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．     

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．     

低温等离子体汽油重整对稀燃极限影响的实验

为提高稀薄燃烧汽油机的稀燃极限,提出了一种借助低温等离子体,利用稀薄燃烧发动机排气中的氧气和水蒸气对燃油进行重整,以制得富氢的混合气体辅助发动机进行稀薄燃烧的方法．设计了一套等离子体排气重整系统,并对其进行了排气重整性能的研究．在一台稀燃发动机上进行了低温等离子体燃油重整对稀薄燃烧极限影响的实验,实验结果表明：利用等离子体排气重整系统,能够进一步扩大发动机的稀燃极限;重整比例每增大10％,发动机燃烧极限增大约1～2个空燃比单位．     

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．     

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。     

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.     

火花点火发动机稀燃NOx排放控制的电控节气门系统研究

为应用吸附还原催化器控制稀燃NO_z排放,建立了一套火花点火发动机的电控节气门系统．当发动机短时间工作在富燃状态时,通过控制节气门开度和点火提前角,可以获得稳定的功率和扭矩输出．在丰田8A16气门电喷汽油机上进行了试验研究,同时采用吸附还原催化器和三效催化器控制排放．催化后NO_z排放最低可达50×10~(-6),转化效率高迭90%以上．在浓稀变换过程中,催化后的NO_z排放保持稳定．     

稀燃汽油机Nox排放控制的实验研究

开发了一套适用于稀燃汽油机的电控节气门系统以配合NOx吸附 还原催化转化器的再生过程.该系统对节气门开度以及点火提前角施以相应的特殊控制,以满足NOx吸附 还原催化转化器的工作要求,同时保持输出功率的稳定.将稀燃NOx吸附 还原催化转化器配合三效催化转化器应用于丰田8A16气门EFI发动机进行稀燃匹配实验,大大降低稀燃发动机的NOx排放,NOx排放最低可达50×10-6,最高转化率达91%.发动机浓稀转换频率越低,NOx排放越高,但其对NOx排放总体影响不大;负荷对NOx排放的影响较大,负荷越大,NOx排放越高.     

用准维燃烧模型建立汽油机喷油及点火控制的基本模型

以发动机经济性为目标，首次提出用准维燃烧模型建立汽油机喷油及点火控制基本模型的方法，并对ＳＹ４９２Ｑ－４型发动机进行了离线计算，通过试验修正，建立了汽油机稳定运行时点火提前角和循环供油量（空燃比）控制的基本模型。     

基于PIC的摩托车发动机电控单元

电控单元(ECU)是电控汽油喷射系统的核心智能部件,其主要功能是根据节气门开度和发动机转速并结合其他参数对点火提前角和喷油脉宽信号进行控制,实现发动机燃烧过程的优化.本文以MAP工况为例,介绍了基于PIC单片机的电控单元开发及其工作原理和硬件系统.     

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.     

挖掘机混合动力系统控制器设计

为了实现柴油机和电动机的动态协调控制,设计了挖掘机混合动力系统控制器.控制器由功率预处理模块、油门控制模块和工作模式识别模块构成.控制器的输入参数为液压泵扭矩、液压泵转速和蓄电池SOC,输出参数为柴油机油门开度.建立了基于MATLAB的混合动力系统控制器性能仿真模型.对挖掘工况和平整工况下的控制器性能进行了仿真分析.仿真结果表明：控制器能根据载荷变换实时调整电动机的工作状态,在整个工作过程中,柴油机的工作转速基本不变.     

发动机燃油经济的灵敏度分析

利用GT-POWER软件,建立发动机工作过程模型,对点火提前角、进气门迟闭角及空燃比耦合作用下发动机的工作过程进行优化计算,得出三个参数耦合作用下的的最低油耗率。对各参数进行灵敏度分析,得出三个参数中空燃比对油耗率的影响最大。     

基于MotoTron平台的汽油发动机控制器开发

基于MotoTron控制器快速开发平台,开发了面向实际应用的汽油发动机快速原型控制器.在MotoTron平台的开发软件MotoHawk中建立了控制器系统框架,配置了底层软件,并定义了系统的输入输出信号;在Matlab/Simulink中,开发了汽油机控制策略,包括电子节气门控制、空气量控制、喷油控制、点火控制和附件控制等;在台架上进行了发动机起动测试,验证了发动机控制各功能模块.试验结果表明,发动机起动迅速、可靠,工况转换平稳,各工况的空燃比可控,实现了发动机控制器的基本功能.     

增压汽油机面向控制的充量模型及其数值标定

缸内进气量作为电控系统喷油和空燃比前馈控制的基础，对扭矩控制和排放性能至关重要。为了更简便、准确地估算缸内进气量，提出一种面向控制的充量模型，并基于Simulink软件完成该模型的搭建。引入GT-POWER仿真工具辅助标定，完成对充量模型中进气道传热因子、缸内驻留废气关键参数和气门实际流通面积的标定。最后将充量模型计算结果分别与仿真结果及台架试验结果验证对比，提出的充量模型稳态进气量的计算误差均在5%以内，表明提出的充量模型为发动机系统控制提供了一种较为可行的方法。     

挖掘机混合动力系统控制器设计

以减小柴油机转速波动为目标,设计了挖掘机混合动力系统控制器.该控制器以液压泵需求扭矩、液压泵转速和蓄电池SOC为输入参数,以柴油机转速、柴油机扭矩和电动机扭矩为输出参数.提出了基于模糊控制的柴油机油门开度控制方法.建立了基于MATLAB的混合动力系统控制器性能仿真模型.对挖掘工况和平整工况下的控制器性能进行了仿真分析.仿真结果表明：控制器能实现柴油机和电动机的协调控制;在整个工作过程中,柴油机的转速基本不变.     

基于Matlab/Simulink及RTW的柴油机瞬态建模与仿真

讨论基于Matlab/Simulink的非增压柴油机的非线性瞬态模型的建模方法.采用充排法建立了一个四缸非增压柴油机瞬态模型,进行了油门突变过程(负载固定)的仿真.利用实时工作间(RTW)将模型转化为通用实时代码,并利用外部模式(external)进行了仿真,加快了仿真的速度.模型不但可以用于ECU控制参数的在线标定,经简化后还可以用于复杂控制策略的开发.