随着中国汽车产业的蓬勃发展以及涡轮增压技术的普及,涡轮增压器被广泛应用到汽车发动机当中。配备传统固定截面涡轮增压器的车型,虽然有低排量、高动力的强大优势,但也存在着低速扭矩不足、瞬时加速迟滞等严重缺陷。解决方案之一就是可变截面,可变截面涡轮增压器能够实现增压器与发动机在全工况领域内的良好匹配,从而提高低速转矩储备和瞬态响应性。电控系统作为可变截面涡轮增压器的关键技术,其性能好坏对增压器与发动机之间匹配的实现及两者性能的发挥起着决定性的作用。本文结合当前的试验条件,基于涡轮增压器性能试验台,设计了跟燃烧器全工况相匹配的可变喷嘴涡轮增压器(VNT)电控系统。主要研究工作如下:1.选择两相混合式步进电机作为执行器、贴近增压器放置、用齿轮组作为传动装置的执行机构方案,克服了以往远距离布置执行器方案传动距离过长、精度差、响应速度慢的缺点。2.以Altium Designer为电路设计平台,采用模块化的思想对电控系统的硬件电路进行了设计,将信号采集及处理模块和步进电机驱动模块分离,有效地避免了信号干扰,并完成了对PCB板的设计。3.通过开环系统控制、串口软件调节的方法制取压气机效率MAP,避免了通过更换气动执行器制取控制MAP的繁琐工序,同时保证了控制MAP的精度。4.以Keil软件为开发平台,以C语言设计主程序和各子程序。为提高系统控制精度和燃烧器的经济性,制定了以压气机效率为控制目标的闭环反馈控制策略,同时为了消除控制目标的波动带来的系统震荡,采用了积分分离式PID控制算法。5.在涡轮增压器性能试验台上对VNT的五个关键性能参数(增压比、压气机绝热效率、膨胀比、涡轮效率和增压器总效率)进行了试验研究,为了更直观的分析增压器以及所设计电控系统的性能,制取了这些参数在两组不同喷油压力下随进气流量变化的开、闭环曲线,并用每个参数试验值的平均值来分别衡量增压器压气机端、涡轮端以及整体性能的高低。试验结果分析表明,VNT在高工况状态下的总体性能好于低工况,而所设计的电控系统能够达到预期的研发目标。