近年来,能源问题和环保问题愈发严重,加之排放法规的日益严格,内燃机发展面临着前所未有的挑战,节能减排迫在眉睫。与汽油机相比,柴油机因其高压缩比和较大的过量空气系数而具有较好的动力性、经济性和较低的CO、HC排放。但是柴油机的NOx和PM排放量较高。为了满足更加严格的排放法规,对柴油机的排放控制提出了两种不同的技术路线:第一,通过优化燃烧降低PM排放而采用高压共轨喷射和SCR;第二,通过降低NOx排放的电控高压共轨喷射技术+EGR+DPF/DOC/POC。SCR技术路线由于需要安装尿素喷射系统,其方案较为复杂且使用成本较高。EGR技术路线方案简单可靠,成本较低,因而优势非常明显。本文以一台2.0L车用柴油机为研究对象,围绕电控EGR系统对EGR控制策略进行研究,并建立了基于双闭环的EGR控制模型。首先,对柴油机进行台架试验,深入分析了EGR率对柴油机经济性、动力性和排放性的影响,综合考虑发动机各方面性能,得到试验工况下的最优EGR率。根据台架试验结果制定了EGR控制策略,控制策略如下:在起动和怠速工况下,由于转速较低,最高燃烧温度较低,NOx排放较少,此时为保证发动机顺利起动或者运行稳定,转速波动不大,需关闭EGR。低转速、负荷较低时,由于EGR率的增加会导致动力性的显著降低且此时NOx排放较低,此时需使用较小的EGR率或关闭EGR阀;在低转速、中高负荷时,NOx排放较大,使用较大的EGR率对发动机的动力性、HC和CO排放影响较小,此时应采用较大的EGR率。中高转速,小负荷时,为降低NOx排放,应采用较大的EGR率;中高转速、大负荷时为保证发动机有足够的输出转矩满足动力性要求,此时使用较小的EGR率或者关闭EGR。在超长时间怠速、换挡操作、冷却液温度过高或过低等工况下,为保证转速波动不至于太大,此时应关闭EGR阀。其次,基于上述EGR控制策略,对比传统的单一位置闭环控制,运用Simulink软件建立了基于双闭环的EGR控制模型。模型包括基于进气流量的闭环控制模块和基于EGR阀位置的闭环控制模块。基于进气流量的闭环控制模块包括目标进气量模块、实际进气量模块和基于进气量的EGR闭环控制模块。基于进气流量的闭环控制将目标进气流量和实际进气流量对比,并通过PID进行修正。基于EGR阀位置的闭环控制模块包括EGR开度控制值模块、电子EGR阀模块和基于EGR位置开度的闭环控制模块。然后,针对所建立的双闭环控制模型和传统的单一位置闭环模型进行仿真,在柴油机瞬态工况(恒转速变负荷工况)下,分别将低、中、高转速的仿真结果与试验最优值进行对比验证。结果表明:基于双闭环的控制模型能较好的和试验结果吻合,在小负荷时误差较大,但误差均在5%以内,可满足实际应用的需要。最后,以EGR阀控制单元为例通过Real-Time Workshop实现对所建模型C代码自动生成,并对其进行测试,通过对比分析代码生成与仿真模型结果,发现两者运行结果几乎一致,从而验证了通过Real-Time Workshop生成代码的可行性,为进一步在实车上应用该控制策略奠定了理论基础。