增壓直噴雙VVT汽油機(jī)瞬態(tài)進(jìn)氣量控制策略研究.pdf

1、增壓小型化、雙VVT和缸內(nèi)直噴技術(shù)是實(shí)現(xiàn)汽油機(jī)節(jié)能減排的重要技術(shù)手段。增壓器由于存在慣性，容易導(dǎo)致進(jìn)氣量響應(yīng)遲滯，而雙VVT對(duì)進(jìn)氣量的影響復(fù)雜。傳統(tǒng)的策略采用基于MAP前饋和分段PID反饋控制進(jìn)氣歧管壓力和增壓壓力以調(diào)整進(jìn)氣量，容易超調(diào)、響應(yīng)偏慢，且PID參數(shù)整定復(fù)雜。為此，本研究提出了能夠?qū)崿F(xiàn)瞬態(tài)進(jìn)氣量穩(wěn)定快速控制并標(biāo)定工作量較小的增壓直噴雙VVT汽油機(jī)瞬態(tài)進(jìn)氣量控制策略。
　　首先，以一款1.0T三缸直噴雙VVT汽油機(jī)為研究對(duì)

2、象，搭建實(shí)驗(yàn)臺(tái)架并設(shè)計(jì)其控制策略，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。為了開(kāi)展控制策略研究，建立該汽油機(jī)GT-Power仿真模型，采用臺(tái)架實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)仿真模型進(jìn)行了標(biāo)定。
　　其次，設(shè)計(jì)了瞬態(tài)進(jìn)氣量估計(jì)算法，將瞬態(tài)下的需求進(jìn)氣量轉(zhuǎn)換為需求進(jìn)氣歧管壓力和增壓壓力，以分別對(duì)節(jié)氣門(mén)和增壓器廢氣旁通閥進(jìn)行控制。為考慮雙VV T的影響，基于速度密度法模型和采用觀測(cè)器對(duì)充氣效率模型進(jìn)行閉環(huán)修正的方法進(jìn)行進(jìn)氣量估計(jì)算法的設(shè)計(jì)。仿真結(jié)果表明，與直接用空氣流量計(jì)測(cè)

3、量值相比，在定轉(zhuǎn)速變負(fù)荷工況，該算法估計(jì)的進(jìn)氣量與實(shí)際值的均方根誤差平均降低46.7％。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與用空氣流量計(jì)進(jìn)行La mbda開(kāi)環(huán)控制相比，該方法能夠在空載變節(jié)氣門(mén)開(kāi)度和定轉(zhuǎn)速變進(jìn)排氣VVT相位過(guò)程中使Lambda的最大偏差減小0.14~0.18，證明了該算法的有效性。
　　再次，設(shè)計(jì)了基于節(jié)氣門(mén)流量模型前饋結(jié)合主動(dòng)抗擾反饋控制的節(jié)氣門(mén)進(jìn)氣壓力控制算法，并采用觀測(cè)器對(duì)MAP進(jìn)行瞬態(tài)修正前饋結(jié)合主動(dòng)抗擾反饋控制的增壓器增壓壓

4、力控制算法。采用最優(yōu)油耗策略實(shí)現(xiàn)了這兩個(gè)壓力控制回路的平順切換，避免進(jìn)氣量波動(dòng)。仿真表明，在單獨(dú)變轉(zhuǎn)速和單獨(dú)變負(fù)荷過(guò)程中，進(jìn)氣量的調(diào)節(jié)時(shí)間能保持在1.5s以內(nèi)，最大超調(diào)量為3.6%。進(jìn)氣量控制的穩(wěn)定性和增壓壓力控制的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性均優(yōu)于傳統(tǒng)的MAP加PID的控制算法。在中小負(fù)荷的臺(tái)架試驗(yàn)結(jié)果表明，本文的控制策略能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)氣量和進(jìn)氣壓力的快速跟蹤控制。
　　綜上所述，本研究提出的增壓直噴雙VVT汽油機(jī)瞬態(tài)進(jìn)氣量控制策略能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)氣量的快