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.     

汽油发动机空燃比控制系统

对于化油器式发动机 ,为降低其排放污染 ,较为有效的措施是采用空燃比闭环控制加三元催化转换器。本系统采用 PIC单片机和模糊控制算法 ,依据 GB1 4761—1 999规定的 1 5工况法在桑塔纳、捷达、夏利、富康、奥拓几种轿车上对控制系统进行了实车实验 ,结果表明在稳定工况下空燃比被控制在理论值附近 ,尾气排放量在规定的限值以内 ,系统鲁棒性好 ,算法易于实现。     

电控汽油机进气管内油膜传输特性的研究

提高电控汽油机空燃比的控制精度，是改善发动机的燃油经济性、动力性和降低尾气排放的关键环节。基于发动机物理模型的过渡工况空燃比控制方案，可以提高发动机过渡工况的空燃比控制精度。对该方案的重要组成部分—进气管内油膜的传输特性进行了研究，根据油膜传输模型，提出了一种新的油膜传输参数标定方法，并在自行开发的试验台架上，对油膜的两个重要参数进行了标定。在试验的基础上，对油膜参数的影响因素进行了分析。     

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．     

车用乙醇汽油体积分数估计

为获得精确的乙醇体积分数,在发动机进气模型的基础上,设计了高增益观测器估计歧管压力,并对观测器误差进行了收敛性和稳定性分析.设计PI控制器对空燃比进行控制,使过量空气系数趋于理论值.利用PI控制器输出的燃油反馈信号,通过积分清零运算得出化学计量空燃比(Rs),根据Rs与乙醇体积分数的关系计算得出乙醇体积分数估计值.仿真结果表明:乙醇体积分数估计时间在2s以内,估计误差绝对值小于1%,满足汽车的排放性和经济性要求.     

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.     

电喷汽油机过渡工况废气排放特性研究

电喷汽油机在过渡工况中,进气流量和进气管内油膜特性会发生变化,从而使气缸内混合气空燃比偏离控制值,通过对过渡工况下节气门位置、转速、进气流量、排气中氧传感器输出电压和废气HC与CO浓度的实时测量,发现了汽油机过渡工况中混合气浓度变化的规律及特征,并分析了目前空燃比闭环控制存在的问题,为汽油机过渡工况空燃比精确控制莫定了基础。     

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.     

基于尾气分析的发动机故障诊断

汽车尾气成分与发动机工况有密切的关系,发动机技术状况、空燃比和点火正时直接影响尾气中HC、CO、NOx的含量.基于尾气浓度与系统故障的对应关系,分析了汽车尾气成分异常的原因,提出了与尾气成分相关的发动机故障的快速排查.     

基于Pt-Rh催化器的汽油机NOx净化研究

由于小型汽油机大部分为化油器式,空燃比变化范围很大,三元催化器难以满足其使用范围.采用Pt-Rh催化器净化方法,着重探讨了以降低NOx排放为主的Pt-Rh催化器性能、排放温度、NOx还原催化的性能和转化效率控制等问题.研究了Pt-Rh催化器的转化效果、相互影响和作用并提出相应的排放建议.结果表明,在Pt-Rh催化器中,增加贵金属Rh的含量,可有效降低发动机尾气NOx的排放,同时该催化器对NOx、HC和CO的排放也有一定的净化作用.     

重型柴油机燃用改性柴油的排放污染物研究

在一台重型柴油机上燃用3种不同理化特性的柴油,分别为国五柴油与2种改性柴油,用来探明改性柴油对排放污染物的影响。分析了工况、空燃比及改性柴油对重型柴油机常规污染物NO_x、CO₂、THC的影响;用XAD-2吸附管采集气相多环芳香烃污染物,活性炭吸附管采集单环芳香烃污染物,DNPH吸附管采集醛酮类化合物,探讨工况、空燃比与改性柴油对非常规污染物排放影响;用石英滤膜采集颗粒物进行碳质组分分析,讨论了工况、空燃比与改性柴油对颗粒物碳质组分的影响。结果表明:相比于低转速25%负荷工况,额定转速25%负荷工况下空燃比更高,常规污染物排放更低,醛酮类化合物与芳香烃排放更高,醛酮类化合物上升约13%,有机碳与元素碳排放略微升高;相比于国五柴油,在较高空燃比工况下,低芳香烃的柴油NO_x排放上升15%左右,CO₂排放略微上升,THC排放略微降低,较低汽化潜热的柴油NO_x排放上升30%左右,CO₂排放上升13%左右,THC排放降低28%左右,较低芳香烃的柴油多环芳香烃排放下降约...     

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.     

