电喷天然气发动机空燃比闭环控制及仿真研究

建立了用于控制仿真分析的天然气发动机动态模型 ;利用所建立的动态模型 ,进行了天然气发动机空燃比控制的动态仿真 ,分别采用PID控制器和神经网络控制器进行控制 ,并对控制效果进行了研究 ,比较分析了不同的控制策略在空燃比控制系统中的作用。     

基于氧传感器模型的空燃比精确控制器开发

氧传感器在发动机运行过程中由于长期使用或环境恶劣等因素将导致其信号失真,为此提出模型算法替代氧传感器实物的思路,根据模型设计理念,设计一种实现空燃比精确控制的控制器。在Matlab/Simulink环境下,搭建空燃比控制器算法模型,主要包括氧传感器信号计算模块、模式调度模块和PI控制器模块。将由空燃比算法模型所得空燃比输入氧传感器模型,得到氧传感器信号值,将该信号值反馈到PI控制器模块中,进行喷油量修正,使空燃比控制在14.7附近。试验结果表明,该控制系统在没有使用氧传感器的条件下可将空燃比精确控制在14.31~15.01范围内。与装有氧传感器的电控原机相比,排放性能相似。     

一种实现组合燃烧模式闭环控制的宽域氧传感器控制器

为了降低重型增压燃气发动机燃料消耗和热负荷,并使之运行在稀薄燃烧区,设计了一种宽域氧(UEGO)传感器控制器和基于此控制器快速实现稀薄燃烧控制的方法。该控制器通过采集UEGO、发动机转速和进气压力等信号,精确计算得到当前工况下的空燃比值,并与可标定的目标空燃比值进行比较,判断当前混合气的浓稀状态,向基于理论空燃比控制的燃气发动机ECU实时输出模拟的开关型氧传感器信号。试验表明:控制器结合基于理论空燃比控制的ECU能实现燃气发动机理论空燃比燃烧和稀薄燃烧组合模式的闭环控制。     

车用稀燃增压单一燃料CNG发动机电控系统的研究

为深入研究 CNG发动机稀薄燃烧特性 ,进一步降低天然气发动机的有害排放 ,设计了车用增压天然气发动机电控系统。该系统采用高能点火模块来获得天然气着火所需的点火能量 ,电控喷射单元采用模糊控制器来获得比较精确的空燃比控制 ,实现对天然气发动机的顺序多点喷射。运用该系统对增压单一燃料 CNG发动机的燃烧和排放性能进行了试验研究 ,结果表明了该系统的有效性。     

增程发动机冷启动及稳定运行的控制策略研究

建立了电动汽车增程器系统的模块化控制仿真平台。将GT-Power中的接口模块与Simulink模块建立耦合模型，进一步通过Matlab/Simulink建立转速控制和空燃比控制模型，研究了增程发动机冷起动及稳定运行时转速和空燃比的控制策略，对比了传统 PID控制方法以及模糊 PID控制方法。结果表明，模糊 PID控制在目标转速以及空燃比的响应速度和误差方面均优于传统 PID 控制；稳定运行时，增程发动机转速保持在最佳工况点 3 000 r/min 附近，实现发动机高效节能。     

气体燃料发动机空燃比的H∞控制

在充分考虑外部干扰和系统模型不确定性的情况下,将混合灵敏度H∞设计引入多点喷射燃气发动机空燃比控制中,将发动机空燃比控制转化为H∞标准设计。仿真结果表明,H∞控制器具有良好的跟踪性、鲁棒稳定性和抗干扰能力。     

基于GPC的稀燃天然气发动机空燃比自适应控制

建立了电控单点喷射稀燃天然气发动机的CARIMA模型,设计了广义预测自适应空燃比控制器。采用Matlab/Simulink建立了仿真模型,并进行了仿真对比。结果表明,与PID控制算法相比,基于GPC的自适应算法稳态性能优良,能明显改善空燃比瞬态跟随精度,对系统扰动具有更强的鲁棒性。     

燃油修正值分析在发动机故障诊断中的应用

发动机控制单元（ECU）对空燃比的控制是通过对喷油量（喷油脉宽）的控制来完成的。ECU在控制空燃比时可采用2种方式：开环控制和闭环控制。在空燃比开环控制中,ECU先根据发动机转速和进气量,按理论空燃比（14．7：1）计算出基本喷油量,然后结合冷却液温度、负荷等发动机实际运行条件对基本喷油量进行适当修正,以使发动机在各种运行条件下均能获得最佳空燃比,这种控制方式不对实际空燃比进行监测。     

基于UEGO传感器的空燃比自学习控制策略研究

从传统的开关型氧传感器和宽域氧传感器的物理特性和基本工作原理出发,提出了基于宽域氧传感器的电控增压稀燃CNG发动机的空燃比自学习算法策略,并将所编写的控制代码用于试验发动机上。台架标定试验表明,所设计的算法能够有效补偿发动机出现的磨损、疲劳、老化等状态,可提高实际空燃比的控制精度。     

用CMAC神经网络精确控制汽车空燃比

基本CMAC神经网络和变增益补偿的控制策略在发动机空燃比控制中具有良好的精度和自适应性。在研究该策略的基础上，对其基函数和学习算法进行了改进，分析了喷油过程特性，并考察了随机工况和过渡工况下的瞬态空燃比控制精度。在相同条件下的MATIAB仿真表明，随机工况和过渡工况空然比误差的相对标准差均控制在2％以内，控制精度显提高。