طراحی کنترل کننده تنظیم نسبت سوخت و هوا در موتورهای احتراق بنزینی

در یک سیستم موتور مدرن، برای کاهش تولید آلاینده ها از یک کاتالیزور سه منظوره، استفاده می شود. عملکرد حالت مانای یک کاتالیزور سه منظوره به تغییرات نسبت هوا به سوخت بسیار حساس است و حتی انحراف 1 % از نسبت استوکیومتری (7/14) باعث افزایش قابل توجهی در تولید گازهای مضر خروجی می شود. بنابراین لازم است که نسبت هوا به سوخت استوکیومتری به روش دقیقی حفظ شود. اما عوامل غیرخطی ، عدم قطعیت ها و تأخیرهایی که در دینامیک های موتور احتراق جرقه ای از جمله هوای منیفولد و پاشش سوخت وجود دارند، طراحی کنترل کننده ای مناسب برای تنظیم نسبت هوا به سوخت را دشوار می کند. برای تحقق این هدف، روش کنترل حالت لغزشی پیشنهاد شده است، اما تأخیر زمانی غیرقابل اجتناب بین فرایند کنترل و بروزرسانی های اندازه گیری، سبب بروز پدیده نوسانات شدید می گردد. در این تحقیق، به کارگیری مشاهده گر غیرخطی بر اساس فیلتر کالمن تعمیم یافته ترکیبی برای پیش گویی هوای ورودی موتور احتراق جرقه ای استفاده شده است تا پایداری کنترل کننده با روش لغزشی در برابر خطاهای اندازه گیری و مدل بهبود یابد. با توجه به اینکه یک موتور واقعی در دسترس نبوده است، تنها به نتایج شبیه سازی ها اکتفا شده است. شبیه سازی ها بر اساس مدل مقدار متوسط موتور انجام گرفته اند. نتایج به دست آمده با استفاده از الگوریتم پیشنهادی، بهبود عملکرد کنترل کننده نسبت هوا به سوخت و کاهش دامنه نوسانات شدید را نشان می دهد.