对于进气道燃油喷射发动机,高燃油经济性和低排放很大程度上依赖于空燃比（Air-Fuel ratio,AFR）的精确控制。针对瞬态燃空比的快速精确跟踪的问题,提出了燃空比非线性控制方法。首先,利用发动机均值模型对进气道空气动态模型、燃油动态模型和发动机输出模型建模,并设计扩张状态观测器补偿建模误差,进而获得精度较高的模型;在李雅普诺夫稳定性框架下设计状态反馈控制器;基于模型实时预测进入气缸的空气量补偿油路的执行延迟,最后证明系统的鲁棒性。以校企合作项目开发的某进气道喷射发动机为研究对象,目前该发动机的试制已经初步完成,下一步进行发动机的电控设计工作。围绕政府日益严格的排放法规的要求展开研究,基于该发动机实际情况为保证技术路线中三元催化器的转化效率,采用数值仿真技术与试验结合的方式,重点研究空燃比的控制问题,并参考实际试验中的具体测试方法,以达到降低摩托车尾气排放的目标。主要研究内容有:（1）主要介绍了该汽油机平均值模型的搭建过程,包括应用于发动机控制所需的传感器与执行器、进气歧管空气动态模型、进气门上游油膜动态模型、转速扭矩模型输出和时滞模型,最后利用利用台架采集的试验值对汽油机平均值模型MVEM进行了标定,保证MATLAB/Simulink仿真计算输出值与台架采获取的试验值的误差在工程允许范围内,以保证用于发动机空燃比控制的控制模型实践的有效性。（2）首先阐述了四冲程摩托车发动机的试验台架的搭建、试验设备规格、仪器参数和传感器的规范,并对发动机供油系统进行了部件选配和响应性能测试。根据实际需求,选择了恰当的喷油器。通过神经网络对试验部分工况数据计算得到全工况的容积效率。（3）根据瞬态工况下空燃比控制的需求提出了面向空燃比控制的方案。油膜动态效应的前馈补偿对喷油器的快速响应是必须的,并通过最小二乘法辨识油膜参数。（4）利用发动机均值模型对进气道空气动态模型、燃油动态模型和发动机输出模型建模,并设计扩张状态观测器补偿建模误差,进而获得精度较高的模型;在李雅普诺夫稳定性框架下设计状态反馈控制器;基于模型实时预测进入气缸的空气量补偿油路的执行延迟,最后证明系统的鲁棒性。仿真结果表示:非线性燃空比控制算法不仅能快速跟踪空燃比期望值,进入稳态时间为1.7s,最大误差在4.5%以内,且在模型失配扰动下具有较好的鲁棒性,减少了时滞和参数不确定性对系统的影响。