打造内燃机智能控制技术体系

　　编者按

　　为了促进机械工业科技进步，调动机械工业科技人员的积极性，表彰在机械工业科技工作中做出突出贡献的单位和人员，近日，中国机械工业科学技术奖评审委员会和中国机械工业科学技术奖管理委员会表彰2018年度中国机械工业科学技术奖奖励项目共416项，其中，特等奖5项、一等奖47项、二等奖137项、三等奖227项。从今日起，本报将开设 “中国机械工业科学技术奖展示”栏目，刊发相关获奖项目的介绍，以飨读者。

　　19世纪中叶以来，内燃机以其热效率高、结构紧凑、机动性强、运行维护简便的优点，逐渐成为最主要的动力来源。在我国，内燃机是交通运输、工程和农业机械的主导动力，年产量超过8000万台。以内燃机为 “心脏”的汽车、工程机械和农业机械行业总产值超10万亿元。现代内燃机是机、电、气、液、热高度一体化的复杂机械系统，控制技术对其油耗和排放等性能起着至关重要的作用。但是，由于控制核心技术的缺失，德国博世(Bosch)、美国德尔福 (Dephi)等少数公司长期垄断我国内燃机产品控制器的供应，相当于控制住了我国国民经济重要基础产业的 “大脑”。

　　为此，由天津大学教授谢辉领头，联合潍柴动力股份有限公司、长城汽车股份有限公司和天津易博达动力科技有限公司等组成的项目组，在20余项国家和企业课题的支持下，经过近18年的刻苦努力、不懈钻研，终于形成了内燃机主动抗扰智能控制技术体系。其研究成果 “内燃机主动抗扰智能控制关键技术与应用”，获得了2018年度机械工业科学技术奖技术发明奖一等奖。

　　项目组针对现代内燃机控制中的三大关键性难题——复杂系统状态精准控制、多变量多目标折衷优化和大批量长周期性能管控问题，取得了三项突破性创新。

　　首先，团队从控制原理的革新入手，发明了自趋优主动抗扰控制新方法。该方法结合使用模型和观测器对系统的不确定性进行观测，在系统执行误差发生前进行补偿，从而同时提高系统控制的精确性和响应性。

　　其次，针对发动机控制数据标定目标多且边界条件多变的问题，创新地提出了基于 “人—车—路”模型的智能标定方法，创建了内燃机性能仿真分层配置模型、驾驶员行为机器学习模型和基于马尔科夫链的道路工况自学习预测模型，开发了基于人车路模型的内燃机及动力总成智能标定系统和用于道路标定试验的无线远程监控标定系统。

　　最后，针对发动机在生产和使用过程中性能老化和零部件更换所导致的数据合成和更新问题，创新开发了支撑跨地域、跨部门协同优化的控制数据智能合成系统、下线调校系统和远程升级系统，形成了全生命周期数据生产线。该方法显著提高了电控内燃机的生产效率，使数据合成时间从15天缩短到3分钟，出错率降至0。

　　该成果获授权发明专利35件，实用新型6件，授权软件著作权22项，出版专著1部，制定行业标准1部，发表SCI/EI收录论文55篇，大会特邀报告10余次。成果被潍柴、长城等15家企业直接应用，显著提升了我国骨干企业的市场竞争力，辐射到国内外40余家相关企业，用于电控柴油机和汽油机整机超过500万台，支持了

　　该成果的重要性在行业内被普遍认可，中国机械工业联合会组织以李骏院士和郭雷院士为正副主任的鉴定委员会认为，其 “总体上达到国际先进水平，在内燃机不确定性控制方面，取得了重大的方法突破和技术创新，达到国际领先水平”。

　　总的来说，该技术协助我国内燃机行业电控技术实现了 “从无到有到突破”的跨越式发展，开拓了一条区别于现有国内外技术的新途径，且更加适合我国国情和未来技术发展趋势，提升了我国企业的技术创新能力和产品竞争力。其成果的核心控制算法已经被国际控制巨头所采用，引领了内燃机控制技术的发展，逐步建立了中国内燃机电控的国际影响力。(谢 晖)