基于模型的发动机空燃比控制策略研究与仿真

空燃比的精确控制是现代车用汽油机控制最为关键的技术。发动机平均值模型由于其模型简单、计算时间短、使用方便,且能满足控制设计的要求而被广泛应用。基于模型的空燃比控制技术是当前国内外研究的热点。在建立某型汽油发动机空燃比平均值数学模型的基础上设计了稳态工况下模糊自适应PID控制器,并与传统的PID控制器空燃比控制效果进行了对比。设计了瞬态工况下燃油前馈补偿控制器并进行仿真。仿真结果表明在稳态工况下模糊自适应PID控制策略不仅能够满足实际控制需要,而且比传统的PID控制策略控制效果更好。前馈补偿控制策略能满足瞬态工况下空燃比的控制要求。     

航空活塞式发动机瞬态空燃比控制与实验研究

针对航空活塞式直喷发动机瞬态空燃比难以精确控制、动态超调大等问题,采用PID神经网络控制策略对发动机瞬态工况空燃比进行控制.PID神经网络用于瞬态空燃比控制具有易于实现、较强自适应能力等优点.该策略包含前馈控制和反馈控制,并由前馈控制确定基本喷油量,PID神经网络作为反馈控制,实现瞬态工况的燃油补偿.在一台航空活塞式单缸机上进行了发动机瞬态空燃比控制实验,结果表明,瞬态工况下,相比于PID控制,PID神经网络控制下的过量空气系数超调量可以减小25%左右;节气门开度在5%~30%,之间以不同开度变化速率变化时,PID神经网络也能实现良好的控制效果.     

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.     

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。     

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。     

车用汽油机过渡工况空燃比的先进控制策略

详细论述了国内外汽油机过渡工况空燃比的滑模控制、自适应控制、模糊控制、神经网络控制的结构，分析了各种控制方法的优点和局限性。提出了一种基于信息融合的汽油机过渡工况空燃比控制策略，该方法同时监测汽油机节气门变化过程中节气门位置、进气流量、发动机瞬时转速和进气管内压力等动态参数及其变化率等信息，并进行信息融合处理，导出反映汽油机过渡工况空燃比的有效特征信息，减小过渡工况时油膜及氧传感器对空燃比控制的影响，实现过渡工况空燃比的精确控制。     

稀烯发动机的空燃比控制技术

稀烯发动机具有排气污染少，油耗省的特点，但其对空燃比控制的要求较高。本文所介绍的发动机全工况空燃比反馈控制方案，利用宽域空燃比测量技术实时测量发动机的空燃比，在发动机物理模型的基础上，对空燃比进行反馈进行。该方案可显著提高空燃比控制精度，以满足稀烯发动机对空燃比控制精度的要求。     

发动机精确空燃比控制方法的研究

提高电控汽油机的空燃比（α）控制精度,是改善发动机经济性、动力性和降低尾气排放的关键环节。通过对发动机稳态和过渡工况下出现空燃比控制偏差的机理进行了分析。实现了一种较为精确的空燃比控制方法。该方法根据所建立的发动机物理模型,利用宽域空燃比传感技术,通过调整喷油脉宽来反馈控制发动机的空燃比。     

稀燃汽油机空燃比模糊控制及其实验研究

针对稀燃发动机对空燃比控制的特殊要求,本文提出了一个稀燃汽油机空燃比前馈一反馈综合控制方案,其反馈控制采用一种模糊推理功能实现PID参数自整定的控制方法,兼顾了系统的复杂性和控制精度.采用自行开发的发动机电控系统,在一台稀燃发动机上进行了实验,并对实验结果进行了分析.     

基于线性神经网络的煤层气发动机空燃比动态建模

针对预混合双阀控制的煤层气发动机,利用引入动态环节的递归线性神经网络,基于台架实验所获得的数据建立煤层气发动机空燃比动态过程的输入/输出模型.以均方差为评价指标确定模型输入、输出的阶次,用非建模数据对训练后的模型进行验证.结果表明,模型准确复现了不同工况下空气和燃气质量流量与排气空燃比的动态特性.     

