i
MỤC LỤC
Mở đầu
1
Chương 1. Tổng quan về các phương pháp điều khiển động cơ xăng
8
1.1. Tổng quan các công trình nghiên cứu về điều khiển tiết kiệm nhiên liệu
cho động cơ xăng trên thế giới
9
1.2. Các công trình nghiên cứu trong nước về điều khiển tiết kiệm nhiên liệu
cho động cơ đốt trong
20
1.3. Những vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu về điều khiển tiết kiệm nhiên liệu
cho động cơ xăng và hướng nghiên cứu của luận án
21
1.4. Kết luận chương 1
24
Chương 2. Mô hình hóa và nhận dạng động cơ xăng
25
2.1. Chu trình công tác và mô hình hóa động cơ xăng
25
2.2. Lựa chọn tín hiệu vào-ra để điều khiển động cơ xăng
37
2.3. Mô phỏng động cơ xăng
40
2.4. Nhận dạng mô hình động cơ xăng
43
2.5. Kết luận chương 2
64
Chương 3. Điều khiển mô-men động cơ xăng bằng thuật toán điều
khiển bám tối ưu LQIT tự chỉnh
66
3.1. Điều khiển LQIT trong miền liên tục
66
3.2. Điều khiển LQIT trong miền gián đoạn
73
3.3. Quan sát trạng thái của đối tượng bằng bộ lọc Kalman
74
3.4. Tổng hợp bộ điều khiển LQIT với bộ lọc Kalman
81
ii
3.5. Đề xuất phương pháp mới điều khiển bám tối ưu LQIT tự chỉnh RHC
91
3.6. Kết luận chương 3
99
Chương 4. Thực nghiệm kiểm chứng chất lượng của thuật toán đã đề
xuất bằng phương pháp HIL
101
4.1. Phương pháp Hardware-In-The-Loop (HIL)
101
4.2. Thiết kế, cài đặt bộ điều khiển bám tối ưu LQIT trên Kit Arduino
Mega2560
103
4.3. Kết quả thực nghiệm
110
KẾT LUẬN
118
DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI
120
TÀI LIỆU THAM KHẢO
121
PHỤ LỤC
iii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU
Ký
hiệu
Ý nghĩa
Đơn vị
Ký hiệu
Ý nghĩa
m
V
Thể tích của đường hút
m3
a
Hệ số dư lượng không khí
nhiên liệu thực tế
e
V
Thể tích buồng đốt
m3
f
Hệ số dư lượng không khí
lý thuyết
e
J
Mô-men quán tính của động cơ
kg m^2
,ac th
m
Lưu lượng không khí lý
thuyết
M
C
Hằng số mô-men
N m/
kg/s)
ac
m
Lưu lượng không khí thực
tế
it
t
Thời gian trễ đánh lửa
Ms
f
m
Lưu lượng nhiên liệu thực
tế
st
t
Thời gian trễ phun
Ms
,f th
m
Lưu lượng nhiên liệu lý
thuyết
m
T
Nhiệt độ buồng đốt
degK
/s
AF
Tỷ lệ hòa khí nhiên liệu
trong 1 giây
a
M
Hệ số của van
Hệ số dư lượng không khí
R
Hằng số chất khí
J/mole
deg K
fi
m
Lưu lượng nhiên liệu phun
vào xi lanh thực tế
a
m
Lưu lượng không khí
kg/s
fc
m
Lưu lượng nhiên phun vao
xi lanh liệu lý thuyêt
ai
m
Lưu lượng khống khí vào
kg/s
Tỷ lệ hòa khí nhiên liệu
ao
m
Lưu lượng không khí ra
kg/s
i
Mô-men chỉ thị
MAX
m
Lưu lượng không khí lớn nhất, khi
góc mở bướm
mở lớn nhất.
kg/s
SI
Hệ số số đánh lửa
m
P
Áp suất trên đường hút
Pa
AFI
Hệ số phun nhiên liệu
f
T
Thời gian phun nhiên liệu tối ưu
sec
f
Mô-men cản ma sát
Góc mở bướm ga
deg
e
Mô-men trên trục động cơ
vol
Hiệu suất khối
c
Mô-men cản từ tải
e
Tốc độ động cơ xăng
rad/s
a
p
Áp suất cuối kỳ hút
1
C
Hệ số thể tích
c
r
Tỷ số nén
iv
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Ký hiệu
Ý nghĩa
Ký hiệu
Ý nghĩa
AFR
air/fuel ratio (tỷ lệ hỗn hợp không
khí / nhiên liệu)
PD
Proportional-Derivative
ARI
Arrhenius integration
PI
Proportional-Integral
BDC
Bottom Dead Center
PID
Proportional-Integral-Derivative
ECU
Engine control unit
PMEP
Pumping mean effective pressure
EFI
Electric Fuel Injection
PGM-FI
Programmed Fuel Injection
FB
FeedBack
VVT-i
Variable valve Timing intelligent
FI
Fuel Injection
RCCI
Reactivity Controlled Compression
Ignition
FLC
Fuzzy Logic Control
SI
spark-ignition
HCCI
Homogeneous Charge
Compression Ignition
SIDI
Spark Ignition Direct Injection
HIL
Hardware in the loop
SMC
Sliding Mode Control
IMEP
Indicated Mean Effective
Pressure
ST
spark ignition timing
MAP
mean air pressure
SMC
Sliding Mode Control
MVEM
mean value engine model
STR
Self Tuning Regulator
MPC
Model predictive control
TC
TurboCharged
MEP
mean effective pressure
TDC
Top Dead Center
LQ
Linear Quadratic
RHC
Receding horizon control
LQR
Linear–Quadratic Regulator
LQG
Linear–Quadratic–Gaussian
LQIT
Linear Quadratic Integral Tracking
v
DANH MỤC CÁC BẢNG
Số bảng
Tên bảng
Trang
Bảng 2.1
Các thông số khảo sát của động cơ xăng
40
Bảng 3.1
Lượng nhiên liệu tiêu thụ với giá trị mô-men cản là 10
(Nm)
85
Bảng 3.2
Lượng nhiên liệu tiêu thụ với giá trị mô-men cản là 20
(Nm)
86
Bảng 3.3
Lượng nhiên liệu tiêu thụ với giá trị mô-men cản là 30
(Nm)
86