摩托车发动机空燃比控制策略与排放控制技术研究

论文摘要

随着摩托车保有量的迅速攀升,摩托车在为人类带来方便的同时也带来严重的排放污染问题。摩托车第Ⅲ阶段排放标准即国Ⅲ排放标准的颁布,为当前的摩托车排放控制技术带来严峻挑战。电控燃油喷射技术加三元催化转化器是目前应对摩托车国Ⅲ排放标准的最有效手段。精确控制空燃比不但可以有效减少污染物的生成量,还是保证三元催化转化器转化效率的必要条件。本文首先介绍了世界上主要的摩托车排放法规和电控燃油喷射技术与三元催化转化器技术的研究现状。分析了现阶段电喷发动机常用的基于查表的空燃比控制策略以及基于经典控制理论、智能控制理论和现代控制理论的空燃比控制策略,并为摩托车发动机设计了基于模糊-PID的空燃比控制策略。建立了包括进气子模型、燃油蒸发与油膜子模型的空燃比控制模型,并在Matlab/Simulink环境下建立了空燃比控制的仿真模型。设计了模糊-PID控制器,与基于经典控制理论的PID控制器相比,模糊-PID具有更高的控制精度。仿真结果证明该控制方法能够实现空燃比的精确控制,将空燃比控制在理论空燃比附近。根据K157FMI发动机的排放特点,设计计算了三元催化转化器的催化剂组分和用量、载体体积、扩张管角度等。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景及其研究意义
• 1.1.1 摩托车排放污染形势严峻
• 1.1.2 日趋严格的摩托车排放法规
• 1.1.3 电控燃油喷射系统加三元催化转化器的技术优势
• 1.2 电喷摩托车和三元催化转化器国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究状况
• 1.2.2 国内研究状况
• 1.3 课题主要研究内容
• 1.4 本章小结
• 第二章 摩托车发动机空燃比控制策略研究
• 2.1 概述
• 2.2 基于开关型氧传感器反馈空燃比控制策略
• 2.3 基于宽域氧传感器反馈空燃比控制策略
• 2.3.1 基于经典控制理论的空燃比控制策略
• 2.3.2 基于智能控制理论的空燃比控制策略
• 2.3.3 基于现代控制理论的空燃比控制策略
• 2.4 摩托车发动机空燃比控制策略选择
• 2.5 本章小结
• 第三章 电喷摩托车发动机空燃比模型建立
• 3.1 发动机模型简介
• 3.2 发动机模型建立
• 3.2.1 进气子模型建立
• 3.2.2 燃油蒸发与油膜子模型建立
• 3.3 摩托车发动机空燃比模型及仿真
• 3.4 本章小结
• 第四章 空燃比模糊PID控制器设计与仿真
• 4.1 引言
• 4.2 PID控制器性能介绍
• 4.3 模糊PID控制器设计
• 4.3.1 模糊PID控制器结构
• 4.3.2 模糊控制器设计
• 4.4 模糊PID控制器空燃比控制仿真
• 4.4.1 建立模糊控制器
• 4.4.2 基于传递函数仿真
• 4.4.3 利用平均值模型仿真
• 4.5 本章小结
• 第五章 三元催化转化器设计
• 5.1 影响三元催化转化器转化性能的因素
• 5.2 摩托车用催化转化器的设计要求与设计流程
• 5.2.1 摩托车用催化转化器的设计要求
• 5.2.2 三元催化转化器设计流程
• 5.3 三元催化转化器设计
• 5.3.1 催化剂组分与用量
• 5.3.2 载体设计
• 5.3.3 进气口扩张管选择
• 5.3.4 垫层选择
• 5.3.5 壳体材料选择和形状设计
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和参与的科研项目