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基于扭矩的汽油机控制模型优化匹配研究

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基于扭矩模型的汽油机电控系统怠速控制

基于扭矩模型的汽油机电控系统怠速控制

（）<0时亦然。因此，通过积分控制器，可以逐步减小 目标怠速转速设定值与发动机实际转速的偏差，实现
当自变量 （）发生突然的变化，比例微分控制器 怠速转速的精确控制。这里需要注意， 不能设置过 通过乘以不同的放大系数输出 （），对 （）进行控制。 大，否者将会使输出扭矩变化太大，从而导致发动机转
图 ! 比例#微分控制逻辑图
火；发动机怠速转速波动在合理范围且要避免转速波 动频率对驾驶员及乘客造成不适的影响；发动机从高 转速进入怠速工况，及时将发动机转速平稳控制在目
根据图 1，可以推导出： （）=P（）+D""（ ）
（1）
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2第01192（期12）
技术聚焦
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基于模型的整车控制器调理电路设计与算法匹配研究

基于模型的整车控制器调理电路设计与算法匹配研究
２
第 ６期 ２１ 年 ｉ ０１ １月
２ ２ 线性 电压 ．
传 感 器输 出信 号为 线性 电压信 号 ， 出 电压 为 输
０ 可 由控制 器 ＡＤ引脚 直接采 集 ， ～５Ｖ， 对应 的整车 信号有 电子 油 门踏板 开 度 信 号 、 电子 刹 车 踏板 开 度 信 号和 压力信 号 等 。线性 电压输 入信 号 的电气 特性
总 第 １ ７期 ４
Ｈ ｉ ｈ ｙ ＆ Ａｕ ｏ ｏ ｉ ｅ ｇ ｗａ ｓ ｔｍ ｔｖ Ａｐｐ ｉａ ｉｎ ｌｃ ｔ ｓ ｏ
公 路 与 汽 运
基 于模 型 的整 车控 制器 调 理 电路 设 计 与 算 法 匹配 研 究 ＊
王 晨 ，张 彤 ，于海 生
（ 上海华普 汽车有限公 司，上海 ２ １０ ） ０ ５ １
传 感 器输 出信 号 为离 散或 连 续 电阻 值 ， 车控 整 制器根 据传 感器 阻值 输 出特性 和实际测 量范 围进行 调理 电路设 计 ， 其 阻 值 变化 转 变 为具 备 足 够 分 辨 将
率 的离 散 或连续 电 压 变化 ， 应 的 整车 信 号 有 按 钮 对
的数据位存入相应 寄存器 。一 般要求 连续采样
动 助 力转 向控 制器 等均 需要 与整 车控 制器 进行 信息
交互 ， 完成 各 自的控 制 功 能 。某 混 合 动 力 汽 车 的控 制 系 统局 域 网络 （ ＡＮ） 图 １所示 。 Ｃ 如
号
２ 信 号 形 式
由 于整 车 控 制器 不 牵 涉具 体 动 力 部 件 的控 制 ，
及 时诊断 出该 故 障 ， 免 整 车 继续 带 故 障 运行 。同 避
ｍ
样 ， 图 ２ 动按 钮为 例 ，Ｏ 口默认 状 态 为高 电平 ， 以 起 Ｉ

基于Matlab的液力变矩器与发动机匹配计算与分析

基于Matlab的液力变矩器与发动机匹配计算与分析

基于Matlab的液力变矩器与发动机匹配计算与分析可帅;罗静;冯治国;李长虹【摘要】液力变矩器与发动机的合理匹配直接关系着整车动力性,经济性的优良与否.对于车辆不同的性能要求和路况差别,匹配的侧重点又会有很大区别,首先,通过分析发动机和液力变矩器的基本特性和匹配计算过程,建立匹配计算的数学模型,根据匹配目标的要求列出匹配评价指标.其次,通过利用Matlab软件编程完成WP13型发动机和DM152A型液力变矩器的匹配计算.最后,结合各档变速档位的传动比和传动效率计算出档位的牵引力,验证匹配计算的准确性.【期刊名称】《现代机械》【年(卷),期】2017(000)002【总页数】5页(P41-45)【关键词】液力变矩器;发动机;匹配;Matlab【作者】可帅;罗静;冯治国;李长虹【作者单位】贵州大学机械工程学院,贵州贵阳550025;贵州凯星液力传动机械有限公司,贵州遵义563000;贵州大学机械工程学院,贵州贵阳550025;贵州大学机械工程学院,贵州贵阳550025【正文语种】中文【中图分类】TH112装有液力变矩器的车辆，在发动机和变矩器匹配良好的情况下具有良好的适应性，舒适性，更重要的是在起步和爬坡时具有更加强劲的动力性。