利用三效催化器控制汽油机稀薄燃烧NOx的排放

为降低汽油机稀薄燃烧NOx排放,研究了采用三效催化器的控制策略,分析了三效催化器在略高于当量 空燃比的稀薄燃烧条件下对NOx转化效率急剧下降的原因,从而提出了在较高空燃比的稀薄燃烧条件下利用三效 催化器控制稀薄燃烧NOx排放的策略,并进行了试验研究．在对三效催化器储氧机理分析基础上,进一步提出了一 种在空燃比浓稀变换条件下利用三效催化器控制NOx排放的策略,该策略大大降低稀薄燃烧汽油机的NOx排放; 通过试验对浓稀循环数和浓稀比例进行了优化．结果表明,稀薄燃烧时NOx转化效率可达45％,稳态NOx排放可 降至200×10-6以下．     

汽油发动机空燃比模糊控制及其实验研究

针对复杂工况下汽油发动机空燃比的非线性与不确定性,提出基于旁通空气补偿法的电控系统方案以降低化油器式汽油发动机的有害尾气排放量;研究了空燃比电子控制系统及其控制策略,论述了系统模糊控制器中的关键参数即变量隶属度函数的确定,其方法是:通过实验测定发动机转速的波动,根据多组转速测定数值点分布的疏密程度以确定其隶属度函数,符合模糊控制的设计原则;采用MATLAB对所设计的模糊控制器进行仿真和参数优化.发动机台架实验结果表明:该空燃比控制系统及其控制策略对于化油器发动机降低有害气体排放量,提高燃油经济性效果明显;基于模糊控制理论的研究方法对发动机的空燃比控制是快速、直接和有效的.     

电喷发动机过渡工况空燃比鲁棒控制研究

阐述了最优H∞控制理论,并将其用于电喷发动机空燃比控制;在充分考虑外部干扰和系统模型不确定性的情况下,讨论并制定了最优H∞理论控制策略.采用面向对象的GT-Power仿真软件,从物理模型出发建立了电喷发动机仿真模型;用Matlab/Simulink软件建立起相应的最优H∞控制器和PI控制器;最后运用Matlab/Simulink与GT-Power的接口,建立电喷发动机实时控制系统.仿真结果表明:最优H∞控制相对于PI控制具有更好的鲁棒稳定性和抗干扰能力,提高了空燃比的控制精度.     

汽油车超低排放净化技术

(1)以汽油车尾气排放的污染物为研究对象,在汽油车超低排放净化技术方面,围绕国4以上排放标准的技术需求,开发高耐热性汽油车密耦催化剂,使催化剂能够低温快速起燃,明显改善催化性能,达到削减冷启动排放的目的;开发宽空燃比窗口的三效催化净化技术,明显提高催化剂储放氧的能力与速度;集成汽油机密耦催化剂、宽空燃比窗口的三效催化剂与其他污染物净化技术产品,提高产品的一致性,实现5~8个车型配套,实现5辆以上汽油车的示范运行。技术指标:1汽油车排放净化效果满足国4以上排放标准;2净化器寿命达到12~16万km;3实现5~8个车型配套;4建成年产300万套生产能力的净化器生产线;5实现5辆以上汽油车的示范运行;(2)所开展的主要工作和主要技术成果包括:根据汽油车污染物冷启动排放特点,借助耐高温储氧材料与高温氧化铝载体,开发了高活性、耐高温的HC起燃催化剂。从优化综合性能和降低成本出发,重点研究全Pd催化剂,以铈锆储氧材料改性氧化铝载体,采用溶胶凝胶法,在堇青石陶瓷载体上原位制备了Pd/Ce O2-Zr O2/Al2O3催化剂。所研制的整体式低温HC催化剂,新鲜和硫老化样对C3H8/C3H6的T50分别达到210°C和314°C,能够满足国4排放标准对催化剂的需求。(3)根据汽油车污染物排放特点,开发了宽空燃比三效催化剂。以过渡金属Mn、Fe、Co、Ni和Cu掺杂铈锆样品作为研究体系,以动态储放氧性能、动态空燃比窗口特性,水煤气变换及水蒸汽重整反应活性评价作为研究手段,研究了引入第三组元后对样品结构及催化性能的影响规律。     

基于进气调节的汽油机空燃比控制系统研究

针对单缸汽油机进行了结构改进,设计了用于空气调节的电子节气门机构,制定了各个工况下的空燃比控制策略,并对发动机的控制参数进行了优化,开发了发动机空燃比控制系统,实现了喷油和进气量的联合控制.台架试验结果表明,采用进气调节系统后,发动机动力、经济性和排放指标得到了显著的改善.     

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Simulink的天然气发动机瞬态加速工况仿真设计

利用Simulink软件建立了天然气发动机在瞬态加速工况下的发动机模型,该模型加入了进气压力修正模块,弥补了在瞬态加速工况下压力传感器所测进气压力的不准确,实现了进气压力的准确预估,使发动机瞬态加速工况也能控制在理论空燃比附近,并通过转速闭环控制使转速能迅速稳定在目标转速附近.仿真结果表明,模型能较好地实现瞬态加速工况下的空燃比控制,达到快速稳定转速的目的,可为发动机电控单元开发提供一定参考.     

点火提前角对小功率LPG发动机CO排放影响的研究

在理论空燃比燃烧条件下,研究点火提前角对小功率单缸LPG发动机CO排放的影响.结果表明,各种工况下,CO的排放都远小于1%,点火提前角对CO排放影响较小.