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.     

空燃比控制中的数据采集和处理

在汽油机空燃比控制中，需要监视汽油机动力性变化。本文介绍了汽油机动力信号的采集系统和数据处理，并经实验证实。     

基于均值模型的转子发动机基本喷油策略研究

基本喷油量是开发发动机电控喷油系统的基础数据。在通用发动机均值模型的基础上结合某型转子发动机构造特点建立转子发动机的数学模型,在MATLAB/Simulink中仿真得到转子发动机的基本喷油量MAP图;并通过台架试验对模型仿真结果的准确性进行了验证。结果表明仿真得到的基本喷油量与实测值的误差在10%以内,仿真得到的基本喷油量MAP图可以作为电控转子发动机的初始喷油MAP图,用于转子发动机电控喷油系统的设计与研究。     

分级气体成分对燃气辐射管热过程影响的数值模拟及研究

采用现有的双P型辐射管进行燃烧实验,并进行相应的CFD仿真对比,结果显示NOx体积分数的数值计算与试验结果误差最大为3.6％,其他参数的偏差均在1％以内.将空气分级的理念应用于双P型辐射管,设计一种带支管的分区分级燃气辐射管,并对其流动和传热特性进行仿真研究.结果表明:支管通入空气量占总空气量的25％时,辐射管壁面温差最大,热效率最高;支管通入燃气量为20％时,辐射管壁面温差最小,壁面温度均匀性最好;支管以相同空燃比同时通入空气和燃气,且支管通入空燃气量为总燃气量的25％时,整个辐射管内气体温度分布最均匀;支管通入空燃气量占总气体量从5％增加到35％的过程中,壁面温差先降低后缓慢增加,支管通入燃气量为20％时辐射管壁面温差最小.     

分区分级双P型辐射管喷口结构位置特性

为了对分区分级双P型燃气辐射管喷口结构、位置进行优化,提高燃烧效率.首先对分区分级双P型燃气辐射管进行了实验和数值研究,结果发现,除NOx体积分数的误差为11.6%外,其他参数的偏差都在1%以内,证明该模型具有可靠性.在此基础上,通过研究主管和支管的喷口位置及喷口结构等参数,进行了气体温度和壁面温度的研究分析.结果显示:随着主管喷口位置向外移动,分区分级燃气辐射管表面温度的最高值逐渐减小,壁面温度的最低值逐渐增大.支管喷口位于三通管与支管交线处时,可以减少高温气体对辐射管管壁的冲击作用,提高支管径向的温度均匀性,延长辐射管使用寿命;主管喷口的形式为完全预混式喷口时,壁面温差最小;支管喷口的形式为不对称式时,分区分级燃气辐射管壁面温差最小,燃烧热效率最高.     

空燃比和涡流比对汽油机放热率和火焰传播速度的影响

实验研究了空燃比和涡流比对汽油机油耗率、循环波动率、放热率和表观火焰传播速度的影响,介绍了根据实测放热规律计算火焰传播速度的方法。实验和计算表明,空燃比增加,放热率和火焰速度减慢;而一个适中的涡流比即能得到较快的放热率和火焰速度。     

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.     

大型船用柴油机建模与动态仿真

由于船舶的特殊运行环境，柴油机模型要求能够准确反映运行过程中各主要参数的动态变化。平均值模型融合了准静态模型和容积法模型的优点，得到广泛应用，但以往的研究忽略了扫气系数的影响．在引入扫气系数对空燃比影响的基础上，采用随空燃比变化的废气气体参数，建立了大型低速二冲程柴油机的平均值模型．以6S60MC型船用柴油机为母型积进行了仿真，结果显示，模型具有较好的准确性及动态特性．目前此模型已作为一部分应用于船舶主推进动力装置的仿真。     

预混式煤层气发动机空燃比控制策略研究

针对预混式煤层气发动机转速扰动引起的进气系统压力波动产生的空燃比变化,提出了一种适合预混式煤层气发动机的空燃比控制方案。在基于所建煤层气发动机模型的基础上,分别采用PID控制策略、模糊控制策略和模糊PID控制策略对该控制方案进行了研究和仿真。仿真结果表明,三种控制策略中基于模糊PID控制的控制效果最理想,系统的稳定性和鲁棒性更好,且较好地解决了转速扰动造成的空燃比变化问题。     

基于NARX的SI发动机空燃比非线性模型预测控制

针对SI(Spark Ignition)发动机空燃比(AFR: Air-Fuel Ratio)控制精度低、无法自适应等问题, 提出了基于NARX(Nonlinear Auto Regressive model with eXogenous inputs) 模型的非线性模型预测控制(NMPC: Nonlinear Model Predict Control)方法。利用渐消记忆递推最小二乘(RLS: Recursive Least Squares)算法对NARX 模型进行辨识, 基于NARX 模型对SI 发动机的AFR 进行非线性模型预测控制。该方法辨识精度高, 可通过NARX 模型数学结构直接计算最优控制序列, 从而提高系统的控制精度。同时, 采用Matlab 对均值发动机模型(MVEM:Mean Value Engine Model)进行仿真实验, 并与采用Volterra 模型的PI(Proportional Integral)控制器算法进行对比。仿真结果证明, 该算法控制效果比基于Volterra 模型和传统的PI 控制器的控制效果超调量小, 调节时间短, 更加具有工程实际应用性。