电喷汽油机过渡工况空燃比控制方法研究

论文摘要

为了降低汽油机的有害排放物和燃油消耗以满足日益严格的排放法规要求,目前电喷汽油机广泛采用电子控制燃油喷射和排气催化反应技术,当实际空燃比在理论空燃比附近时,三元催化转化器才能对汽油机尾气中的三种典型污染物进行高效率的净化。汽油机是一个具有很强的非线性和多扰动的系统,其工作时各种参数随着输出功率、转速及环境状况的变化而变化,要精确控制汽油机在过渡工况过程中的空燃比比较困难。在过渡工况时,由于燃油的流动特性,进气流量和进气管内油膜特性会发生变化,从而影响了空然比控制的精度。因此,精确控制汽油机在过渡工况过程中的空燃比变化,使三元催化器在理论空燃比附近工作,是降低汽油机排放的关键。本文分析了汽油机过渡工况空燃比的控制方法,分别介绍了PID控制理论和智能控制理论在汽油机空燃比控制中的应用,研究了PID控制理论和智能控制理论的优点与不足,并分析了其发展趋势与应用前景。利用SIMULINK软件,建立了基于Hendrieks平均值模型的汽油机仿真模型,并对进气管内油膜动态特性进行了仿真研究。分析了影响汽油机过渡工况进气流量的各种工况参数,提取了特征参数并建立了BP神经网络信息融合预测模型。通过对汽油机加减速工况试验数据进行仿真,结果表明,该方法能够准确地实时预测汽油机过渡工况的进气流量,同时能够消除空气流量传感器的滞后特性。提出一种基于RBF神经网络的空燃比预测方法,比较了不同拓扑结构的神经网络对空燃比预测精度的影响,结果表明,本文提出的RBF空燃比预测模型能高精度的预测空燃比的实际动态过程。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.1.1 课题来源
• 1.1.2 研究背景
• 1.1.3 研究意义
• 1.2 汽油机空燃比控制的研究现状与发展趋势
• 1.3 本论文的研究内容
• 1.4 本章小结
• 第二章 汽油机过渡工况空燃比控制方法
• 2.1 空燃比 PID控制方法
• 2.2 基于智能控制理论的空然比控制策略
• 2.2.1 空燃比模糊控制
• 2.2.2 空燃比的自适应控制
• 2.2.3 空燃比的神经网络控制
• 2.2.4 空燃比混合控制
• 2.3 本章小结
• 第三章 基于SIMULINK的汽油机建模及油膜特性
• 3.1 汽油机平均值模型概述
• 3.2 汽油机平均值模型的建立
• 3.2.1 进气通路模型
• 3.2.2 动力输出通路建模
• 3.2.3 燃油通路系统建模
• 3.2.4 燃油动态特性仿真及其结果分析
• 3.2.5 油膜补偿器模型
• 3.2.6 燃油补偿仿真过程及其结果分析
• 3.3 本章小结
• 第四章 汽油机过渡工况进气流量预测
• 4.1 概述
• 4.2 汽油机进气流量模型
• 4.3 BP神经网络结构与算法
• 4.3.1 过渡工况进气流量预测的 BP神经网络拓扑结构
• 4.3.2 BP网络学习算法
• 4.4 基于过渡工况参数信息融合的进气流量预测建模
• 4.5 汽油机过渡工况进气流量预测结果及分析
• 4.6 本章小结
• 第五章 基于神经网络的空燃比建模与控制
• 5.1 空燃比模型分析
• 5.2 基于 RBF神经网络的空燃比预测
• 5.2.1 过渡工况空燃比预测的 RBF神经网络拓扑结构
• 5.2.2 RBF神经网络模型结构及学习算法
• 5.2.3 实验方案及数据预处理
• 5.2.4 神经网络拓扑结构对预测结果的影响
• 5.2.5 模型检验
• 5.2.6 基于 BP神经网络的空燃比预测研究
• 5.3 汽油机空燃比神经网络 PID复合控制在线仿真研究
• 5.3.1 神经网络 PID空燃比在线控制结构
• 5.3.2 汽油机空燃比神经网络 PID控制的 SIMULINK模型
• 5.3.3 汽油机空燃比神经网络 PID控制的仿真过程
• 5.4 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读硕士学位期间发表的论文
• 附录B HL495Q发动机相关参数