直噴汽油機(jī)掃氣功能控制策略及建模仿真研究.pdf

1、燃油消耗和污染物排放方面的嚴(yán)格限制推動(dòng)了發(fā)動(dòng)機(jī)新技術(shù)的廣泛應(yīng)用，缸內(nèi)直噴(GDI)結(jié)合連續(xù)可變氣門(mén)正時(shí)(CVVT)和渦輪增壓已成為汽油機(jī)發(fā)展的主流。為了進(jìn)一步提升TGDI發(fā)動(dòng)機(jī)低速大負(fù)荷工況下的扭矩響應(yīng)，可以在不增加硬件成本的基礎(chǔ)上，通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)各系統(tǒng)綜合匹配，使部分新鮮空氣在氣門(mén)重疊期間從進(jìn)氣道直接進(jìn)入排氣道，利用掃氣來(lái)減小廢氣渦輪增壓器的響應(yīng)延遲。但是，掃氣引起排氣溫度過(guò)高制約了掃氣技術(shù)的應(yīng)用，為此，必須對(duì)掃氣模式下的排氣空燃比和排氣

2、溫度進(jìn)行精確控制，因而控制策略便成為掃氣技術(shù)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵。
　　本文基于前期研究構(gòu)建掃氣控制模型架構(gòu)，完善了基于模型的掃氣控制策略，并設(shè)計(jì)了配氣相位、掃氣反饋和缸內(nèi)lambda控制策略，利用ASCET軟件構(gòu)建模塊化和圖形化的控制模型，并通過(guò)汽油機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)行了檢驗(yàn)。主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)制定配氣相位控制策略，包括掃氣條件判定、進(jìn)氣凸輪軸目標(biāo)相位計(jì)算和排氣凸輪軸目標(biāo)相位計(jì)算。模型檢驗(yàn)結(jié)果表明，同時(shí)滿足增壓條

3、件、轉(zhuǎn)速條件和負(fù)荷條件時(shí)，掃氣條件成立，且加入濾波功能后，掃氣模式到均質(zhì)模式過(guò)渡平穩(wěn)，可以防止工況突變?cè)斐砂l(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行不穩(wěn)定。掃氣期間，進(jìn)氣凸輪軸相位減小，排氣凸輪軸相位增大，即進(jìn)氣門(mén)提前開(kāi)啟、排氣門(mén)延遲關(guān)閉，有利于掃氣現(xiàn)象的發(fā)生。模型驗(yàn)證結(jié)果符合控制要求。
　　(2)制定掃氣反饋控制策略，以實(shí)現(xiàn)元件保護(hù)功能。根據(jù)催化器的溫度要求計(jì)算出最大允許掃氣量，據(jù)此計(jì)算出掃氣最大氣門(mén)重疊角，然后，利用掃氣最大氣門(mén)重疊角對(duì)目標(biāo)配氣相位進(jìn)行修正，

4、以確保氣門(mén)重疊角小于限值。檢驗(yàn)結(jié)果表明，隨著催化器前溫度的升高，最大允許掃氣量和最大氣門(mén)重疊角相應(yīng)減小。當(dāng)目標(biāo)氣門(mén)重疊角大于掃氣最大氣門(mén)重疊角時(shí)，優(yōu)先減小排氣凸輪軸相位，如果無(wú)法使氣門(mén)重疊角減小至閾值，再增大進(jìn)氣凸輪軸相位使氣門(mén)重疊角減小至掃氣最大氣門(mén)重疊角。模型驗(yàn)證結(jié)果滿足控制策略要求。
　　(3)計(jì)算掃氣模式下缸內(nèi)lambda，用于噴油控制。根據(jù)缸內(nèi)lambda的大小，進(jìn)行缸內(nèi)加濃程度判斷，確定是否需要激活掃氣反饋控制。模型檢