但是如果两者不能得到很好的匹配，即使发动机性能优良也难以充分发挥作用[1]。

匹配的好坏直接关系着整车动力性，经济性的优良与否。

因此很有必要对两者的匹配过程进行分析研究，根据具体的要求匹配出最佳的动力性能或经济性[2]。

而对于车辆不同的性能要求和路况差别，匹配的侧重点又会有很大区别。

1.1 匹配目标1)为使车辆获得最好的起步性能往往希望变矩器低转速比负载抛物线能最大限度地接近并通过发动机最大扭矩点。

特别是i=0抛物线能通过发动机最大扭矩点。

如图1中线i0。

2)为了能充分利用发动机的最大功率，希望变矩器的最高效率的抛物线能够通过发动机最大净功率对应的转矩点。

这样能最大程度的利用发动机的最大功率，变矩器的最大效率，来提高车辆的动力性。

汽油机颗粒捕集器(GPF)应用匹配参数研究

汽油机颗粒捕集器(GPF)应用匹配参数研究

ｂｒａｔｉｏｎ ｔｅｓｔ ｂｅｎｃｈ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ＢＯＡＳＨ ＭＥＤ１７８１０ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｗａｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ． Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ＧＰＦ ｗｉｔｈ
ａｎｄ ｗｉｔｈｏｕｔ ｃａｒｂｏｎ ｌｏａｄ ｏｎ ｅｎｇｉｎｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｗａｓ ａｎａｌｙｚｅｄ． Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ，
［１⁃４］
。 从排气后处理的角度来
降低颗粒物排放， 汽油机颗粒捕集器 ＧＰＦ （ Ｇａｓｏ⁃
试验对象及试验系统设计
试验 发 动 机 为 车 用 汽 油 直 喷 （ ｇａｓｏｌｉｎｅ ｄｉｒｅｃｔ
颗粒捕集器 （ ｇａｓｏｌｉｎｅ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｆｉｌｔｅｒ， ＧＰＦ） 。 发动机
的基本技术参数如表 １ 所示。
ｏｘｙｇｅｎ ｆｌｏｗ ｒａｔｅｓ ａｎｄ ｃａｒｂｏｎ ｌｏａｄｓ ｏｎ ＧＰＦ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｒａｔｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｆｕｅｌ ｃｕｔ⁃ｏｆｆ ｔｉｍｅ ｏｎ ＧＰＦ
ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｒｉｓｅ ｗｅｒｅ ａｌｓｏ ｓｔｕｄｉｅｄ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｔｏｒｑｕｅ ｏｆ ｔｈｅ ｅｎｇｉｎｅ ｗｉｔｈ ＧＰＦ ｃａｒｂｏｎ ｌｏａｄ
始无碳载量的扭矩低， 功率降低约 ５ ｋＷ； 温度越高、 氧流量越大、 载碳量越多， ＧＰＦ 燃烧速率
越快。 当 ＧＰＦ 碳载量为 ５ ｇ、 燃油中断 ３０ ｓ 时， ＧＰＴ 载体温度达到 ＧＰＦ 材料的耐受温度阀值。
关键词： 汽油颗粒捕集器 再生 累碳量 燃烧速率 温度
Ｍａｔｃｈｉｎｇ Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ Ｇａｓｏｌｉｎｅ Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｆｉｌｔｅｒ

