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为了应对日益严格的排放法规，并不断提升汽油机的性能，可变气门正时(VVT)、缸内直喷(Gasoline Direct Injection，GDI)技术以及涡轮增压技术基本成为汽油机发展的趋势。汽油机性能的开发很大程度的受发动机电控单元(ECU)的影响，因此，在实际的开发过程中，需要对其中控制策略和控制算法进行大量的验证和测试。在基于V模式的开发过程中，模型在环(MIL)仿真是TGDI发动机控制策略开发的重要一环，因此，控制模型的建立以及控制策略的闭环验证对其开发至关重要。
本课题针对TGDI汽油机中的VVT系统以及输出扭矩展开研究，在Matlab/Simulink平台上采用系统辨识的方法对液压式的相位系统进行建模，采用基于模型的思想对输出扭矩进行实时预测，建立了相应的控制模型，并将其应用于扫气控制策略的闭环仿真验证，与实验数据进行对比分析，主要研究如下:
(1)液压式相位系统的辨识建模。分析了相位系统的工作原理，提出了采用闭环辨识的建模思想。根据相位系统的物理结构确定了相位系统的非线性模型结构，结合发动机试验台上的实验数据，以阶跃信号为输入，相位变化为输出，按照系统辨识的步骤进行辨识。利用不同的辨识算法进行辨识，结合实验数据对比分析不同评价指标，确定了相位系统的辨识模型。
(2)基于模型的扭矩预测。详细的研究了汽油机包含扫气和回流在内的换气过程，分析了VVT对缸内新鲜充量以及废气残余量的影响，同时，为了提高不同工况下的计算精度以及计算的实时性，提出了拟合修正以及MAP插值的思想。结合曲轴动力学对TGDI发动机的扭矩进行实时预测模型，并在发动机实验台架上采集实验数据作为模型输入，通过实际输出扭矩与模型的计算扭矩进行对比分析，验证所建立模型的正确性。
(3)扫气控制策略的闭环验证。结合课题组前期所构建的扫气控制策略思路，在Simulink平台下建立了扫气控制策略，包含扫气条件的判定，配气相位的控制以及扫气反馈控制。分段式PID控制器与相位系统的辨识模型相结合形成了闭环的相位控制模型，将扫气控制策略模型与相位控制模型、扭矩预测模型相结合形成完整的闭环仿真模型，在不同的转速工况下MIL仿真，‘通过开启和关闭扫气功能可以对比扫气和非扫气情况下的扭矩变化，同时，在扫气开启时，通过与实验台架上的扫气输出扭矩进行对比可进一步说明控制策略和控制模型的正确性。
本课题针对TGDI汽油机中的VVT系统以及输出扭矩展开研究，在Matlab/Simulink平台上采用系统辨识的方法对液压式的相位系统进行建模，采用基于模型的思想对输出扭矩进行实时预测，建立了相应的控制模型，并将其应用于扫气控制策略的闭环仿真验证，与实验数据进行对比分析，主要研究如下:
(1)液压式相位系统的辨识建模。分析了相位系统的工作原理，提出了采用闭环辨识的建模思想。根据相位系统的物理结构确定了相位系统的非线性模型结构，结合发动机试验台上的实验数据，以阶跃信号为输入，相位变化为输出，按照系统辨识的步骤进行辨识。利用不同的辨识算法进行辨识，结合实验数据对比分析不同评价指标，确定了相位系统的辨识模型。
(2)基于模型的扭矩预测。详细的研究了汽油机包含扫气和回流在内的换气过程，分析了VVT对缸内新鲜充量以及废气残余量的影响，同时，为了提高不同工况下的计算精度以及计算的实时性，提出了拟合修正以及MAP插值的思想。结合曲轴动力学对TGDI发动机的扭矩进行实时预测模型，并在发动机实验台架上采集实验数据作为模型输入，通过实际输出扭矩与模型的计算扭矩进行对比分析，验证所建立模型的正确性。
(3)扫气控制策略的闭环验证。结合课题组前期所构建的扫气控制策略思路，在Simulink平台下建立了扫气控制策略，包含扫气条件的判定，配气相位的控制以及扫气反馈控制。分段式PID控制器与相位系统的辨识模型相结合形成了闭环的相位控制模型，将扫气控制策略模型与相位控制模型、扭矩预测模型相结合形成完整的闭环仿真模型，在不同的转速工况下MIL仿真，‘通过开启和关闭扫气功能可以对比扫气和非扫气情况下的扭矩变化，同时，在扫气开启时，通过与实验台架上的扫气输出扭矩进行对比可进一步说明控制策略和控制模型的正确性。