内燃机系统建模与控制导论

本书在国外是内燃机及控制领域很好有影响的畅销书，书中内容大多来源于作者多年的教学实践和研究成果。本书从基本概念和被控对象的特性出发，全面系统地介绍了内燃机控制系统的基本结构、面向控制的内燃机系统平均值模型与离散事件建模原理，详细阐述了基于模型的内燃机控制系统设计、分析和优化方法，并引用了作者及其团队的研究成果和应用实例，内容具体翔实，深入浅出，分析透彻。
本书可作为高等学校车辆工程、动力机械及工程和控制科学与技术等专业硕士研究生和高年级本科生的教材，也可供从事内燃机控制系统研究、开发、匹配和标定等方面工作的高校教师、研究人员和企业工程技术人员参考。

译者序
原书第2版序
原书序
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
3.1DEM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
3.1.3ECU的离散行为126
3.1.4喷油和点火的DEM128
3.2发动机系统最重要的DEM130
3.2.1平均转矩产生的DEM130
3.2.2空气流量动态的DEM134
3.2.3燃油流量动态的DEM136
3.2.4CNG发动机回流动态的DEM144
3.2.5残余气体动态的DEM146
3.2.6排气系统的DEM149
3.3基于缸内压力信息的DEM150
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
4.4SCR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.2.3Vibe参数的变化：Csallner函数280
参考文献283