基于扭矩的汽油机控制模型开发及验证

基于扭矩的汽油机控制模型开发及验证
Ｋｅ ｒ ：ｇ ｓ ｌｎｅ ｅ ｉ ｃ ｎ ｒｌｎ ｅ ｔｒ ｅ；ｌ ｃｒ ｎ ｃｔ ｒ ｔｌ ｙ ｗｏ ｄｓ ａ ｏ ｉ ｎｇｎｅ； ｏ ｔｏ ｍｄ ｌ， ｑｕ ｅ ｅ ｔｏ ｉ ｈ ｏｔｅ ｏ
传 统 汽 车 节 气 门 的 刚 性 连 接 方 式 使 得 发 动 机 管 理 系统 不能综 合考虑 车辆 的运行状 况给 出最期望 的 控 制 效 果 电 子 节 气 门 的 出 现 为 先 进 发 动 机 管 理 系
的控 制 系统 能 直 接 控 制 发 动 机 发 出 的扭 矩 ：并 且 基 于 扭 矩 的控 制 系统 的 模 块 化 结 构 可 扩 展 性 强 ，增 加 的 车 载 附件 对 发 动 机 的扭 矩 需 求 ．只 需 要 在 增 加 附
Ｄｅ ｅ ｏ ｍ ｅ ｎ ｒ ｆｃ ｔｏ ｆｔ ｅ Ｃｏ ｔ ｏ ｏ ｅ ｓ ｄ ｏ ｒ ｅ ｖ ｌ ｐ ｎｔａ ｄ Ｖｅ ｉ ａ ｉ ｎ ｏ ｈ ｎ ｒ ｌＭ ｄ ｌＢａ ｅ ｎ Ｔｏ ｑｕ ｉ
ＺＨＡＮＧ ａ ＷＨ Ｆ ｎ—
（ ｎ ｆｎ ｔｒＣ ｒｏａｉｎＴ ｃ ｎｃ １ ｅ ｔｒＷ ｕ ａ ３ ０ ６， ｈｎ Ｄｏ ｇｅ ｇＭｏｏ ｏｐ ｒｔ ｅ ｈ ｉａ Ｃ ｎｅ ， ｈ ｎ４ ０ ５ Ｃ ｉａ） ｏ
ｔ ｒ ｔ ｅ ｍｏ ｅ ， ｉ Ｏ ｄ ｌ ｓａｔｃ ｎ ｒ ｌ ｄ ｌａ ｄ Ｓ ｎ Ｉ ｒ ｅ ｏ ｖ ｒ ｖ ｔｅ ｐ ｒ ｒ ｎ ｅ ｏ ｅ ｃ ｎｒ １ｍｏ ｅ ，ｏ ｈ ｏｔ ｄ ｌ ａｒ Ｗ ｍｏ ｅ ，ｔ ｒ ｏ ｔｏ ｌ ｌ ｆ ｍｏ ｅ ｎ Ｏ ｏ ． ｎ ｏ ｄ ｒｔ ｅ ｉ ｈ ｅ ｆ ｍａ ｃ ｆ ｈ ｏ ｔ ｄ ｌ ｓ ｍｅ ｆ ｏ ｔ ｏ
、
动控 制模 型 等 。 为 了验 证 基 于 扭矩 的控 制 系 统 ， 基于 扭 矩 的控 制 系 统 写入 自主 开 发 硬 件 ． 发 动 机 台 架上 进行 了 将 在 测 试 。结果 表 明发 动 机起 动 迅 速 ， 动 时 间在 ３ｓ以内 。怠速 转速 稳定 ， 速 转速 波 动 在±１ ｍｉ 起 怠 Ｏｄ ｎ以 内 进 怠 速和 出

基于GT-POWER模型的发动机进气系统优化

基于GT-POWER模型的发动机进气系统优化

基于GT-POWER模型的发动机进气系统优化石来华;冯仁华【摘要】利用GT-Power软件进行某四缸汽油发动机工作过程仿真分析,在验证其准确性后,分析计算进气系统管道长度变化对发动机动力性能的影响及其规律,并得到了试验验证.【期刊名称】《客车技术与研究》【年(卷),期】2010(032)003【总页数】4页(P18-21)【关键词】汽油机;进气系统;性能优化;GT-Power【作者】石来华;冯仁华【作者单位】重庆车辆检测研究院,重庆,401122;湖南大学先进动力总成技术研究中心,长沙,410082【正文语种】中文【中图分类】TK413.4+4发动机的进气过程是一个复杂的脉动和谐振过程。

