混合动力汽车是目前公认的解决环境与能源问题,实现可持续发展的有效途径,节能与减排是混合动力汽车研究的两大主题。瞬态排放一直是发动机控制的难点,发动机产生的排放主要来自于起动及加速等瞬态工况,而混合动力汽车怠速停机功能必然会增加起停次数及减缓催化器起燃,对排放产生极为不利的影响。另外,混合动力策略的实现必须有发动机管理系统的配合,因此,开发可靠的、功能完备的发动机管理系统并进行混合动力排放的研究具有很强的现实意义。本文以发动机电控管理系统软件开发和降低混合动力瞬态工况排放为主线,系统研究了混合动力排放产生的本质,发动机电控软件策略以及降低混合动力瞬态排放的方法,完成了混合动力发动机瞬态排放控制的理论建模、仿真研究、策略制定、软件开发以及标定试验等工作。起动及加速工况是混合动力发动机排放产生的重要来源。通过建立发动机平均值模型及排放模型仿真发动机瞬态工况空燃比及碳氢排放,验证稳态及瞬态工况数据准确性,冷却水温对瞬态排放的影响,并对混合动力起动及加速过程的排放情况进行了仿真。通过仿真可以指导混合动力起动及加速策略的制定:混合动力起动时应避免出现过浓喷油;混合动力车在加速时应充分发挥电机的优势,避免瞬态燃油触发。进行混合动力发动机排放试验研究之前有大量工作需要完成,包括试验条件的准备、基础数据标定以及功能完善的发动机电控软件开发。在传统发动机台架上进行原型发动机基本喷油点火数据的标定,还搭建了混合动力发动机专用台架,用于混合动力发动机起动排放测试。发动机电控软件开发是模型验证、混合动力功能策略实现、发动机及整车标定试验完成的基础。由于发动机起动过程进气量总体较小,所以对于配备电子节气门的发动机电控系统,节气门必须对微小进气量可控,且具备很高的稳定性,本文对电子节气门的控制实现了上述功能,其它与混合动力排放有关的软件措施也做了开发,包括催化器起燃点火后推功能及瞬态燃油控制等,为混合动力发动机及整车策略开发验证奠定了电控系统平台基础。依据ISG并联式混合动力车的特点及所开发的发动机电控软件,制定了ISG混合动力汽车起动及加速策略,详细分析了发动机起动过程的各个阶段,研究了发动机起动及加速过程中燃油、空气与点火的控制方法。在混合动力汽车加速策略中提出了快慢扭矩的概念,快扭矩用以替代快速瞬态燃油,扭矩维持和慢扭矩替代慢速瞬态燃油,其实质是以ISG电机扭矩取代瞬态燃油的动力性,同时避免排放恶化。基于模型仿真结果以及开发出的发动机电控管理系统,完成了混合动力标定试验及测试。在发动机瞬态排放台架上研究了拖转转速、点火推迟以及目标怠速对发动机起动过程排放的影响;在整车平台上进行了实车起动标定,确定了起动标定的原则,在各种冷却水温点确定了合理的拖转转速、起始喷油转速及ISG电机扭矩维持时间,保证了混合动力起动平顺性及空燃比的精确性;通过传统车与混合动力车加速过程的空燃比测试体现了混合动力加速控制策略的明显优势,最后分别在两种模式下测试国标国IV循环排放试验,充分验证了混合动力策略在实际应用中对降低油耗和排放的显著效果。
