开关型废气氧传感器稳态非线性输出特性的建模研究

为了获得开关型废气氧（EGO）传感器的静态模型，使之可以用于发动机空燃比闭环控制系统的设计和分析。在发动机实验台上，采用比较法对EGO传感器进行了稳态标定实验。根据所得到实验数据，利用分段多项式法和非线性回归分析法建立了传感器的静态模型，并通过实验数据对模型进行了验证。研究结果表明，利用非线性回归法建立的模型具有更高的预测精度，所建模型可以作为一个静态非线性环节用于空燃比闭环控制系统的仿真研究。     

氧传感器参考电平自适应空燃比闭环控制方法研究

为了解决开关式氧传感器空燃比闭环控制点的漂移问题，建立了开关式氧传感器闭环控制的数学模型，并分析了氧传感器信号参考电平对空燃比闭环控制的影响，据此，提出了氧传感器参考电平自适应空燃比闭环控制方法，在发动机上试验了氧传感器参考电平对空燃比的影响规律，并进行了氧传感器参考电平的优化试验，结果表明，氧传感器参考电平自适应控制方法可以有效避免空燃比闭控制点随发动机工况变化的漂移问题，有效地降低了汽油机的排放。     

汽车发动机热式空气质量传感器的动态特性

采用非线性建模方法研究了发动机热式空气质量流量（MAF）传感器的动态特性。基于静、动态标定数据,用两步辨识法建立了传感器的Hammerstein模型。建立多幅值激励下的模型时,充分考虑了激励信号源的延迟特性,并采用3种不同的方法对传感器的实际输入进行了估计。利用建立的模型分别计算了热线式和热膜式MAF传感器的时域和频域性能指标,并进行了分析和比较。结果表明,MAF传感器的动态响应特性与激励信号的大小有关,在发动机瞬态空燃比控制策略中应该采取措施补偿由于传感器变延迟特性引起的动态测量误差。     

基于神经网络的预测算法在CNG发动机空燃比控制中的应用研究

针对天然气发动机本身的非线性特点和空燃比传输延迟的特性,提出了一种基于神经网络预测的空燃比控制策略,利用Matlab/Simulink建立控制器的算法模型,以dSPACE公司的MicoAutoBox为算法实施平台,在NQ150N型天然气发动机上进行了实验测试,实验结果表明,与普通PID控制算法相比,基于神经网络预测的控制算法稳态性能优良,能明显改善过度工况空燃比的控制效果.     

基于LS-SVM逆系统的汽油机瞬态空燃比复合控制研究

为实现瞬态空燃比有效控制,提出基于逆模型前馈控制附加无模型自适应反馈控制的复合控制策略。利用最小二乘支持向量机(LS-SVM)建立空燃比系统逆模型,对瞬态空燃比模型中的进气量进行动态前馈补偿,并结合无模型自适应(MFAC)通过修正喷油量对空燃比进行反馈控制,对系统扰动、误差等实现修正。利用瞬态工况试验数据进行仿真,并与台架试验实际数据进行了对比。结果表明,LS-SVM逆模能高精度地逼近空燃比瞬态过程,结合MFAC反馈控制提高了系统的鲁棒性和抗干扰能力。因此该复合控制策略可行,可用于发动机瞬态工况空燃比的精确控制。     

车用汽油机过渡工况空燃比的神经网络多步预测控制策略

车用汽油机空燃比存在传输延迟,直接用于反馈控制影响空燃比的控制精度.为此,提出了一种基于神经网络的空燃比多步预测控制策略,首先建立了基于BP神经网络的空燃比多步预测模型,利用空燃比预测模型预报空燃比的未来值,利用预测值与期望值的误差及误差变化率,采用模糊控制器对空燃比实施多步预测控制.对HL495发动机两种典型过渡工况实验数据进行仿真,结果表明,该方法能将过渡工况空燃比控制在理论空燃比的±3%以内.     

基于模型在环仿真的直喷汽油机空燃比辨识与控制研究

针对过渡工况下汽油机空燃比难以精确控制的特点,将PID神经元网络(proportional-integral-derivative neural network,PIDNN)控制策略用于发动机常用的部分负荷工况下空燃比的辨识与控制。在AMESim中,从实际发动机物理模型出发建立了发动机仿真模型;同时在Matlab软件中建立PIDNN辨识器、PIDNN控制器;通过Matlab和AMESim软件的耦合进行模型在环仿真,建立电喷发动机实时控制系统,通过联合仿真观察辨识效果,同时检验控制系统的性能。模型在环仿真结果表明:PIDNN辨识器能够快速跟踪实际空燃比的变化,辨识系统的输出与发动机模型的输出误差在0.05之内;在过渡工况下,PIDNN控制器控制下的过量空气系数超调量相对于普通PID控制器能减小0.3以上,同时能在2s内将过量空气系数控制至目标值,提高了空燃比的控制精度。     

基于在线聚类算法的发动机空燃比自适应模糊模型

为了描述煤层气发动机强烈的非线性和解决动态工况下空燃比控制的延迟问题,采用在线聚类算法建立了排气空燃比自适应模糊模型。通过在线聚类算法更新T-S模糊模型结构,基于递推加权最小二乘（WRLS）算法辨识结论参数,结合加权平均算法预测空燃比。动态工况下的实验验证表明,空燃比自适应模糊模型能够补偿延迟,精确捕获空燃比的瞬态偏移。     

