汽油机采用可变气门正时(VVT)技术,可以有效地提高充气效率,改善发动机的燃油经济性、动力性和排放。然而,除了相位器本身和控制系统硬件以外,相位控制的准确性和快速性在很大程度上依赖于发动机管理系统(EMS)应用层中的VVT控制软件,因此,控制算法与控制策略一直是VVT控制系统研究的关键。VVT控制策略根据不同的发动机工况,确定最佳气门正时。VVT控制算法则根据凸轮目标相位与实际相位,计算机油控制阀的占空比信号,控制凸轮轴相位逼近目标值。VVT的控制不仅要考虑正常模式下控制策略,还应考虑到VVT系统特殊工作状态下的控制目标和控制措施。本文针对一款1.5TGDI汽油发动机的叶片式WT机构,重点围绕控制过程中的闭环控制算法、一些特殊调节过程中凸轮轴目标相位的形成和发动机低转速、机油压力较低时占空比信号的选择三个方面,采用基于模型的方法,借助于ASCET平台建立了相应的控制模型,并进行仿真研究,主要工作如下：(1)通过更全面地考虑VVT系统的调节模式,根据VVT调节的不同目的,将凸轮轴目标相位的计算分成正常模式和特殊模式两大部分,从而构建完整的VVT控制软件模块框架。(2)由于相位器内的回位弹簧和凸轮轴负载扭矩导致凸轮轴相位在提前和滞后两个方向的调节过程中载荷不同,使相位器的动作呈现出显著的动态非线性特性。通过采用分段PID算法,在提前和滞后方向采用不同的P、I、D参数整定MAP,解决了相位器的非线性控制问题。为了防止在大范围调节时控制器积分部分出现饱和,采用积分分离算法,并且在算法中加入控制死区,以避免机油控制阀阀芯过于频繁的抖动。为了验证控制效果,基于所建立的简化相位器模型,进行闭环控制仿真并与相位器动态实验数据进行比较,结果表明,相位调节时间保持在1s左右,仿真结果与实验结果具有很好的一致性。(3)在控制策略中考虑几项特殊调节情况的控制方法。开发了预防性清洗模块,以防止机油中存在的杂质阻塞机油控制阀和相位器机油油道；设计了DWT系统中的排气轴停调模块,以提高机油压力不足时进气凸轮轴的调节速度；根据当前转速梯度以及目标相位和实际相位的范围,设计提高怠速转速使能模块,以便在进入怠速过程中转速梯度下降过快时,使发动机进入高怠速状态,提高机油压力,保证排气凸轮轴向提前方向移动；为了提高相位器开始工作时叶片离开锁止位置的速度,设计了凸轮轴解锁模块,利用占空比的快速切换加速相位器腔室内机油流动,实现快速解锁；通过将上述调节请求进行优先级划分,合理调度执行顺序,以避免调节紊乱。(4)通过对凸轮直接驱动气门的配气机构的受力分析,利用凸轮型线的实测数据,根据最小二乘法原理拟合出凸轮型线函数,推导并计算了以凸轮角度为参考的凸轮轴负载扭矩。根据低转速时负载扭矩对凸轮轴相位调节的影响,提出了虚拟止回控制策略,利用机油控制阀的快速响应与凸轮轴负载扭矩的交变特性,降低调节过程中正扭矩的阻碍作用。