稀燃汽油机空燃比滑模-神经网络控制及实验

提高电控汽油机空燃比控制精度是改善发动机燃油经济性、动力性和降低尾气污染的关键环节．针对稀薄燃烧汽油机的工作原理,提出了一个稀燃汽油机空燃比滑模-神经网络控制方案,并对方案中的各环节进行了详细描述．采用自行开发的发动机电控系统,在一台稀燃发动机上进行了实验,并对实验结果进行了分析．实验结果表明,采用滑模-神经网络方案对稀薄燃烧发动机空燃比进行控制,不仅可以提高准稳态时发动机的空燃比控制精度．而且可以降低过渡过程的空燃比超调．节气门急速变化时的空燃比超调最大为1个空燃比单位,最小为0．2个空燃比单位,大大优于车用电控系统的控制结果．     

基于Elman神经网络的汽油机过渡工况空燃比多步预测模型

为了减小车用汽油机空燃比传输延迟对空燃比控制精度的影响,提出一种基于Elman神经网络的空燃比多步预测模型.通过对空燃比数学模型的分析,确定神经网络空燃比多步预测模型的输入向量,同时,为了提高过渡工况空燃比预测精度,在神经网络输入向量中增加反映空燃比变化趋势的导数信息.对HL495发动机过渡工况实验数据进行学习,采用梯度算法对Elman神经网络的权值进行调整.研究结果表明：采用该方法能精确预测过渡工况空燃比,预测模型的最大误差小于1%,平均误差小于0.5%.该预测模型可用于实现车用汽油机过渡工况空燃比的精确控制,提高车用汽油机过渡工况排放性能.     

基于自适应PSO优化的空燃比神经网络预测控制

为解决空燃比传输延迟的问题,该文提出一种基于自适应扩展粒子群优化的空燃比预测控制策略.采用多粒子策略来提高算法的全局收敛性,通过对控制参数的自适应调整来加快算法的收敛速度.在多粒子策略中,每个粒子的更新受更多其他粒子的影响;在自适应策略中,控制参数随着迭代次数的增加而逐渐减小.以HQ495发动机为实验对象,仿真结果表明在节气门小范围变化时,空燃比误差低于1%;在节气门大范围变化时,空燃比误差低于2%.该方法实现了对空燃比的精确预测控制,有效地改善了汽油机过渡工况排放性能.     

神经网络在汽油机瞬态空燃比控制中的应用

为了对稀薄燃烧汽油机的瞬态空燃比进行精确控制，提出了一个稀燃汽油机空燃比神经网络一滑模控制方案，该方案采用神经网络实现对瞬态过程中实际进入气缸内进气量的精确预测和进气管内油膜动态特性的前馈补偿．在一台稀燃发动机上进行了瞬态空燃比实验，节气门急速变化时的空燃比超调最大为1个空燃比单位，最小为0．2个空燃比单位；空燃比调整时间一般在3s以内，最快可达到1s．控制结果达到了对稀燃发动机瞬态空燃比的精确控制．     

基于ECU的汽车化油器空燃比调节装置的研究

介绍了一种基于ECU控制的化油器空燃比调节装置,其内部集成有ECU单元及负荷传感器、发动机水温及转速测量电路、空燃比调节阀等,与氧传感器构成多工况空燃比调节系统,来保证发动机工作时的空燃比精度。     

小型汽油机加速工况下空燃比控制的数值仿真

建立了电喷摩托车发动机加速过程的空燃比控制模型,其中进气管燃油动态模型考虑了燃油沉积进气道壁面现象,具有燃油补偿功能,补偿的燃油量取决于基本喷油量、燃油沉积系数和油膜蒸发时间常数.基于进气管燃油动态模型对加速过程空燃比进行前馈控制,计算了加速工况的进气量、空燃比和循环喷油量参数.结果表明:当不采用燃油补偿时,空燃比偏大而使摩托车的加速性能恶化;当采用燃油补偿时,发动机加速时的空燃比可高精度地控制在目标空燃比附近,且同一加速条件下的燃油补偿量随进气道温度升高而减少.     

