基于扭矩的增壓發(fā)動機控制策略研究.pdf

1、當今世界，隨著汽車的日益普及，其導致的化石能源過度消耗和環(huán)境污染問題愈發(fā)嚴重，政府和汽車企業(yè)都致力于設計既可以滿足駕乘人員的動力性要求，又可以降低油耗、減少污染的汽車。為此越來越多的新技術，如:可變氣門正時、廢氣再循環(huán)、渦輪增壓、缸內直噴等技術應運而生。其中增壓技術不僅能提高汽車的動力性，而且可以獲得更好的燃油經(jīng)濟性。新技術的出現(xiàn)導致了汽車動力系統(tǒng)由單純機械結構向機電一體化的方向發(fā)展。同時，發(fā)動機控制系統(tǒng)也由單一功能控制向集中控制發(fā)展。

2、在這種情況下，基于扭矩的發(fā)動機電子控制系統(tǒng)成為了汽油機的發(fā)展必然趨勢。該控制系統(tǒng)一方面綜合考慮汽車行駛過程中的能源需求，將其統(tǒng)一為發(fā)動輸出扭矩的需求，提高了發(fā)動機管理系統(tǒng)的可擴展性和靈活性;另一方面通過對發(fā)動機控制策略的優(yōu)化，在滿足車輛動力性的同時，減少油耗與排放。本文以4缸渦輪增壓汽油機為研究對象，采用基于扭矩的發(fā)動機控制思想，對發(fā)動機進行了數(shù)學建模和控制算法的研究。
　　首先，以某國產(chǎn)發(fā)動機為原型，根據(jù)其電子節(jié)氣門的工作原理，

3、建立了包括節(jié)氣門本體、驅動電機等在內的節(jié)氣門仿真模型;分豐斤了該發(fā)動機工作過程中的氣缸燃燒和進排氣過程，設計了發(fā)動機本體的仿真模型。并且基于GT-power與Simulink的聯(lián)合仿真技術，搭建了一個高精度的發(fā)動機控制系統(tǒng)虛擬實驗平臺。
　　其次，搭建了發(fā)動機點火噴油系統(tǒng)模型?；诎l(fā)動機的扭矩需求，設計了發(fā)動機進氣控制策略。建立了節(jié)氣門空氣流量、氣缸空氣充量的動力學模型，同時提出了基于能量平衡的增壓器控制策略;設計了包括發(fā)動機進氣

4、量閉環(huán)控制、節(jié)氣門開度閉環(huán)控制和增壓壓力閉環(huán)控制在內的發(fā)動機三閉環(huán)控制策略。
　　最后，研究了發(fā)動機閉環(huán)控制器的控制方法，在傳統(tǒng)PID控制的基礎上設計智能積分PID控制和模糊智能積分PID控制器，以此提高發(fā)動機扭矩的控制質量。提出并改進了電子節(jié)氣門與增壓壓力聯(lián)合控制策略。通過GT-power與Simulink的聯(lián)合仿真及實車轉轂實驗，驗證了本文設計的控制策略不僅可以滿足車輛行駛過程中的扭矩需求，而且在提高發(fā)動機扭矩響應品質、提升燃