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《内燃机系统建模与控制导论》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。
作者简介
作者：（瑞士）莱诺·古泽拉（Lino Guzzella） （瑞士）克里斯托弗 H.翁德尔（Christopher H.Onder） 译者：陈汉玉 滕勤
目录
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*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—ResetWindup）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
序言
为什么会有第2版？自从本书第1版出版以来，关于汽车污染物排放和燃油经济性的讨论不断深化。对空气质量、有限的化石燃料资源和温室气体不利影响的关注，进一步推动了工业界和学术界致力于车用内燃机的改进。这本专著的第1版迅速售罄不足为奇。当出版商询问第2版时，我们决定抓住这个机会修订本书，更正一些错误并添加一些新的素材。第2版中*重要的修改和补充包括：
重新组织和略微充实了增压器部分，增强了可理解性。
删减了旋转振荡及其在发动机试验台上的处理，这是与安全性相关的方面。
改进了三元催化器的物理和化学模型，简化了下游空燃比控制的概念和实现。
完善了发动机爆燃的建模、检测和控制部分。
呈现优于传统的H∞方法的空燃比控制器设计的新方法。
压缩了发动机热力循环计算和相应的面向控制方面的介绍。
在第1版中，本书侧重于ETH团队正在（或仍在）研究的问题，虽然其他团队已经提出了许多令人振奋的新思想（HCCI燃烧、可变压缩比发动机、高辛烷值燃料发动机等），但是简单转述而不能通过切身体验来全面阐述这些概念，不会给现有著作带来任何好处。因此，本书未包含这些内容，本书应该仍然作为新入门的学生和工程师们关于内燃机专题的初步参考书。
致谢我们对指出本书第1版中错误和疏漏的同事和学生表示感谢。一些人帮助我们修改了这本著作，尤其是Daniel Rupp、Roman Mller和Jonas Asprion帮助整理了文稿。
莱诺·古泽拉克里斯托弗H翁德尔苏黎世2009年9月谁应该阅读本书？本书专门为对传统和新型内燃机控制系统设计感兴趣的学生而编写。重点在于面向控制的物理过程数学描述和基于模型的控制系统设计与优化。
本书由瑞士联邦理工学院机械工程系过去几年举办的系列讲座逐渐形成，对象是完全了解内燃机热力学和流体动力学基本过程的机械工程专业研究生。其他必要条件是掌握机械工程的常识（微积分、力学等）和学过控制系统的基础课程。没有内燃机建模与设计基础的学生可以参阅文献［64］、［97］、［194］和［206］。
为什么要写本书？内燃机是过去100年里*重要的技术成果之一。这些系统已成为乘用车*常用的动力源。一个主要原因是液体碳氢燃料具有非常高的能量密度。只要化石燃料用作汽车燃料，依据成本、安全性、污染物排放和燃油经济性［通常在整个循环或油井到车轮（well-to-wheel）的意义上，见文献［5］和［68］］，没有可预见的替代燃料能够产生相同的效益。
内燃机仍具有改进的巨大潜力；柴油（压燃式）发动机可以变得更清洁，奥托（点燃式）发动机可以具有更高的燃油效率。只有借助于控制系统，这些目标才能实现。此外，随着系统变得越来越复杂，系统化和高效的系统设计方法已经成为技术和面向市场的必然选择。本书通过介绍基于模型的内燃机控制系统设计入门知识，阐述了这些问题。
从本书中可以学到什么？本书主要侧重于内燃机（转矩产生、污染物形成等）及其辅助装置（空气充量控制、混合气形成、排放处理系统等）。下面将建立这些过程的数学模型，然后利用这些模型，讨论选择的前馈和反馈控制问题。
选择基于模型的方法，虽然一开始比较繁琐，但之后被证明，从长远来看其成本效益*高。尤其是在项目早期阶段，控制系统的开发和标定过程极大地得益于数学模型。
附录包含了*重要的控制器分析与设计方法的简要总结，以及一个分析简化的怠速控制问题的实例研究，包括实验参数辨识和模型验证的一些内容。
从本书中不能学到什么？本书主要针对内燃机系统，即假设作用在发动机上的负载转矩是已知的，不讨论传动系统和底盘问题。
原书序内燃机系统建模与控制导论此外，本书重点是作者在早期项目中研究的一些问题，对内燃机系统中的其他控制回路不再赘述。
致谢本书编写过程中得到很多人无私的帮助。尤其是准备写这本书时，我们的老师、同事和学生帮助构思写作要点。一些人毫无保留地提供素材：特别是Alois Amstutz与我们一起从事柴油机的研究，我们的几位博士研究生的学位论文作为一些章节的核心（在适当的地方引用了他们的工作），Simon Frei、Marzio Locatelli和David Germann从事怠速专题研究，并帮助整理了文稿，*后，Brigitte Rohrbach和Darla Peelle将原稿由德文翻译成英文。
莱诺·古泽拉克里斯托弗H翁德尔苏黎世2004年5月
文摘
版权页：
插图：