钢坯加热炉燃烧系统空/燃比的极值寻优控制策略

针对钢坯加热炉燃烧系统空/燃比控制的难题,依据步进式搜索原理,建立了钢坯加热炉燃烧系统的空/燃比自寻最优控制策略。     

汽油机瞬态空燃比的混沌时序LS-SVM预测研究

在汽油机瞬态空燃比反馈控制过程中,氧传感器存在传输时滞,不能快速反馈汽油机瞬态空燃比真实值,无法满足瞬态空燃比反馈控制的实时性要求。文章提出了汽油机瞬态空燃比的混沌时序LS-SVM(最小二乘支持向量机)预测模型,采用相空间重构技术对原始数据进行重构,达到恢复汽油机瞬态空燃比时间序列的多维空间非线性特性目的,最后利用LS-SVM进行训练及预测,得到空燃比预测结果。仿真结果表明,与Elman网络及前馈BP网络相比,混沌时序LS-SVM预测模型具有更强的非线性预测能力,能够有效地提高瞬态空燃比的预测精度,为瞬态空燃比反馈控制的成功实行提供了有力的依据。     

空燃比传感器在汽油发动机上的应用及其检测

空燃比传感器能在较大的范围内检测混合气的浓度,使发动机电控系统的空燃比反馈控制更加精确和迅速。但由于其结构、工作原理、信号特征与传统的氧传感器有很大的差异,因此其检测方法也完全不同。本文分析了空燃比传感器的结构和原理,并详细论述这种传感器的控制电路、信号特征和检测方法。     

煤层气发动机空燃比控制算法研究

对二维插值、PID、自适应和模糊控制等空燃比控制算法进行比较,提出了基于C8051F005单片机的空然比PID闭环控制方法.采用氧传感器信号作为反馈量,对喷油量和喷油定时进行修正,控制空燃比.结果表明,空燃比PID闭环控制方法可进一步提高燃气发动机的动力性,降低排放.     

LPG发动机λ闭环控制系统

为了有效地减少LPG(液化石油气)发动机的尾气排放,设计了空燃比闭环控制原理,分析了PI控制策略的具体实现过程,最后给出了试验结果,结果表明:闭环控制和PI策略的结合可以将空燃比稳定在理论值附近,从而大大降低了3种尾气的排放.     

摩托车发动机电子控制系统研究

为实现摩托车发动机从化油器技术向电控燃油喷射技术转变,满足日益严格的排放法规,在某型号摩托车单缸化油器式发动机的基础上,对原机型进气系统、点火系统以及喷油系统进行了改进,通过自行设计的摩托车发动机电子控制系统实现了发动机工作过程的电子控制.控制系统采用MC9S12XS128单片机作为主控芯片,运用模块化软件控制程序实现了传感器信号的采集与处理,对点火和喷油等执行机构进行精确控制,并利用该电子控制系统对点火时刻及空燃比参数进行了标定和优化.实验表明,采用电子控制系统后,发动机在不同工况下的动力性和经济性得到显著提高.     

热风炉空燃比并行协作粒子群滑模控制策略

针对热风炉燃烧控制存在的纯滞后、大惯性和强干扰等问题,提出了一种基于并行协作骨干粒子群(Parallel Cooperative Bare-Bones Particle Swarm Optimization,PCBBPSO) 优化全局滑模控制(Global Sliding Mode Control, GSMC)的热风炉空燃比控制策略;为改善热风炉空燃比控制系统动态特性,引入全局滑模策略,对燃烧系统进行优 化控制,以提高系统稳定性,同时,基于热风炉燃烧系统存在的强干扰特性,利用并行协作骨干粒子群对干扰补偿 进行调节以减小其对系统的影响,并求取最优控制率;仿真结果表明:与普通粒子群优化全局滑模和普通粒子群优 化 PID 相比,该控制方法达到稳定用时分别减少了 26. 4 s 和 9. 3 s,能够保持没有超调量,拥有良好稳定的跟踪和 抗干扰效果;将该控制策略应用于某钢铁有限公司 2 200 m 3 高炉配套热风炉,工程数据表明:在该空燃比策略的控 制下,热风炉空燃比上下波动幅度仅为 8. 20%,拥有波动小、稳定性好和抗干扰性强等特点,动态响应较好,能够满 足热风炉工程实际应用的需要。     