天然气发动机空燃比的自适应控制研究

提出一种新的天然气发动机空燃比自适应控制策略。通过对空燃比实施抖动形成寻优控制因素的变化，测量发动机转速波动差作为寻优控制响应的判据，实现以燃料经济性为寻优目标的闭环优化控制，并用于现有氧传感器无法使用的稀燃天然气发动机。通过软件和硬件控制系统设计，尤其是抗干扰设计，在一台单缸天然气发动机上进行应用，验证了其可行性。     

蚁群初始化小波网络的汽油机油膜参数辨识研究

建立瞬态工况小波网络发动机油膜模型,利用蚁群算法对小波网络参数进行初始化寻优,将其作为小波网络参数初始值,以提高小波网络的训练速度和误差精度,并基于该网络模型测试了发动机空燃比瞬态过程,然后利用瞬态工况试验数据进行了仿真,并与台架试验实际数据进行对比。结果表明,基于蚁群算法初始化小波网络模型能有效地辨识发动机瞬态工况油膜参数,高精度地逼近空燃比瞬态过程,不仅具有较强的泛化能力,而且大大缩短了训练时间。蚁群初始化小波网络适用于油膜参数辨识,本研究为发动机瞬态工况空燃比的精确控制奠定了基础。     

空燃比对LPG发动机排放特性影响的研究

介绍了与叉车配套的柴油机改装成燃用液化石油气（LPG）发动机的台架试验结果，作者针对叉车发动机的常用运行工况，采用宽域空燃比氧传感器（UEGO）的电控单元来控制发动机的空燃比，得到了在中，高转速下的HC，CO，NOx，排气温度同空燃比的关系，试验结果表明空燃比对LPG发动机排放影响极大，为了得到较好的排放性能，需要随工况的变化精确地控制空燃比。     

基于RBF神经网络的电喷天然气发动机空燃比控制

电喷天然气发动机空燃比在工况突变时会剧烈波动,为提高控制精度,使用RBF神经网络和前馈PID控制算法相结合,由当前工况决定燃料基本喷射量,再由RBF神经网络预测的空燃比信号传递给PID控制器进行反馈调节。此外利用Matlab/Simulink软件进行仿真,建立了电喷天然气发动机空燃比仿真模型。仿真结果表明,该控制方法在节气门及发动机转速突变的情况下,过渡时间较PID算法明显减小,控制精度亦有提高。     

Fuzzy control of a bio-hydrogen internal combustion engine generating system

This study proposes a fuzzy control bio-hydrogen internal combustion engine (ICE) generating system. The ICE technology is composed of thermodynamics, mechanical engineering, hydrodynamics, and electrical engineering. Bio-hydrogen can provide clean and efficient power instead of conventional fuels applied in an ICE. The two critical cores of hydrogen ICE generator are ignition time control which can precisely ignite air-fuel mixtures to make generator output stable power and air-fuel ratio control which can adjust output power to satisfy load demand. Fuzzy logic can provide precise control and response fast within various air-fuel ratios.The study establishes a fuzzy control system with an output generator and an ICE with solenoid valve that controls bio-hydrogen injection. The experimental system successfully output stable power and carried out parameters of bio-hydrogen flow rate, air-fuel ratio, injection pressure, and ignition timing. Parameters and experimental data are analyzed in the study and can be references for future development of the bio-hydrogen internal combustion engine generating system.     

天然气发动机神经网络控制策略及试验研究

天然气发动机本身具有低排放的特点,所以不需要由排放参数反馈修正发动机的空燃比,减少了控制的反馈系统。传统的混合器式天然气发动机无法高精度地控制发动机的空燃比,采用神经网络控制理论对天然气发动机的空燃比实施控制,使其空燃比始终保持在理论空燃比高精度的状态,提高了天然气发动机的性能。以175F天然气发动机为例,试验结果表明:采用神经网络控制的天然气发动机的性能高于混合器式天然气发动机。     

电控汽油机燃用中低比例甲醇汽油的试验研究

因电控汽油机具有空燃比自适应控制功能,将中、低比例甲醇汽油用作汽油机的燃料时,电控系统可以将混合气的实际空燃比维持在理论空燃比附近,从而能够保持汽油机平稳运转。本文对电控发动机燃用M25和M50甲醇汽油的动力性、燃油经济性和排放进行了试验研究,结果表明发动机的动力性与燃用RON93汽油时基本相当,以比能耗为指标的燃料经济性有所提高,燃烧中的CO、HC和NOx生成量显著降低,三效催化转化器对燃用甲醇汽油时的CO和HC的转化效率较高,但因燃用甲醇汽油时排气温度较低导致对NOx的转化效率有所降低。     

发动机喷油量的计算

发动机电控单元ECU对空燃比的控制是通过对燃油喷射量的控制来完成的。发动机工作时，ECU从传感器获得空气流量的信息，通过若干计算后，决定喷油量，从而使混合气的空燃比达到预先设定的值。在整个过程中，ECU输出的控制指令只是一个触发喷油器的控制信号，在这个喷油信号中，ECU控制了信号的脉宽以及时刻，而喷油信号的脉宽决定了喷油量的多少。笔者用C语言开发了一种计算喷油量的方法，该方法的计算结果与实际喷油量结果相符。     

利用旁通空气的摩托车发动机怠速控制系统研究

怠速控制不当会使发动机燃油消耗增加，排放恶化、运行不稳定，作者设计了利用旁通空气的摩托车发动机怠速控制系统，通过步进电机控制旁通阀的开度以改变怠速时空燃比，在控制策略上采用了模糊控制技术，并进行了发动机台架试验，试验结果表明采用了本系统后发动机的怠速转速下降，怠速稳定性提高，怠速排放得到较大改善。