduction techniques for reducing engine airpath models in real-time (RT), for a control oriented application in an engine equipped with high pressure exhaust gas recirculation (EGR-HP) and single stage turbocharger. There are two major challenges addressed by authors: First, reducing the order without compromising the performance in terms of accuracy by decoupling the nonlinear coupled differential equations of airpath system in-order to use them in real-time processor-in-loop control application. A model reduction technique based on different dynamic characteristics between thermodynamic states followed by semi-implicit Euler (SIE) numerical method to solve coupled dynamic multi-input multi-output (MIMO) differential equation models is demonstrated. Second, the authors have proposed a novel method to calculate gas mass flow via compressor, coupled with engine airpath model in real-time. The proposed models of airpath system coupled with turbocharger models for a diesel engine is validated with experimental data to evaluate performance of pressures, temperatures, mass flows at relevant components. The developed airpath model is used for calculating thermodynamic properties in real-time for state of art engine control unit (ECU) in production engine and become basis for feedforward as well as closed loop control of airpath variables for real-time system. Authors further propose to use this modeling approach for calculating airpath system variables for exhaust aftertreatment system, injection system, and for virtualization of sensor values in airpath systems.



中文翻译:

用于实时高级控制应用的非线性动态发动机气路模型的开发和验证

本文提出了用于实时 (RT) 缩减发动机气路模型的模型缩减技术,用于在配备高压废气再循环 (EGR-HP) 和单级涡轮增压器的发动机中进行面向控制的应用。作者解决了两个主要挑战:首先,通过解耦气路系统的非线性耦合微分方程,在不影响精度性能的情况下降低阶数,以便在实时处理器在环控制应用中使用它们。展示了一种基于热力学状态之间不同动态特性的模型简化技术,然后采用半隐式欧拉 (SIE) 数值方法求解耦合动态多输入多输出 (MIMO) 微分方程模型。第二,作者提出了一种通过压缩机实时计算气体质量流量的新方法,并结合发动机气路模型。建议的空气通路系统模型与柴油发动机涡轮增压器模型相结合,通过实验数据进行验证,以评估相关部件的压力、温度、质量流量的性能。开发的气道模型用于实时计算生产发动机中最先进的发动机控制单元 (ECU) 的热力学特性,并成为实时系统气道变量的前馈和闭环控制的基础。作者进一步建议使用这种建模方法来计算排气后处理系统、喷射系统的空气路径系统变量,以及空气路径系统中传感器值的虚拟化。与发动机气路模型实时耦合。建议的空气通路系统模型与柴油发动机涡轮增压器模型相结合,通过实验数据进行验证,以评估相关部件的压力、温度、质量流量的性能。开发的气道模型用于实时计算生产发动机中最先进的发动机控制单元 (ECU) 的热力学特性,并成为实时系统气道变量的前馈和闭环控制的基础。作者进一步建议使用这种建模方法来计算排气后处理系统、喷射系统的空气路径系统变量,以及空气路径系统中传感器值的虚拟化。与发动机气路模型实时耦合。建议的空气通路系统模型与柴油发动机涡轮增压器模型相结合,通过实验数据进行验证,以评估相关部件的压力、温度、质量流量的性能。开发的气道模型用于实时计算生产发动机中最先进的发动机控制单元 (ECU) 的热力学特性,并成为实时系统气道变量的前馈和闭环控制的基础。作者进一步建议使用这种建模方法来计算排气后处理系统、喷射系统的空气路径系统变量,以及空气路径系统中传感器值的虚拟化。建议的空气通路系统模型与柴油发动机涡轮增压器模型相结合,通过实验数据进行验证,以评估相关部件的压力、温度、质量流量的性能。开发的气道模型用于实时计算生产发动机中最先进的发动机控制单元 (ECU) 的热力学特性,并成为实时系统气道变量的前馈和闭环控制的基础。作者进一步建议使用这种建模方法来计算排气后处理系统、喷射系统的空气路径系统变量,以及空气路径系统中传感器值的虚拟化。建议的空气通路系统模型与柴油发动机涡轮增压器模型相结合,通过实验数据进行验证,以评估相关部件的压力、温度、质量流量的性能。开发的气道模型用于实时计算生产发动机中最先进的发动机控制单元 (ECU) 的热力学特性,并成为实时系统气道变量的前馈和闭环控制的基础。作者进一步建议使用这种建模方法来计算排气后处理系统、喷射系统的空气路径系统变量,以及空气路径系统中传感器值的虚拟化。开发的气道模型用于实时计算生产发动机中最先进的发动机控制单元 (ECU) 的热力学特性,并成为实时系统气道变量的前馈和闭环控制的基础。作者进一步建议使用这种建模方法来计算排气后处理系统、喷射系统的空气路径系统变量,以及空气路径系统中传感器值的虚拟化。开发的气道模型用于实时计算生产发动机中最先进的发动机控制单元 (ECU) 的热力学特性,并成为实时系统气道变量的前馈和闭环控制的基础。作者进一步建议使用这种建模方法来计算排气后处理系统、喷射系统的空气路径系统变量,以及空气路径系统中传感器值的虚拟化。

更新日期:2021-08-07
down
wechat
bug