基于油膜模型的摩托车发动机瞬态空燃比控制方法与实现

针对瞬态工况下空燃比的非线性偏离,在对油膜模型传递函数进行分析的基础上,运用模型匹配的原理,得出了汽油机油膜补偿器,并进一步对油膜补偿器进行了延伸,提出了一种根据发动机温度和节气门一阶滤波器递推公式的瞬态工况空燃比修正公式.将该方法应用于一台125摩托车发动机喷油控制.结果表明,通过对瞬态工况空燃比的修正,使整车的排放量和油耗进一步降低,同时也使发动机运行更平稳.     

汽油发动机空燃比PID控制及其实验研究

针对汽油发动机气缸进气量变化引起空燃比变化的问题,设计一种基于PID的反馈控制器保证空燃比能够快速恢复到理想值。首先给出一种基于模型的进气量估计算法,在此基础上设计了空燃比前馈控制器;然后将前馈控制与PID反馈控制相结合实现发动机喷油量的调节,利用基于实际实验数据构建的仿真器对提出的算法进行数值仿真研究与分析;最后通过发动机实时控制实验平台验证了控制算法的有效性。     

EGR对甲醇HCCI发动机燃烧与排放的影响

针对均质压燃燃烧难以控制的问题,在一台发动机上,改装进排气系统,并加装均质混合气供油系统和进气加热系统,研究了外部EGR（废气再循环）对甲醇HCCI（均质充量压缩着火）燃烧与排放特性的影响。结果表明：外部EGR对甲醇HCCI燃烧过程和排放都有显著的影响,随EGR率的增加,CA10、CA50逐渐推迟,燃烧持续期逐渐延长,但影响的程度因混合气浓度的不同而变化;HC和CO排放逐渐增加,且增加的幅度逐渐变大;NOx排放仅在混合气较浓时存在（过量空气系数小于1.5时）,且随着EGR率的增加迅速下降。     

HCCI汽油机缸内热力学状态的影响因素

缸内热力学状态对汽油机HCCI着火及燃烧过程有着决定性的影响本文在全可变气门机构单缸试验发动机上,系统研究了残余废气率、有效压缩比、空燃比、进气温度、冷却水温、进气流态以及发动机转速等参数对缸内热力学状态的影响规律．研究发现,在较大区域改变内部残余废气率时,HCCI燃烧存在热状态自稳定效应．内部残余废气、冷却水温、进气温度、空燃比、有效压缩比都可以作为控制HCCI燃烧缸内热力学状态的参数．通过对内部残余废气率、有效压缩比以及空燃比的协同管理,可以实现对缸热力学状态的快速管理,进而实现对汽油机HCCI燃烧相位的控制．     

基于控制的稀薄燃烧汽油机进气模型

提高电控汽油机空燃比控制精度是改善发动机燃油经济性、动力性和降低尾气污染的关键环节.针对稀薄燃烧汽油机的工作原理及其排放控制要求,提出了改进的基于发动机物理模型的稀薄燃烧汽油机空燃比的控制方案.对方案中稀薄燃烧汽油机进气模型进行了详细描述,利用自行研制的发动机电控系统,采用最小二乘法对模型的主要参数进行辨识,并对影响模型参数的主要因素进行了简要分析.结果表明,进气管时间常数是发动机转速和节气门开度的函数,节气门开度越大,时间常数越小.