该过程与进气系统的结构形式，进气系统的管道长度、直径等有着直接的关系。

当进气系统管道长度适当时，在进气后期进气阀处的压力波为增压波（压缩波幅值大于平均进气压力），新鲜工质将被压缩进入气缸，产生谐振增压（RAM）的效果，增加进入气缸内新鲜工质的质量，从而可提高发动机的动力性能[1-2]。

近年来，国内外许多研究者对此进行过大量的研究，研究结果表明，进气系统的管道长度影响进气管道内压力波的谐振频率；管道直径影响进气管道内压力波的幅值 [2-6]。

由于受发动机试验条件、研发成本等诸多因素的限制，在发动机设计时，多采用理论估值加经验设计的方法，无法保证所设计的进气系统为最优方案。

随着计算机技术的迅猛发展及其在工程中的广泛应用，发动机性能仿真技术也得到了快速发展并日渐成熟，逐渐成为现代发动机设计研究的主要辅助手段。

本文利用GT-Power软件完成了与某汽车发动机相匹配的进气系统管道长度对发动机动力性能影响的计算分析，并对管道长度进行优化改进。

1 仿真模型的建立与分析1.1 发动机工作过程仿真模型利用GT-Power软件建立的汽油机性能仿真模型包括进气系统、排气系统、喷油部件、气缸和曲轴箱等，模型见图1。

图1 四缸汽油机工作过程仿真模型GT-Power是以一维CFD为基础，采用有限容积法对热流体进行模拟计算的软件，在计算进、排气管内流体状态时应用的基本控制方程有：连续方程动量方程能量方程：式中： c为气体流速；为气体密度； p为气体压力；F为管截面积；f为管壁摩擦阻力； D为当量直径； a为气体流速加速度； k为传热系数； q为辐射能。

基于GT-Power的天然气发动机动力性能恢复研究

基于GT-Power的天然气发动机动力性能恢复研究
孙晓娜;张红光;杨凯
【期刊名称】《车用发动机》
【年(卷),期】2012(000)002
【摘要】利用GT-Power软件建立了4缸火花点火天然气发动机的一维仿真模型,并与试验结果进行了对比,仿真与试验结果一致性较好,证明了模型的准确性.在此基础上为天然气发动机匹配了涡轮增压及中冷系统,计算结果显示,增压后天然气发动机的动力性能明显提高,最大功率和扭矩较原汽油机分别提高了23％和9％,中低转速的有效燃气消耗率明显下降.进行了点火提前角的优化计算,得出了节气门全开条件下的MBT角—转速—空燃比三维MAP图.
【总页数】5页(P46-50)
【作者】孙晓娜;张红光;杨凯
【作者单位】北京工业大学环境与能源工程学院,北京100124;承德石油高等专科学校,河北承德067000;北京工业大学环境与能源工程学院,北京100124;北京工业大学环境与能源工程学院,北京100124
【正文语种】中文
【中图分类】TK432
【相关文献】
1.基于GT-Power仿真的
2.0L汽油机动力性能分析与优化 [J], 李明;许敏;赵金星;徐宏昌;李冕
2.基于 GT-Power 的天然气发动机爆震分析与研究 [J], 马镇镇;刘瑞祥;刘永启;郑斌
3.基于GT-Power对天然气/氢气发动机的性能分析 [J], 李明海;王耀超;王娟;马凡华
4.恢复天然气(CNG)发动机动力性能的分析研究 [J], 赵作志
5.恢复改装天然气发动机动力性能的措施 [J], 阮登芳;邓兆祥
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VNT在中型柴油机上应用试验研究

