废气稀释可控自燃技术因其能够同时改善燃油经济性及NOx排放,受到了内燃机研究领域的广泛关注。通过进气量调节机构产生负气门重叠角来调节缸内废气量是实现废气稀释可控自燃的一种手段。进气门开启时刻,缸内废气的重压缩过程容易导致进气前回流。并且这种燃烧方式对燃烧边界条件比较敏感,在瞬态工况下容易受扰动的影响而发生空燃比大幅波动。瞬态工况下,准确地获得缸内进气量同时采用有效的控制算法进行闭环反馈是实现瞬态空燃比有效控制的关键。本文根据状态观测和主动抗扰控制(Active Disturbance Rejection Control,ADRC)的原理提出了一种动态进气量观测和ADRC反馈的空燃比控制策略。作为算法的前馈部分,进气量观测器能够实现对进气量建模过程中确定性成分的在线估计,在其搭建过程中考虑了进气前回流对进气歧管内气体压力和温度动态变化的影响。仿真结果表明,该观测器在瞬态工况下对缸内充气效率具有较高的观测精度,且对于不同的发动机平台具有较好的可移植性。为了进一步实现对空燃比的闭环精确控制,本文采用ADRC控制器作为反馈部分,其包括基本控制率及扩张状态观测器(Extended State Observer,ESO)两部分。ESO将进气量模型的偏差、油路动态以及其他外部干扰等效为总扰动,并进行实时估计;基本控制率将此扰动在控制输入端给予补偿,从而实现了对系统扰动的主动抑制。在搭建的可控自燃汽油机实验平台上对瞬态空燃比算法进行验证,对比分析了传统静态前馈和PID反馈策略的控制效果。实验中通过快速改变节气门开度及VVT相位使发动机处于瞬态工况,在发动机空载和定转速两种情况下分别进行验证。结果表明,相比于静态前馈和PID反馈策略,本文提出的动态进气量观测和ADRC反馈策略在减小瞬态空燃比超调量和实现空燃比快速稳定两个方面具有一定的优势。从而证明本研究提出的控制算法在应用于可控自燃汽油机瞬态空燃比控制时具有更大的潜力。