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《天津大学》 2016年
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增压直喷双VVT汽油机瞬态进气量控制策略研究

杨胜  
【摘要】:增压小型化、双VVT和缸内直喷技术是实现汽油机节能减排的重要技术手段。增压器由于存在惯性,容易导致进气量响应迟滞,而双VVT对进气量的影响复杂。传统的策略采用基于MAP前馈和分段PID反馈控制进气歧管压力和增压压力以调整进气量,容易超调、响应偏慢,且PID参数整定复杂。为此,本研究提出了能够实现瞬态进气量稳定快速控制并标定工作量较小的增压直喷双VVT汽油机瞬态进气量控制策略。首先,以一款1.0T三缸直喷双VVT汽油机为研究对象,搭建实验台架并设计其控制策略,实现发动机的稳定运转。为了开展控制策略研究,建立该汽油机GT-Power仿真模型,采用台架实验数据对仿真模型进行了标定。其次,设计了瞬态进气量估计算法,将瞬态下的需求进气量转换为需求进气歧管压力和增压压力,以分别对节气门和增压器废气旁通阀进行控制。为考虑双VVT的影响,基于速度密度法模型和采用观测器对充气效率模型进行闭环修正的方法进行进气量估计算法的设计。仿真结果表明,与直接用空气流量计测量值相比,在定转速变负荷工况,该算法估计的进气量与实际值的均方根误差平均降低46.7%。实验结果表明,与用空气流量计进行Lambda开环控制相比,该方法能够在空载变节气门开度和定转速变进排气VVT相位过程中使Lambda的最大偏差减小0.14~0.18,证明了该算法的有效性。再次,设计了基于节气门流量模型前馈结合主动抗扰反馈控制的节气门进气压力控制算法,并采用观测器对MAP进行瞬态修正前馈结合主动抗扰反馈控制的增压器增压压力控制算法。采用最优油耗策略实现了这两个压力控制回路的平顺切换,避免进气量波动。仿真表明,在单独变转速和单独变负荷过程中,进气量的调节时间能保持在1.5s以内,最大超调量为3.6%。进气量控制的稳定性和增压压力控制的动态响应性均优于传统的MAP加PID的控制算法。在中小负荷的台架试验结果表明,本文的控制策略能够实现进气量和进气压力的快速跟踪控制。综上所述,本研究提出的增压直喷双VVT汽油机瞬态进气量控制策略能够实现进气量的快速准确估计和快速稳定控制,与传统的控制策略相比,在跟踪精度、瞬态响应和参数调试方面具有的优势。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TK411

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