汽油机涡轮增压与双VVT联合控制策略的研究

摘要

当今世界，随着汽油价格不断上涨和人类对环境问题的日益关注，节能减排成为各国的关注重点。汽车对世界石油资源的消耗，在整个石油消耗中占有很大的比重。因此如何进一步改善传统汽油机的燃油经济性成为研究的热点。传统汽油机泵气损失的存在是影响发动机油耗的重要方面，为降低泵气损失，发动机的小型化已经成为一种发展趋势。为满足汽车消费者对发动机小型化后动力性的要求，通常会在小型化的同时采用增压技术。目前涡轮增压技术被认为是实现发动机小型化的重要技术手段，同时在增压发动机上采用双VVT技术后，可以进一步优化发动机的燃油经济性和动力性等性能。本文就针对同时装配了增压系统与VVT系统的发动机的控制策略作进一步的研究。
　　首先，为了改善增压系统与VVT系统的响应速度与控制精度，分别对增压系统废气阀与VVT系统电磁阀的PID控制进行改善，对增压系统偿试双模式引导控制的策略，对VVT系统提出双积分自调节PID控制的策略，应用ASCET软件设计出控制模型，并在发动机台架上与实车上进行验证。
　　其次，分析需要联合控制的原因及其实现的方式，在上述基础上，应用ASCET软件设计出整个联合控制的模型。再以1.3T双VVT发动机为研究对象，应用GT-Power软件建立汽油机仿真分析模型，并验证模型的准确性和可靠性。利用已建好的GT-Power模型，模拟真实发动机，分析不同的目标增压压力与目标VVT相位对发动机性能的影响，提出新的联合控制策略。
　　最后，分别通过GT-Power模型仿真与发动机台架试验，对比分析新型联合控制策略的效果。仿真结果与实验数据表明，采用新的联合控制策略后，发动机的性能得到一定的改善，达到了预期的目的。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 国内外研究现状及趋势

1．2．1 发动机排量小型化

1．2．2 增压控制

1．2．3 VVT控制

1．2．4 增压与VVT联合控制

1．3 本文的研究内容

第二章 增压系统PID控制的改善

2．1 传统PID控制算法

2．2 增压系统的特点与控制要求

2．3 双模式PID引导控制策略

2．3．1 双模式PID算法

2．3．2 自适应引导控制

2．3．3 输出信号非线性转化处理

2．4 试验与分析

2．4．1 发动机主要参数及试验设备

2．4．2 稳态工况测试

2．4．3 双模式控制效果比较

2．4．4 引导控制效果比较

2．5 本章小结

第三章 VVT系统PID控制的改善

3．1 VVT系统的特性与控制要求

3．2 双积分自调节PID控制策略

3．2．1 双积分PID算法

3．2．2 PID中的自调节功能

3．3 试验与分析

3．3．1 发动机主要参数及试验设备

3．3．2 双积分效果比较

3．3．3 积分预控效果比较

3．3．4 自调节效果比较

3．3．5 道路试验

3．4 本章小结

第四章 联合控制策略的研究

4．1 联合控制算法的实现

4．1．1 目标增压压力计算

4．1．2 目标相位角计算

4．2 汽油机仿真模型的建立与标定

4．2．1 发动机整机仿真模型的建立

4．2．2 模型标定

4．3 新型联合控制策略的提出

4．3．1 低速大负荷工况时的扫气策略

4．3．2 米勒循环减少部分负荷工况泵气损失的策略

4．3．3 新型联合控制策略

4．4 本章小结

第五章 联合控制的模型仿真与台架试验

5．1 GT-Power模型仿真

5．2 台架试验

5．3 本章小结

总结与展望

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

声明

致谢