VNT在中型柴油机上应用试验研究项旭昇;殷勇;陈林;杨学青【摘要】在中型高压共轨柴油机上安装可变喷嘴截面涡轮增压器(VNT),研究其对柴油机动力性、经济性影响.加装EGR系统,研究VNT对EGR率提升以及对排放的改善影响.最后,初步进行了VNT+EGR的控制试验研究.【期刊名称】《汽车科技》【年(卷),期】2011(000)001【总页数】5页(P78-82)【关键词】VNT;EGR;柴油机;性能;排放【作者】项旭昇;殷勇;陈林;杨学青【作者单位】东风汽车有限公司东风商用车技术中心,武汉,430056;东风汽车有限公司东风商用车技术中心,武汉,430056;清华大学节能与安全国家重点实验室,北京,100084;清华大学节能与安全国家重点实验室,北京,100084【正文语种】中文【中图分类】TK423电控技术的发展和对缸内燃烧过程的深入研究推动了发动机技术进步，使柴油机性能不断提高。

而日益严格的汽车节能环保要求，仍是传统柴油机发展的严峻挑战。

增压技术是提升柴油机性能的基本措施。

普通增压器在中低转速时，无法提供足够的增压压力，导致发动机中低转速扭矩不足。

带废气放气阀的增压器在中低转速与柴油机匹配较好，为满足中低转速大负荷的进气量需求，一般采用较小的涡轮机，需要在高转速时放掉部分废气以防止增压器超速，从而损失了高速时的经济性。

VNT可在低速时减小涡轮喷嘴环流通面积，增加增压器的转速和压比，在高转速时增大喷嘴环流通面积，防止增压器超速。

从而可在全工况实现与柴油机较好的匹配。

冷却EGR是降低NO x排放有效措施。

低压E GR系统可获得较大EGR率，但对增压器可靠性存在较大影响；高压EGR系统由于进排气系统压差较小，限制了EGR率的进一步提升。

利用VNT匹配EGR系统，可协调控制增压压力与排气背压，获得合理的空燃比与EGR率，从而保证柴油机的性能和排放水平。

1 试验发动机及系统介绍如图1所示，基础发动机采用四缸高压共轨柴油机。

某汽油机增压器性能匹配分析与验证

10.16638/ki.1671-7988.2020.17.034某汽油机增压器性能匹配分析与验证程剑峰，张盼，房凯，黄伟（安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心，安徽合肥230601）摘要：基于A VL-BOOST仿真软件，搭建某汽油机增压器仿真计算模型，文章介绍了一种汽油发动机增压器性能匹配分析的过程，最后试验结果表明，仿真计算数据与试验结果吻合良好，确定增压器性能满足设计需求。

关键词：汽油机；增压器；仿真计算中图分类号：U464.135 文献标识码：A 文章编号：1671-7988（2020）17-105-02The performance matching analysis and verification for Turbochargerof a Gasoline engineCheng Jianfeng, Zhang Pan, Fang Kai, Huang Wei( Technical Center, Anhui Jianghuai Automobile Group Co., Ltd, Anhui Hefei 230601 )Abstract: Based on the A VL-BOOST simulation software, a gasoline engine turbocharger simulation calculation model is built, and a process of matching analysis of the engine turbocharger performance is introduced. The final test results show that the simulation calculation data is in good agreement with the test results, and the turbocharger performance meet the design needs.Keywords: Gasoline engine; Turbocharger; Simulation calculationCLC NO.: U464.135 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2020)17-105-02引言随着社会生产力和科技的不断进步，节能低耗、动力强劲的发动机进入研究范围，而增压技术是其中重要的一项课题。