《内燃机系统建模与控制导论》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。
作者简介
作者：（瑞士）莱诺·古泽拉（Lino Guzzella） （瑞士）克里斯托弗 H.翁德尔（Christopher H.Onder） 译者：陈汉玉 滕勤
目录
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*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—ResetWindup）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
序言
为什么会有第2版？自从本书第1版出版以来，关于汽车污染物排放和燃油经济性的讨论不断深化。对空气质量、有限的化石燃料资源和温室气体不利影响的关注，进一步推动了工业界和学术界致力于车用内燃机的改进。这本专著的第1版迅速售罄不足为奇。当出版商询问第2版时，我们决定抓住这个机会修订本书，更正一些错误并添加一些新的素材。第2版中*重要的修改和补充包括：
重新组织和略微充实了增压器部分，增强了可理解性。
删减了旋转振荡及其在发动机试验台上的处理，这是与安全性相关的方面。
改进了三元催化器的物理和化学模型，简化了下游空燃比控制的概念和实现。
完善了发动机爆燃的建模、检测和控制部分。
呈现优于传统的H∞方法的空燃比控制器设计的新方法。
压缩了发动机热力循环计算和相应的面向控制方面的介绍。
在第1版中，本书侧重于ETH团队正在（或仍在）研究的问题，虽然其他团队已经提出了许多令人振奋的新思想（HCCI燃烧、可变压缩比发动机、高辛烷值燃料发动机等），但是简单转述而不能通过切身体验来全面阐述这些概念，不会给现有著作带来任何好处。因此，本书未包含这些内容，本书应该仍然作为新入门的学生和工程师们关于内燃机专题的初步参考书。
致谢我们对指出本书第1版中错误和疏漏的同事和学生表示感谢。一些人帮助我们修改了这本著作，尤其是Daniel Rupp、Roman Mller和Jonas Asprion帮助整理了文稿。
莱诺·古泽拉克里斯托弗H翁德尔苏黎世2009年9月谁应该阅读本书？本书专门为对传统和新型内燃机控制系统设计感兴趣的学生而编写。重点在于面向控制的物理过程数学描述和基于模型的控制系统设计与优化。
本书由瑞士联邦理工学院机械工程系过去几年举办的系列讲座逐渐形成，对象是完全了解内燃机热力学和流体动力学基本过程的机械工程专业研究生。其他必要条件是掌握机械工程的常识（微积分、力学等）和学过控制系统的基础课程。没有内燃机建模与设计基础的学生可以参阅文献［64］、［97］、［194］和［206］。
为什么要写本书？内燃机是过去100年里*重要的技术成果之一。这些系统已成为乘用车*常用的动力源。一个主要原因是液体碳氢燃料具有非常高的能量密度。只要化石燃料用作汽车燃料，依据成本、安全性、污染物排放和燃油经济性［通常在整个循环或油井到车轮（well-to-wheel）的意义上，见文献［5］和［68］］，没有可预见的替代燃料能够产生相同的效益。
内燃机仍具有改进的巨大潜力；柴油（压燃式）发动机可以变得更清洁，奥托（点燃式）发动机可以具有更高的燃油效率。只有借助于控制系统，这些目标才能实现。此外，随着系统变得越来越复杂，系统化和高效的系统设计方法已经成为技术和面向市场的必然选择。本书通过介绍基于模型的内燃机控制系统设计入门知识，阐述了这些问题。
从本书中可以学到什么？本书主要侧重于内燃机（转矩产生、污染物形成等）及其辅助装置（空气充量控制、混合气形成、排放处理系统等）。下面将建立这些过程的数学模型，然后利用这些模型，讨论选择的前馈和反馈控制问题。
选择基于模型的方法，虽然一开始比较繁琐，但之后被证明，从长远来看其成本效益*高。尤其是在项目早期阶段，控制系统的开发和标定过程极大地得益于数学模型。
附录包含了*重要的控制器分析与设计方法的简要总结，以及一个分析简化的怠速控制问题的实例研究，包括实验参数辨识和模型验证的一些内容。
从本书中不能学到什么？本书主要针对内燃机系统，即假设作用在发动机上的负载转矩是已知的，不讨论传动系统和底盘问题。
原书序内燃机系统建模与控制导论此外，本书重点是作者在早期项目中研究的一些问题，对内燃机系统中的其他控制回路不再赘述。
致谢本书编写过程中得到很多人无私的帮助。尤其是准备写这本书时，我们的老师、同事和学生帮助构思写作要点。一些人毫无保留地提供素材：特别是Alois Amstutz与我们一起从事柴油机的研究，我们的几位博士研究生的学位论文作为一些章节的核心（在适当的地方引用了他们的工作），Simon Frei、Marzio Locatelli和David Germann从事怠速专题研究，并帮助整理了文稿，*后，Brigitte Rohrbach和Darla Peelle将原稿由德文翻译成英文。
莱诺·古泽拉克里斯托弗H翁德尔苏黎世2004年5月
文摘
版权页：
插图：
| ISBN | 9787111527244 |
|---|---|
| 出版社 | 机械工业出版社 |
| 作者 | Guzzella |
| 尺寸 | 16 |