廣告
增壓雙VVT汽油機缸內充量工程化建模方法
渦輪增壓和進/排氣雙可變氣門正時(VVT)的組合已成為當前汽油機進氣系統(tǒng)的主流配置。但這些技術的引入增大了進氣系統(tǒng)的復雜度，不但缸內充量的影響因素變得更多，進氣壓力和缸內新鮮充量之間的關系也不再呈線性，使缸內新鮮充量計算變得更加困難。而準確計算缸內新鮮空氣量是汽油機當量燃燒控制的基礎，是空燃比精確閉環(huán)控制、改善原始排放、實現(xiàn)“缸內凈化”并保證排放達標的重要前提，因而探索精度高、易于工程實現(xiàn)的建模方法和計算手段十分必要?；诖?，筆者通過理論推導并結合試驗分析，提出一種機理與數(shù)據(jù)圖表相結合的增壓雙VVT 直噴汽油機充量建模方法，用于計算缸內新鮮空氣量，在掃氣工況下可計算出掃氣量。
01、試驗條件
試驗基于某配有進/排氣雙VVT 的3缸缸內直噴廢氣渦輪增壓汽油發(fā)動機進行，圖1 為試驗用發(fā)動機及臺架附加傳感器測點示意。詳細的實驗條件見參考文獻[1]。
圖1 發(fā)動機及臺架測點示意
02、基本概念及模型建立
工程中通常將氣門升程為1mm 作為氣門打開/關閉臨界點。進氣門初始相位IPin定義為進氣凸輪軸處于初始位置時，進氣門上升過程中升程為1mm 處相對于排氣上止點的角度。排氣門初始相位IPex定義為排氣凸輪軸處于初始位置時，排氣門下降過程中升程為1mm 處相對于排氣上止點的角度。進氣VVT角度Ain 為進氣凸輪軸相對于其初始相位的絕對角度。排氣VVT 角度Aex 為排氣凸輪軸相對于其初始相位的絕對角度。VVT 重疊角Ain＋Aex 定義為進氣門移動角度和排氣門移動角度之和。當(Ain＋Aex)≥(IPin－IPex)時，由于進氣門提前開啟和排氣門遲后關閉而造成進/排氣門同時開啟，即發(fā)生了氣門疊開，反之則認為無氣門重疊。對于試驗用發(fā)動機，IPin＝29° CA，IPex＝-29° CA，即VVT 重疊角(Ain＋Aex)≥58° CA 時發(fā)生氣門疊開，如圖2 所示。此外，還引入了充量構成的概念。筆者基于缸內相對氣體總量、相對滯留廢氣、相對回流廢氣、缸內相對新鮮空氣量這幾個參數(shù)搭建了發(fā)動機全工況模型，其詳細的建模方法見參考文獻[1]。
圖2 VVT重疊角示意
03、模型標定及驗證
3.1 全因子數(shù)據(jù)掃描及標定
利用數(shù)據(jù)處理工具對模型中的圖表進行標定，圖3為標定結果，標定完成后將圖表的數(shù)值寫入發(fā)動機控制器。
圖3 各影響因子陣列標定結果
3.2 全因子掃描驗證和目標VVT點驗證
圖4 為充量計算模型驗證結果。其中圖4a～4c為缸內相對新鮮空氣量的驗證結果，誤差在±5%之內的數(shù)據(jù)點248 組(總共259 組數(shù)據(jù))，超差的點集中出現(xiàn)在小負荷區(qū)域；計算的相對滯留廢氣和回流廢氣如圖4d～4e 所示，隨著進/排氣壓比的增大，回流廢氣不斷減小，進/排氣壓比大于0.87 后進入臨界掃氣區(qū)，缸內廢氣占比隨著進/排氣壓比和重疊角的增大而不斷減??；圖4g～4i 為掃氣量的驗證結果，計算掃氣量的絕對誤差全部在±5%之內。
圖4 轉速為1 500 r/min下充量計算模型的驗證結果
04、結 論
(1) 分析了增壓雙VVT 復雜進氣系統(tǒng)進氣充量非線性的原因，提出了VVT 權重因子的概念，并對其給出了數(shù)學定義；基于VVT 權重因子，通過機理-數(shù)據(jù)混合方法對缸內充量進行了工程建模；并根據(jù)不同工況的充量構成和換氣過程推導出缸內相對新鮮空氣量和相對掃氣量的計算公式。
(2) 面向某配有進/排氣雙VVT 的3 缸缸內直噴廢氣渦輪增壓汽油發(fā)動機，采用基于SPC564A80單片機的某發(fā)動機控制單元，進行了算法建模、代碼實現(xiàn)、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、參數(shù)標定和充分試驗驗證；臺架試驗表明，所建立的充量計算模型在發(fā)動機全工況范圍內適用，且計算值與試驗數(shù)據(jù)的誤差精度滿足實際使用需求。
05、參考文獻
[1]孫鵬遠,王強,蒼賀成,等.增壓雙VVT汽油機缸內充量工程化建模方法[J].內燃機學報,2022,(04):314-321.
廣告 編輯推薦
最新資訊
-
聯(lián)合國法規(guī)R60對兩輪車操縱件與指示裝置的
2026-03-04 12:08
-
標準立項|《汽車異種材料鉚接接頭拉伸性能
2026-03-04 11:40
-
“汽車大角度座椅 第1部分：通用要求”將有
2026-03-04 11:39
-
“汽車大角度座椅 第2部分：可靠性要求”將
2026-03-04 11:39
-
電池耐久評價開始從“電池單體性能指標”轉
2026-03-04 11:38
