201008基于目标控制方法的涡轮增压气道喷射汽油机工作过程性能优化.pdfVIP

60宜昌，2010年8月 2010年APC学术年会论文集 APC2010．1l 基于目标控制方法的涡轮增压气道喷射汽油机 工作过程性能优化 王兆文1，一，王伟民2，蒋国英2，黄荣华1，张学恩2，黄平2 摘要：目前，汽油机工作过程数值模拟主要通过试凑点火提前角、空然比等参数来使汽油机模拟结果达到 开发目标。本文提出了一种基于开发目标控制的汽油机工作过程性能优化方法，即在工作过程数值模拟中， 直接输入汽油机开发动力性目标作为控制目标，通过模拟模型中的控制子模块实现点火提前角，空燃比等 控制变量的PID自动调节，使汽油机动力性达到开发目标的同时，实现点火提前角，空燃比及燃油经济性 等发动机其它性能的自动优化。该方法在汽油机新产品目标预测和性能优化方面具有重要的应用价值。 基于此方法，本文对某涡轮增压气道喷射汽油机进行了工作过程性能优化，首先根据实验结果，进行 了同系列自然吸气汽油机工作数值模拟模型的标定；然后以该标定后模型为基础，建立了涡轮增压气道喷 射汽油机基于目标控制方法的工作过程数值模拟模型；再利用此模型进行了7种涡轮增压器的选型和匹配 计算，确定了合适的涡轮增压器；最后分析了压缩比、进排气歧管结构、凸轮升程与配气相位等对该汽油 机动力性，经济性的影响，并进行了相应的汽油机参数和结构优化。 关键词：基于目标控制方法；工作过程数值模拟；增压匹配；性能优化 表1 汽油机主要结构及开发目标 1 前言 直列4缸4气门、涡轮增压中冷、 汽油机型式 气道多点喷射汽油发动机 随着石油资源的日益短缺，汽油机小型化已 排量(L) 1．396 成趋势。数据表明，相同功率的汽油机轿车，涡 轮增压可使汽油机排量减小约30％，使整车燃油 进气方式 增压中冷 经济性改善约8％--一10％¨’21。目前，随着国家 额定功率／转速 100／5500 政策支持力度的增大，国内各大汽车公司都先后 lCW／(r／minl 开始了小排量的涡轮增压汽油机的研制，小排量 最大扭矩／转速 196／(1800～4500) 的涡轮增压汽油机得到了蓬勃发展。 (N．m)／(r／rain) 在汽油机研究与开发过程中，汽油机工作过 程数值模拟已经成为十分重要的开发手段。通过 2工作过程模拟基础模型的建立 汽油机热力学工作过程数值模拟计算，可以预测 汽油机的基本性能，实现汽油机结构与性能参数 2．1 基础机型工作过程模型的建立及试验验证 的优化，从而可大大缩短开发周期，减少开发费 本文研究的涡轮增压气道喷射汽油机为新 用B1。本文研究对象为某轿车用涡轮增压气道 开发汽油机，为了提高工作过程数值模拟的精 喷射(T．MPI)汽油机，该汽油机是以同系列自 度，首先建立了其基础机型，某自然吸气气道喷 然吸气气道喷射(MPI)汽油机为基础机型，进射(MPI)汽油机的工作过程数值模拟模型