车用永磁同步电机的参数匹配、协调控制与性能评价研究

车用永磁同步电机的参数匹配、协调控制与性能评价研究一、本文概述本文旨在对车用永磁同步电机（PMSM）的参数匹配、协调控制以及性能评价进行深入的研究和探讨。

永磁同步电机作为一种高效、节能的电机类型，在新能源汽车领域的应用日益广泛。

然而，在实际应用中，如何对电机参数进行合理匹配，如何设计有效的协调控制策略，以及如何对电机性能进行全面评价，仍然是需要解决的关键问题。

本文首先将对车用永磁同步电机的参数匹配进行研究。

我们将分析不同参数对电机性能的影响，探讨如何根据车辆的具体需求和电机的特性，选择合适的电机参数，以实现最优的性能和效率。

接着，本文将研究车用永磁同步电机的协调控制策略。

我们将分析现有的控制方法，研究其优缺点，并在此基础上提出新的协调控制策略。

新策略将考虑电机的动态特性、负载变化以及环境因素，以提高电机的运行稳定性和效率。

本文将对车用永磁同步电机的性能评价进行研究。

我们将建立全面、客观的性能评价体系，考虑电机的效率、可靠性、噪声等多个方面，以准确评估电机的性能。

我们将对不同的电机和控制策略进行对比实验，以验证评价体系的有效性和可靠性。

通过本文的研究，我们期望能够为车用永磁同步电机的设计、优化和应用提供理论支持和指导，推动新能源汽车领域的发展。

二、车用永磁同步电机参数匹配研究在新能源汽车领域，车用永磁同步电机（PMSM）的参数匹配研究至关重要，它直接决定了电机的性能表现和车辆的动力性能。

参数匹配涉及的关键要素包括电机的额定功率、额定转速、极数、绕组形式、磁路设计等。

这些参数的设定需要综合考虑车辆的使用环境、动力需求、能源效率、成本控制等多个方面。

额定功率的匹配需根据车辆的动力需求来确定。

对于不同类型的车辆（如轿车、SUV、货车等），其动力需求是不同的，因此额定功率的选择应与之相适应。

过高的额定功率虽然能提供更强的动力，但会增加能耗和成本；而功率过低则可能无法满足车辆的动力需求。

额定转速的匹配需考虑到车辆的运行范围和效率要求。

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实 验 采 用 的 发 动 机 参 数 见 表 1。 测 功 机 为 HOFMANN 公司的 AG250HS，转速精度为±5 r ／ min， 扭矩精度为±0．5％，温度精度为±2 ℃。油耗仪为 AVL 公 司 的 AVL735S，精 度 为±0．12％，燃 烧 分 析 仪 为 奥 地利 DEWETRON 公司的燃烧分析仪。
系统模型匹配标定。 标定结果表明，随着转速和平均指示压力升高，摩擦损失逐渐增加。 随着冷却水温的降低，摩擦
损失逐渐增加，随着进气量和转速的增加，泵气损失增加，平均指示压力和每缸进气量基本为线性关系。 自主开发的
控制系统经过匹配标定，能精确控制发动机稳定运转，表明开发的控制系统能达到预定的控制目标。
关键词：汽油发动机；基于扭矩；控制模型；优化；标定
图 3 基本摩擦损失扭矩
图 4 摩擦损失扭矩冷却水温修正 泵气损失包括由节气门产生的泵气损失和气 门产生的泵气损失。 节气门产生的泵气损失直接 为排气背压减去进气管压力。 其中进气管压力能 直接测量， 而排气背压能由排气背压模型预估得
图 6 每缸进气量与平均指示压力的关系
1．4 点火角效率损失和空燃比效率匹配标定 由于每缸进气量与平均指示压力的关系是在
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设 计·研 究
汽车科技第 1 期 2010 年 1 月
空 燃 比 效 率/%源自点 火 损 失 率/%前角偏移 MBT 点后，平均指示压力与每缸进气量的 关系的偏移。对于空燃比修正，采用的实验方法为定 转速、定进气管压力，保持空燃比为 14．6，调整点火 角至 MBT 点后，保持点火提前角不变，调整空燃比 （10 至 16，0．5 步长），记录每缸进气量等参数。 在多 个具有代表性的工况点进行相同试验。 空燃比效率 定义为不同空燃比下的有效热效率除以理论空燃比 下的有效热效率，空燃比效率曲线图 7 所示。图 7 中 横坐标为实际空燃比，纵坐标为空燃比效率。 从图 7 可以看出，空燃比从 14．6 开始变稀，空燃比效 率 先 增加，在空燃比达到 15．5 左右时，空燃比效率 开 始 下降，而空燃比从 14．6 开始加浓时空燃比效率是逐 渐减少的。
