论文部分内容阅读
过渡工况空燃比是影响汽油机排放和燃油经济性能的关键因素。当空燃比处于理论值附近时，混合气燃烧充分，废气中的有害气体含量较少，三元催化转化器对有害气体的转化效率最高。将过渡工况空燃比控制在理论值附近，是促进汽油机节能减排的重要手段。本文研究汽油机过渡工况空燃比的控制策略，建立了基于模糊控制和RBF神经网络的混合智能控制系统。以HL495Q为研究对象，本文建立了基于Simulink平台的汽油机的仿真模型。用不同变化幅度和变化率的节气门信号进行仿真，分析过渡工况下汽油机的动态油膜特性。仿真结果表明，节气门开度突变是破坏油膜动态平衡并引起空燃比偏离的主要原因，节气门开度的变化率决定空燃比的偏离幅度。建立了空燃比的前馈补偿控制器，仿真结果表明，前馈补偿控制将空燃比精确地控制为理论空燃比，利用补偿喷油流量随时间的变化进一步做油膜机理分析。以前馈补偿控制结果为依据，制定了空燃比的模糊控制规则，建立了汽油机过渡工况空燃比的模糊控制系统。仿真结果表明，若不考虑因氧传感器传输延迟带来的控制缺陷，模糊控制系统将过渡工况空燃比偏差控制在±0.06之内，最大偏差率为±0.41%。为消除氧传感器的传输延迟缺陷，分别建立加速和减速工况空燃比的RBF神经网络预测器。经过训练的神经网络对加速工况空燃比的预测的平均绝对误差和平均相对误差分别为0.0032和0.021%；对减速工况空燃比的预测的平均绝对误差和平均相对误差分别为0.0027和0.019%。基于模糊控制和RBF神经网络，建立了汽油机过渡工况空燃比的混合智能控制系统，其以节气门开度为输入，以空燃比为输出，神经网络向模糊控制器输出实时空燃比的预测值，模糊控制器向汽油机传输喷油流量补偿值，喷油器通过调整喷油流量使空燃比偏差得到控制。混合智能控制系统不需要辨识油膜参数，且不存在空燃比的反馈延迟缺陷。仿真结果表明，混合智能控制系统将汽油机过渡工况的空燃比偏差控制在±0.1之内，最大偏差率为±0.68%，整个过渡工况下的空燃比值都处于三元催化转化器的最佳转化效率工作窗口(φ_a=1±0.01)。