如今,严苛的排放法规使各大主机厂在研发新项目时,不由如芒在背。如何保证发动机在不违反排放法规的前提下,能保证其动力性及驾驶性,已发展为项目立项之初亟需明确的问题。其中,小排量高性能增压发动机,凭借其天然的低排放优势,逐渐得到主机厂的青睐。然而,由于涡轮本身特性,以及小排量发动机与其做功能力的限制,会在实际驾驶过程中,带来诸如低速运转时涡轮响应能力差、高速运转时难以控制导致增压不稳等问题。由此,关于如何精准控制涡轮增压器的增压工况成为发动机研发过程中的重要投入对象。以往的涡轮增压器控制策略,形式上更类似于一个黑匣子,关注点仅在于其输入和输出,从ECU（Electronic Control Unit,电子控制单元）角度来看,输入是增压压力实时、需求值,输出是执行器占空比,并不关心中间的物理量。这种较模糊的控制方式,难以达到很高的控制精度。本课题基于某大型国企新一代发动机平台项目,借助其配备了VNT（Variable Nozzle Turbocharger,可变喷嘴涡轮增压器）的发动机硬件条件进行研究,目的是为了提高涡轮增压器的控制精度,实现高效增压。本课题应用基于模型的控制方法,通过分析内燃机原理,提出一种基于不同工质在增压过程中其流体力学及热力学变化规律的涡轮增压器数学模型,并以此模型为核心开发出一套基于VNT能量平衡模型的控制策略。上述涡轮增压器数学模型中,包含增压器的涡轮机模块、压气机模块及连接二者的中间轴模块。同时,各模块均分为推导工质能量转换、热量传递情况的物理建模子系统,以及根据需求计算目标值的需求建模子系统。在工作过程中,物理建模子系统率先基于热力学、流体力学等原理,以增压器各部件入口处内部工质的初始状态为输入,推导各部件对应出口处工质的状态参数,以及工质流动过程中能量损耗情况。建立描述此种变化的方程组,以便在发动机发出增压请求后,准确捕捉其工质的变化情况,有助于需求建模子系统迅速计算出,可满足增压需求的增压器喷嘴环执行器开度目标值。其模型中还包括增压过程中增压器传动、传热的详细过程。最后,为避免不确定因素对控制策略造成的影响,辅以增压器的自适应过程作为限制其输出参数超过实际可控范围。研究增压器闭环控制的方法,其反馈控制环节选取PID（Proportion Integral Differential,比例—积分—微分）控制器,以此提高增压器增压压力的控制精度。通过硬件在环测试及实车NEDC（New European Driving Cycle,新欧洲驾驶周期）循环工况试验,结果表明本课题研究的控制策略,不仅可满足车辆驾驶期间的增压需求,且在提高增压响应速度、调节增压误差方面有一定效果。