收 稿 日 期 ：2009-10-08
目前国外研究比较多的为自动优化标定系统， 比较典型的两个自动优化标定系统分别是： 奥地利 AVL 公司的 CAMEO、德国 FEV 公 司 和 Schenck 公 司开发的 VEGA 系统。 AVL 公司开发的 CAMEO 系 统是比较先进的自动优化标定工具。 CAMEO 系统 是一个用于对 ECU 控制参数进行优化标定并对实 验系统进行自动控制的标定系统， 通过利用良好的 人机交互界面可以方便地进行试验设计和控制。 CAMEO 自动优化标定系统应用优化计算机、 试验 台控制计算机和应用系统计算机三个交互 PC 机实 验自动优化标定。 另一个典型的自动优化标定系统 是 德 国 FEV 公 司 和 Schenck 公 司 开 发 的 VEGA 系 统。 VEGA 在总体结构和功能上与 CAMEO 基本相 似， 它的特点是结合数据库技术实现基于模型的自
矩转化为空气量。 本系统采用的是总的需求指示扭 矩除以发动机排量转化为平均指示压力， 平均指示 压力转化为当量空燃比和 MBT 点火角的每缸进气 量。 标定方法为在理论空燃比和 MBT 点火提前角的 情况下， 在不同工况记录每缸进气量与燃烧分析仪 中的平均指示压力， 得到每缸进气量与平均指示压 力的关系。 图 6 为标定完成的每缸进气量和平均指 示压力的关系， 从图 6 中可以看出平均指示压力和 每缸进气量基本为线性关系。
图 2 为驾驶员需求扭矩的标定。 从该图可以看
·58·
出，在低踏板位置和高踏板位置相对较密，而在中等 踏板位置相对较稀。该标定的驾驶感受是起步柔和，
基于扭矩的汽油机控制模型优化匹配研究 ／ 汪俊君，张凡武，陈卫方 等
设 计·研 究
持续加速能力强，脚下感觉均衡。 1．2 摩擦扭矩和泵气扭矩匹配标定
发动机摩擦损失主要包括两部分， 即定冷却水 温下发动机基本摩擦损失和发动机不同水温下摩擦 损失修正。 匹配标定流程为发动机暖机到冷却水温 达到 92 ℃， 记录燃烧分析仪的全局平均指示压力 （IMEPg＝ IMEP－PMEP）， 测功机测得的发动机实测 有效扭矩，以及发动机其他附件的扭矩损失。燃烧分 析仪测出的全局平均指示压力乘以发动机排量得到 指示扭矩， 用该指示扭矩减去发动机台架的实测扭 矩、以及发动机上其他附件的扭矩损失，计算得到扭 矩就是每一个点的摩擦扭矩。 匹配标定完成的发动 机基本摩擦损失扭矩见图 3。 从图 3 中可以看出，随 着转速和平均指示压力升高，摩擦损失逐渐增加。而 摩擦损失扭矩冷却水温修正的标定方法为拔掉发动 机喷嘴后， 将节气门开到最大， 使泵气损失基本为 0，调节发动机水温到不同温度后，倒拖发动机到不 同转速，计算此时摩擦阻力。 以 92 ℃时的摩擦扭矩 为基准，92 ℃时的摩擦扭矩减去其他温度的摩擦扭 矩， 得到其他温度相对于 92 ℃的摩擦扭矩偏移，即 温度补偿的摩擦扭矩。 摩擦损失扭矩冷却水温修正 见图 4， 从图 4 可以看出随着冷却水温的降低摩擦 损失逐渐增加。
中 图 分 类 号 ：TK413．9
文 献 标 志 码 ：A
文 章 编 号 ：1005－2550（2010）01－0057－05
Development and Verification of the Control Model based on Torque
WANG Jun－jun，ZHANG Fan－wu，CHEN Wei－fang，TIAN Feng－min （Dongfeng Motor Corporation Technical Center， Wuhan 430056，China） Abstract：A control model based on torque was calibrated， including the calibration of driver request torque model， friction loss model， pumping loss model，the relationship between the airs per cylinder and indicated mean effective pressure， spark efficiency loss and air fuel ratio efficiency， throttle model and airflow