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汽油机瞬态工况空燃比控制策略仿真研究

李薛  
【摘要】: 随着社会经济的快速发展,人们对汽车的需求和依赖越来越强,汽车的生产量和保有量都有很大幅度的增长。汽车作为能源消耗和环境污染的一大主体,随着保有量的急剧增加,必然会导致全球能源危机更加严峻、环境污染进一步恶化。发动机运行在瞬态工况时造成的环境污染更为严重。为了满足日益严格的汽车排放法规要求,必须加紧对发动机瞬态工况的研究。 根据发动机燃烧方程式我们可以知道,只有当汽油机的空燃比在理论值附近时,燃料才能够得到充分地燃烧,发挥出最大的功效。同时,汽油机电控燃油喷射系统添加三元催化转换器是解决汽车有害废气排放的一个有效途径,为使催化器对CO、HC和NOX这三种污染物都有很高的转化效率,必须在发动机稳态和瞬态运转过程中始终将空燃比保持在理论值附近的一个很小区域内(±3.5%)。所以对汽油机瞬态工况空燃比控制的研究具有重要的现实意义。 本文在MATLAB/Simulink平台上建立汽油机平均值模型,包括三个子模型,即:燃油蒸发与动态油膜模型、进气系统动力学模型、动力输出模型。同时建立了节气门开度变化模型及空燃比计算模型,分别用于模拟汽油机瞬态工况时节气门的突变情况和计算汽油机的空燃比。用MATLAB/Simulink平台上模糊逻辑工具箱中的图形用户界面建立了模糊控制器;用S函数编写神经网络控制和模糊神经网络控制程序后在MATLAB/Simulink平台上建立了神经网络控制器和模糊神经网络控制器。运用建立好的各种控制器对汽油机的瞬态工况空燃比进行控制仿真。 结果表明:与模糊控制和神经网络控制相比,模糊神经网络控制结合了两者的优点,能将汽油机的瞬态工况空燃比控制在一个很好的范围之内,且系统的调节时间较模糊控制时要短,超调量较神经网络控制时还要小。具有比模糊控制和神经网络控制都优的控制性能。


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