电控汽油机连续可变配气正时系统的标定与匹配

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1、万方数据第3期(总第188期)2010年6月车用发动机VEHICLEENGINENo．3(SerialNo．188)Jun．2010电控汽油机连续可变配气正时系统的标定与匹配郭自强1’2，罗福强1，张彤2，王存磊2，周光伟h2(1．江苏大学汽车与交通工程学院，江苏镇江212013；2．上海华普汽车有限公司，上海201501)摘要：介绍了JL4G15发动机的连续可变配气正时(CVVT)系统的机构组成、工作及控制原理，对该控制系统在发动机试验台架上进行了稳定工作条件确定和优化标定试验，提出了针对不同工况的CVVT系统标定匹配原则和方法，并用标定后的VVTMAP图控制发动机进行了台架性能试验。

2、试验结果表明，标定后的汽油机在满足排放要求的前提下，动力性和经济性均得到明显改善。关键词：汽油机；连续可变配气正时；标定中图分类号：TK417文献标志码：B文章编号：1001—2222(2010)03一0064一05随着能源短缺和环境恶化的日趋严重，传统发动机采用固定的配气正时已越来越不符合时代的要求。而可变气门正时作为一种性价比较高的技术方案，在发动机大部分运转工况范围内均能提供最佳的配气正时，较好地解决了高转速与低转速、大负荷与小负荷下动力性与经济性的矛盾，同时在一定程度上改善了废气排放[1。2]。在目前众多的可变气门机构产品中，由于转子式相位器系统具有结构紧凑、成本低、相位调节范围

3、大、响应速度快、可靠性好(在起动、怠速等发动机油压较低、不稳定工况下具有锁止功能)以及相位角连续可调(可以较好地利用进气道的动态压力波动高峰提高充气效率)等优点，而成为目前国内外车用发动机上应用最为广泛的可变气门机构¨J。由于现代车用发动机的转速高，运转参数变化大，为了满足可变配气机构控制过程中实时性的要求，必须要对其进行台架标定试验，以满足发动机不同工况对进气的要求。如果没有分布合理且精确的最佳气门正时，即使采用最先进的控制系统，都不可能很好地改善发动机的综合性能，甚至还会造成发动机性能恶化[4]。因此，为使发动机实现最佳运行，对其连续可变配气正时系统进行综合匹配与标定试验至关重要。1

4、CVVT系统工作原理及控制实现所研究的连续可变配气正时系统主要由发动机电控单元ECU，CVVT相位驱动器，机油压力控制阀(0ilControlValve，OCV)以及机油滤网组件构成。CVVT系统工作原理见图1。该系统采用的是液压控制的转子式可变凸轮轴相位机构。转子通过高强度螺栓与进气凸轮轴固定在一起，实现同步转动。定子与正时链轮连成一体，通过正时链条与曲轴连接，达到定比传动。OCV阀是一个组合型电液比例控制阀，由电磁阀和液压四通阀构成。发动机ECU通过PWM占空比控制电磁阀使阀芯处于不同位置，进而控制液压油的流动方向及流通截面积。根据流动方向确定相位调节的方向，通过改变流通截面积控制相

5、位调节的速度。阀芯位置的连续调节，决定了流到提前腔或滞后腔的油压的连续变化，CVVT驱动器的转子在压力差的作用下带动进气凸轮轴相对于正时链轮转动，从而实现配气相位的连续改变，可变角度范图1cVvT系统工作原理围为O～50。CA。收稿日期：2010—03—11；修回日期：2010一06—05基金项目：国家“八六三”计划重大专项资助项目(2008AAllAl25)作者简介：郭自强(1985一)。男，硕士，主要从事混合动力总成的标定匹配研究；sweetgzq851016@126．com。万方数据2010年6月郭自强，等：电控汽油机连续可变配气正时系统的标定与匹配ECU首先根据发动机的转速和负荷

6、信号来判定发动机的实际运行工况，通过对预先存人微机EEPROM中的基本VVTMAP图进行查表和插值计算，确定凸轮轴相位的基本控制量，并根据车速和水温等传感器信号，对基本相位角进行修正，从而确定目标控制量。同时，ECU通过凸轮轴位置传感器和曲轴位置传感器的信号来计算并反馈实际的气门正时。本研究设定VVT的采样周期为15ms，ECU在每个采样时刻计算1次目标值和实际采样值之间的偏差，然后经过比例积分算法构成新的控制量。ECU根据此控制量输出占空比指令到电磁阀，进而控制oCV阀动作，来确保实际相位角不断地跟踪目标相位角，尽可能减小误差。ECU输出的占空比通过调节频率为128Hz的可变脉宽方波实

7、现m]。2工作条件及VVTMAP标定相关性分析过于频繁所引起的系统振荡，采用了带死区(dead—band)的PI算法，在死区范围内相位器保持不动。本研究从系统稳定性、控制精度和控制实时性等多方面综合考虑，经过反复标定调试，最终确定该参数为3(即死区范围为土3)。发动机转速，r·min-I图2机油温度为130℃时缸盖主油道机油压力随转速的变化曲线2．1CVV’I'系统稳定工作条件的确足CVVT相位驱动器是一个液压驱动的执行器，要使它能