自适应控制点火正时降低汽油机冷启动污染物排放

论文摘要

随着全球汽车保有量的迅速增加，汽车排放的尾气给环境带来了越来越大的压力。汽油机作为绝大多数汽车的动力输出装置，在冷启动阶段排放的污染物占到了整个阶段的60%-80%，因此，降低冷启动阶段的污染物排放成了降低汽车排放的关键。目前，国内外学者对汽油机冷启动的污染物排放展开了一系列的研究。在这一背景下，该文采用自适应控制点火正时的方法来降低汽油机冷启动污染物排放，具有很大的实际意义。该文建立了一个汽油机冷启动阶段的排气管热力学模型。该模型通过零维模型中经典的质量燃烧率余弦函数，得到了不同点火提前角时不同曲轴转角对应的质量燃烧率。通过质量燃烧率与汽油的低热值计算，得到可燃混合气的放热流量。再通过工程热力学中的基本理论知识，建立起点火提前角与三效催化器入口处的热流量模型，即汽油机冷启动阶段的排气管热力学模型。在Matlab/Simulink中，对该模型进行建模仿真，得到不同的点火提前角对应的三效催化器入口处热流量曲线。该文建立了一个自适应控制点火正时系统，以汽油机的转速和三效催化器的温度做为反馈信号，适当地推迟点火提前角，使发动机的排气温度升高，缩短三效催化器的起燃时间，从而达到降低汽油机冷启动阶段污染物排放的目的。通过转速的检测，利用转速波动信号来诊断发动机在推迟点火提前角时是否出现失火现象，来确定点火提前角的推迟量。通过三效催化器的温度检测，来确定控制系统的结束时刻。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 汽车的发展状况
• 1.2 汽车发展带来的环境问题
• 1.2.1 汽车排放物对大气环境的影响
• 1.2.2 汽车排放物对人体的危害
• 1.2.3 汽车尾气的排放标准
• 1.3 汽油机冷启动过程的污染物排放
• 1.3.1 汽油机冷启动工况特点分析
• 1.3.2 汽油机冷启动阶段 HC 排放较高的原因
• 1.3.3 汽油机冷启动研究现状
• 1.4 本课题研究的主要内容
• 第二章 三效催化器
• 2.1 三效催化器的基本原理
• 2.2 三效催化器的起燃特性
• 2.3 三效催化器起燃特性的影响因素
• 2.3.1 怠速对三效催化器起燃特性的影响
• 2.3.2 点火提前角对三效催化器起燃特性的影响
• 2.4 三效催化器冷启动的改善措施
• 2.5 本章小结
• 第三章 汽油机的燃烧
• 3.1 汽油机的燃烧过程
• 3.2 汽油机燃烧过程的主要参数
• 3.3 点火提前角对汽油机燃烧过程的影响
• 3.3.1 点火提前角对放热过程的影响
• 3.3.2 点火提前角对排气温度的影响
• 3.4 汽油机的失火
• 3.4.1 导致失火的原因
• 3.4.2 失火诊断方法
• 3.5 本章小结
• 第四章 汽油机冷启动阶段排气管的热力学模型
• 4.1 基于 Matlab/Simulink 的冷启动阶段燃油流量建模
• 4.2 排气管的热力学分析
• 4.2.1 汽油机的能量分布
• 4.2.2 排气管热模型
• 4.3 基于 Matlab/Simulink 的质量燃烧率建模
• 4.4 基于 Matlab/Simulink 的排气管热力学建模
• 4.4.1 排气管向大气环境散发的热量
• 4.4.2 发动机废气带走的热量
• 4.4.3 未燃燃油燃烧产生的热量
• 4.4.4 三效催化器入口处的热流量
• 4.4.5 冷启动阶段排气管热力学模型
• 4.5 冷启动阶段排气管热力学模型仿真
• 4.5.1 喷油流量的输入
• 4.5.2 冷却液温度的输入
• 4.5.3 排气管热力学仿真模型及结果分析
• 4.6 本章小结
• 第五章 自适应控制点火正时系统
• 5.1 自适应控制系统简介
• 5.1.1 自适应控制系统的特征
• 5.1.2 自适应控制系统的类型
• 5.2 汽油机的点火正时系统
• 5.2.1 点火时间控制
• 5.2.2 点火能量控制
• 5.3 自适应控制点火正时方案
• 5.3.1 控制步骤
• 5.3.2 控制流程图
• 5.3.3 转速波动信号的测量方法
• 5.3.4 利用转速波形分析法诊断发动机有无失火现象
• 5.4 基于 Matlab/Simulink 的自适应控制点火正时仿真
• 5.5 本章小结
• 总结与展望
• 1 全文总结
• 2 工作展望
• 参考文献
• 致谢