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基于模型的进气道喷射汽油机空燃比控制的研究

作　者: 李小中
导　师: 李顶根
学　校: 华中科技大学
专　业: 动力机械及工程
关键词: 汽油机空燃比 BP网络曲轴箱通风系统广义最小二乘法
分类号: TK417
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

在全球汽车工业蓬勃发展的今天,汽车产销记录不断被打破。汽车给我们提供便利,但消耗大量能源,也带来了环境污染。节能与减排相继被各国、各地区提上重要议程,这也成为全球各大汽车厂商更新技术、优化产品的方向。汽油机缸内优化设计、进排气系统设计、电子控制技术和尾气后处理技术等都是围绕着节能减排这一主题。汽油机空燃比控制精度对发动机的动力性、经济性和排放有着重要影响,本文基于此点开展了这方面的研究。本文基于均值模型(MVEM—Mean Value Engine Model)对某款进气道喷射汽油机空燃比控制进行了深入的研究。首先分析了空燃比控制技术中存在难点问题,如进气充排效应,油膜效应,非线性参数的获取等。通过对进气充排效应、油膜效应和空燃比控制中非线性映射关系进行深入地分析和总结,提出了相应的解决方案。为了获取非线性参数,利用BP网络建立了非线性参数预测模型,对空燃比控制中节气门有效流通截面积和充气系数进行了预测研究,能够高精度的预测两个参数;为了使进气模型接近物理模型,在均值模型的基础上,考虑了曲轴箱通风系统PCV(Positive Crankcase Ventilation)对进气系统的影响,建立了改进的均值模型,对其进行仿真。仿真结果表明,改进后的进气量模型预测精度得到提高;考虑了进气道附壁油膜的油膜动态效应,对油膜动态效应进行了深入分析,总结了汽油机瞬态空燃比控制出现偏差的重要原因,设计了油膜补偿器。基于X ?τ油膜模型,采用最小二乘辨识和广义最小二乘法辨识两种方法对油膜动态参数X和τ进行辨识,辨识结果表明:广义最小二乘法辨识精度高于最小二乘法辨识精度,同时采样点数和采样周期对辨识精度影响也较少;最后建立了两种空燃比AFR模型、油膜补偿模型、油膜模型。仿真结果表明:带油膜补偿器的AFR模型瞬态空燃比控制精度明显要优于无油膜补偿器的AFR模型,为后续的模型代码生成、硬件在环仿真和模型标定打下了一定的基础。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-17
  1.1 课题背景  8-9
  1.2 空燃比研究的重要性  9-10
  1.3 国内外研究现状  10-13
  1.4 空燃比控制研究的难点  13-14
  1.4 课题的关键技术  14-15
  1.5 本课题的研究内容  15-17
2 基于BP 网络对节气门有效流通截面积和充量系数的研究  17-31
  2.1 非线性参数研究三种方法的介绍  17
  2.2 BP 网络原理及特点  17-22
  2.3 BP 网络在发动机中的应用  22
  2.4 BP 在预测节气门流通截面积和容积效率中的应用  22-30
  2.5 本章小结  30-31
3 进气量模型的建模及仿真研究  31-41
  3.1 进气量测量方法研究  31-32
  3.2 改进的进气量模型的建模  32-36
  3.4 两种模型仿真结果及分析  36-40
  3.5 本章小结  40-41
4 油膜模型的建立及分析  41-56
  4.1 油膜的动态效应  41-45
  4.2 油膜模型参数X 和τ获取方法  45-46
  4.3 最小二乘法和广义最小二乘法对油膜动态参数辨识  46-49
  4.4 不同算法对动态参数辨识精度的影响  49-52
  4.5 采样参数对辨识精度的影响及分析  52-55
  4.6 本章小结  55-56
5 空燃比模型的建立及仿真  56-60
  5.1 稳态空燃比模型的建立  56
  5.2 瞬态空燃比的控制  56-57
  5.3 瞬态空燃比的仿真  57-59
  5.4 本章小结  59-60
6 总结及展望  60-62
  6.1 总结  60-61
  6.2 展望  61-62
致谢  62-63
参考文献  63-68
附录  68

基于模型的进气道喷射汽油机空燃比控制的研究

内容摘要

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