内燃机系统建模与控制导论PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 符号 1

1.2 内燃机控制系统 4

1.2.1 发动机控制系统的关联性 4

1.2.2 电控发动机的硬件和软件 5

1.3 点燃式发动机控制问题概述 6

1.3.1 总论 6

1.3.2 点燃式发动机的主要控制回路 8

1.3.3 未来的发展 9

1.4 压燃式发动机控制问题概述 11

1.4.1 总论 11

1.4.2 柴油机的主要控制回路 13

1.4.3 未来的发展 16

1.5 本书的结构 17

第2章 平均值模型 18

2.1 引言 18

2.2 因果图 21

2.2.1 点燃式发动机 22

2.2.2 柴油机 24

2.3 空气系统 26

2.3.1 储气室 26

2.3.2 节气门的质量流量 27

2.3.3 发动机的质量流量 30

2.3.4 废气再循环 32

2.3.5 增压器 34

2.4 燃油系统 45

2.4.1 引言 45

2.4.2 湿壁动态 46

2.4.3 气体混合与传输延迟 53

2.5 机械系统 55

2.5.1 转矩产生 55

2.5.2 发动机转速 64

2.5.3 旋转振动阻尼器 69

2.6 热系统 72

2.6.1 引言 72

2.6.2 发动机废气焓 73

2.6.3 排气歧管的热模型 75

2.6.4 简化的热模型 76

2.6.5 详细的热模型 77

2.7 污染物的形成 83

2.7.1 引言 83

2.7.2 化学计量燃烧 83

2.7.3 非化学计量燃烧 84

2.7.4 点燃式发动机污染物的形成 86

2.7.5 柴油机污染物的形成 91

2.7.6 面向控制的NO模型 92

2.8 污染物净化系统 95

2.8.1 引言 95

2.8.2 三元催化转化器的基本原理 97

2.8.3 三元催化转化器的建模 99

2.9 柴油机污染物净化系统 114

第3章 离散事件模型（DEM） 123

3.1 DEM介绍 124

3.1.1 何时需要DEM？ 124

3.1.2 燃烧的离散时间效应 124

3.1.3 ECU的离散行为 126

3.1.4 喷油和点火的DEM 128

3.2 发动机系统最重要的DEM 130

3.2.1 平均转矩产生的DEM 130

3.2.2 空气流量动态的DEM 134

3.2.3 燃油流量动态的DEM 136

3.2.4 CNG发动机回流动态的DEM 144

3.2.5 残余气体动态的DEM 146

3.2.6 排气系统的DEM 149

3.3 基于缸内压力信息的DEM 150

3.3.1 总论 150

3.3.2 已燃质量分数的估计 151

3.3.3 气缸充量估计 153

3.3.4 压力波动引起的转矩变化 156

第4章 发动机系统的控制 159

4.1 引言 159

4.1.1 总论 159

4.1.2 软件结构 161

4.1.3 发动机工作点 162

4.1.4 发动机标定 164

4.2 发动机爆燃 166

4.2.1 自燃过程 167

4.2.2 爆燃准则 168

4.2.3 爆燃检测 169

4.2.4 爆燃控制器 172

4.3 空燃比控制 174

4.3.1 前馈控制系统 174

4.3.2 反馈控制：传统的方法 179

4.3.3 反馈控制：H∞ 180

4.3.4 反馈控制：内模控制 190

4.3.5 空燃比和发动机转速的多变量控制 199

4.4 SCR系统的控制 204

4.5 发动机热管理 208

4.5.1 引言 208

4.5.2 控制问题的形成 209

4.5.3 前馈控制系统 210

4.5.4 实验结果 213

附录 218

附录A 建模基础与控制系统理论 218

A.1 动态系统的建模 218

A.2 系统描述和系统特性 225

A.3 模型不确定性 230

A.4 名义对象的控制系统设计 233

A.5 不确定对象的控制系统设计 240

A.6 控制器的离散化 243

A.7 控制器的实现 251

A.7.1 增益调度 251

A.7.2 抗积分饱和（Anti-Reset Windup） 252

A.8 进一步阅读 252

附录B 实例研究：怠速控制 253

B.1 怠速系统的建模 253

B.1.1 引言 253

B.1.2 系统结构 254

B.1.3 子系统描述 257

B.2 参数辨识和模型验证 260

B.2.1 静态特性 261

B.2.2 动态特性 264

B.2.3 模型参数的数值 267

B.3 线性系统描述 269

B.4 控制系统的设计与实现 271

附录C 内燃机的燃烧与热力循环计算 274

C.1 燃料 274

C.2 热力循环 275

C.2.1 实际发动机循环 276

C.2.2 放热的近似 278

C.2.3 Vibe参数的变化：Csallner函数 280

参考文献 283