可變截面廢氣渦輪增壓器控制系統數學建型

董霏++方存光

摘 要：廢氣渦輪增壓技術是內燃機節能減排、提高升功率的重要途徑之一。該文針對特定結構可變截面廢氣渦輪增壓器，采用解析法，建立了永磁直流電機數學模型、減速機構數學模型、復位彈簧扭矩模型、摩擦阻力力矩模型、四桿連接機構的數學模型，并在上述工作的基礎上，基于牛頓第二定律，建立了可變噴嘴廢氣渦輪增壓器控制系統數學模型，為可變截面廢氣渦輪增壓器控制系統的結構設計、性能分析，控制律的設計奠定了理論基礎。

關鍵詞：可變截面廢氣渦輪增壓器 控制系統 建模

中圖分類號：U464 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）12（b）-0081-01

渦輪增壓技術通過渦輪提高進氣密度，在提高內燃機升功率及扭矩特性的同時，可降低柴油機油耗的16.4%，NOx的80%，微粒的90%，是今天民用內燃機節能環保的主要技術途徑之一。在國外，廢氣渦輪增壓器在柴油機上的裝機率達80%以上，正逐漸向汽油機領域普及，并由機械調壓式廢氣渦輪增壓技術向電動增壓、可變噴嘴廢氣渦輪增壓等新一代增壓技術過渡。在國內，增壓技術同樣受到內燃機廠家及整車廠的高度重視，如今95%的重型柴油機配置了機械調壓式渦輪增壓器[1]。但由于內燃機排量越小，其對渦輪轉動慣量引起的增壓器響應滯后越敏感，增壓技術在中小排量柴油機尤其是汽油機領域的裝機率仍然較低，如2007年我國汽車產量達888.25萬輛，而增壓器銷售量僅為200萬臺。開發鈦合金等輕質低轉動慣量渦輪，采用電動增壓、可變噴嘴廢氣渦輪增壓等新一代增壓技術成為目前解決機械調壓式渦輪增壓技術中響應滯后問題，促進增壓技術向有巨大市場空間潛力的中小排量柴油機尤其是汽油機領域應用的有效途徑。……