An experimental study of combustion and emissions in a spark-ignition engine fueled with coal-bed gas

Coal-bed gas has been considered an attractive alternative fuel for internal combustion engines due to its abundant source and low emissions. In the present study, a combustion system with a swirl chamber has been developed for a spark-ignition engine using coal-bed gas. Detailed experiments have been carried out to investigate the combustion and emission characteristics of the engine operating with three different grades of coal-bed gas. The results have shown that this combustion system allows satisfactory operation of the engine with a wide range of methane content in the supplied coal-bed gas. For all tested conditions, the CO emission has a maximum value of 0.062%, and the HC emission is less than 380 ppm. The NO emission increases with the engine load but is less than 1800 ppm, demonstrating a great advantage of coal-bed gas as a relatively clean engine fuel.     

火花点火式煤层气发动机台架试验测试系统

简要介绍了火花点火式煤层气发动机台架试验装置和测试系统的组成,详细叙述了各主要参数的测量原理,并给出了部分测量结果。该测试系统较好地满足了台架试验的要求,为研究煤层气组分浓度变化时发动机的工作特性和获取电控单元所需的控制数据提供了基本条件。     

煤层气发动机稳态排放预测模型的辨识建模研究

基于排放测量数据,采用量化共扼梯度法(SCG)建立了煤层气发动机的BP神经网络排放预测模型,检验结果证实了模型的准确性。为全面了解煤层气发动机的排放特性和制定合理的排放控制策略,借助于该模型,通过模拟研究对发动机的排放性能进行了预测,并分析了预测结果。     

火花点火式煤层气发动机的起动点火试验研究

由于世界石油资源的逐渐枯竭和排放法规的日益严格，使得代用燃料发动机在全世界得到广泛的应用和发展。本文介绍了火花点火式变组分煤层气发动机的主要设计过程，分析了此类型发动机在改制过程中应注意的几个问题。通过发动机台架试验，对该发动机的起动着火性能进行了分析，得出了一些有意义的结论。     

气口顺序喷射、稀燃、全电控柴油／天然气双燃料发动机的研究

采用气口顺序喷射、稀燃、全电控柴油／天燃气双燃料发动机方案,对斯太尔WD615．64增压非中冷柴油机进行了改装。试验结构表明,改装后的发动机NOx、颗粒和NMHC排放均达到了欧Ⅱ排放指标。CO和HC（含甲烷）可以通过后处理解决。     

电控天然气发动机监控系统的开发

本文介绍了所开发的电控天然气发动机监控系统 ,该系统可以对天然气发动机的工况参数和电控单元 (ECU)控制参数进行实时采集、图形化显示、在线调整和离线图形化处理。该系统的研制成功对于加速天然气发动机电控系统的开发和应用具有重要意义。     

我国煤层气勘探开发现状与发展建议

我国煤层气资源量为30×10^12～35x10^12m^3,居世界第3位。介绍了煤层气储层特点,指出我国煤层气储层多为低压、低渗透、低产能的。煤层气抽排方式中,地面钻孔预抽排最有工业利用价值。分析了国内外煤层气勘探开发技术现状,指出我国煤层气地面开发仍处于生产试验阶段。介绍了中联煤层气、中国石油、中国石化以及外国公司与国内公司合作开发利用我国煤层气的现状。最后对我国煤层气的商业化开发利用提出了建议。     

电控顺序喷射CNG发动机过量空气系数研究

分析了影响电控顺序喷射压缩天然气（CNG）发动机最佳过量空气系数（Фat）的主要因素。建立了CNG发动机试验台架，进行了过量空气系数对发动机经济性、动力性和排放性影响的试验。试验结果表明：过量空气系数对于CNG发动机经济性的影响非常明显，经济性最好时的过量空气系数大于NOx排放量最大时对应的过量空气系数，HC排放随着过量空气系数增大而增大，CO排放在过量空气系数为1．2到1．4之间时急剧下降，排气温度随过量空气系数增大而下降。该发动机的过量空气系数在1．5左右时其综合排放性能和经济性最佳。