model． The calibration results indicated that as the engine speed and the indicated mean effective pressure increase， the friction loss rises too． In addition the friction loss rises along with the coolant temperature reduces． The pumping loss increases as the airflow and the engine speed increases． The indicated mean effective pressure and the air per cylinder are linear relation at the MBT ignition timing and stoichiometric ratio． Experiment results show that after calibration the control model based on torque could satisfy the predefined target． Key words：gasoline engine；based on torque；control model；optimize；calibration
基于扭矩的汽油机控制模型优化匹配研究 ／ 汪俊君，张凡武，陈卫方 等
设 计·研 究
基于扭矩的汽油机
控制模型优化匹配研究
汪俊君，张凡武，陈卫方，田丰民
（东风汽车公司技术中心，武汉 430056）
摘要：完成了基于扭矩的控制模型匹配标定，包括驾驶员需求扭矩模型匹配标定，摩擦扭矩和泵气损失扭矩匹配标
定，每缸进气量与平均指示压力关系匹配标定，点火角效率损失和空燃比效率匹配标定，节气门模型匹配标定，空气
1．1 驾驶员需求扭矩匹配标定 驾驶员需求扭矩是发动机转速和加速踏板位置
的函数， 是唯一直接反映驾驶员驾驶感受的标定三 维表，也是发动机标定的基础，其标定目标取决于整 车需求。 该标定表的目的是将驾驶员的需求转化为有 效扭矩百分比。 因整车需求不同，驾驶员需求扭矩主 要有 3 种设计：1）强调均衡驾驶感受、具有较好跟车 能力的均布设计；2）强调大负荷下驾驶感受的下密上 疏设计；3）强调低速加速能力的下疏上密设计。
MBT 点和理论空燃比测得的，而实际发动机运行时 空燃比和点火角可能并不在理论空燃比和 MBT 点 火提前角，因此扭矩模型需要对该偏差进行修正。
这里引入了空燃比效率和点火角效率损失。 根 据扭矩模型， 可得出空燃比修正的主要目的是补偿 当空燃比偏移后平均指示压力与每缸进气量的关系 的偏移， 而点火角修正的主要目的是补偿当点火提
到。 气门产生的泵气损失随转速和进气流量变化。 标定方法为根据燃烧分析仪测得的总泵气损失 PMEP 减去由节气门产生的泵气损失。 气门泵气损 失见图 5，从图 5 可以看出随着进气量和转速的增 加，泵气损失增加。
图 5 气门泵气损失
1．3 每缸进气量与平均指示压力匹配标定 在扭矩模型里，为了得到节气门开度，需要将扭
表 1 实验用发动机主要参数
气缸数 缸径×冲程 ／ mm
总排量 ／ L 压缩比
4 缸直列 74×90.5
1.56 10.3
1 基于扭矩的控制策略匹配标定
扭矩模型首先根据发动机状态选择对应的有效 扭矩需求，包括怠速扭矩、运行扭矩和最高转速限制 扭矩等。如果为运行扭矩，则根据当前发动机转速和 驾驶员踩油门踏板的位置， 计算得到当前发动机转 速下的扭矩需求百分比， 乘以该转速下的最大扭矩 后得出运行需求扭矩。 有效扭矩加上整车相关的扭 矩需求， 如附件扭矩和变速箱扭矩后得到总的有效 需求扭矩。 总的有效需求扭矩加上泵气损失和摩擦 损失得到总的指示需求扭矩。 总的指示需求扭矩转 化为平均指示压力， 平均指示压力转化为当量空燃 比和 MBT 点下的每缸进气量。 考虑点火角效率损失 后，转化为实际点火角当量空燃比下的进气量；考虑 空燃比效率后得到实际点火角在实际空燃比下的进 气量。 然后根据节气门模型将每缸进气量转化为有 效截面积，再将有效截面积转化为实际节气门开度。 通过 ETC 实际开度，计算实际进气量，在根据实际 进气量反算实际燃油量，完成喷油燃烧，扭矩模型的 控制框图如图 1 所示。