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《华中科技大学》 2011年
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基于模型的进气道喷射汽油机空燃比控制的研究

李小中  
【摘要】:在全球汽车工业蓬勃发展的今天,汽车产销记录不断被打破。汽车给我们提供便利,但消耗大量能源,也带来了环境污染。节能与减排相继被各国、各地区提上重要议程,这也成为全球各大汽车厂商更新技术、优化产品的方向。汽油机缸内优化设计、进排气系统设计、电子控制技术和尾气后处理技术等都是围绕着节能减排这一主题。汽油机空燃比控制精度对发动机的动力性、经济性和排放有着重要影响,本文基于此点开展了这方面的研究。 本文基于均值模型(MVEM—Mean Value Engine Model)对某款进气道喷射汽油机空燃比控制进行了深入的研究。首先分析了空燃比控制技术中存在难点问题,如进气充排效应,油膜效应,非线性参数的获取等。通过对进气充排效应、油膜效应和空燃比控制中非线性映射关系进行深入地分析和总结,提出了相应的解决方案。为了获取非线性参数,利用BP网络建立了非线性参数预测模型,对空燃比控制中节气门有效流通截面积和充气系数进行了预测研究,能够高精度的预测两个参数;为了使进气模型接近物理模型,在均值模型的基础上,考虑了曲轴箱通风系统PCV(Positive Crankcase Ventilation)对进气系统的影响,建立了改进的均值模型,对其进行仿真。仿真结果表明,改进后的进气量模型预测精度得到提高;考虑了进气道附壁油膜的油膜动态效应,对油膜动态效应进行了深入分析,总结了汽油机瞬态空燃比控制出现偏差的重要原因,设计了油膜补偿器。基于X ?τ油膜模型,采用最小二乘辨识和广义最小二乘法辨识两种方法对油膜动态参数X和τ进行辨识,辨识结果表明:广义最小二乘法辨识精度高于最小二乘法辨识精度,同时采样点数和采样周期对辨识精度影响也较少;最后建立了两种空燃比AFR模型、油膜补偿模型、油膜模型。仿真结果表明:带油膜补偿器的AFR模型瞬态空燃比控制精度明显要优于无油膜补偿器的AFR模型,为后续的模型代码生成、硬件在环仿真和模型标定打下了一定的基础。
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