應(yīng)對國IV排放標(biāo)準(zhǔn)的摩托車汽油機(jī)過渡工況空燃比控制.pdf

1、天津大學(xué)碩士學(xué)位論文應(yīng)對國應(yīng)對國IV排放標(biāo)準(zhǔn)的摩托車汽油機(jī)過渡工排放標(biāo)準(zhǔn)的摩托車汽油機(jī)過渡工況空燃比控制況空燃比控制ResearchonTransientAirFuelRatioControlofMotcycleGasolineEnginetoDealwithChinaIVEmissionStard學(xué)科專業(yè)：動(dòng)力工程研究生：王齊英指導(dǎo)教師：胡春明高級工程師天津大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院2016年12月I中文摘要環(huán)境污染、能源稀缺問題日益嚴(yán)重，排放

2、法規(guī)也因此變得越來越嚴(yán)格。為了解決日益嚴(yán)峻的排放問題，摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)向著電噴的方向發(fā)展而逐漸減少傳統(tǒng)的化油器的使用。對于現(xiàn)階段正在實(shí)施的國III排放標(biāo)準(zhǔn)和即將要實(shí)施的國IV法規(guī)，其應(yīng)對方案中依然是以三元催化轉(zhuǎn)化器為主，而三元催化轉(zhuǎn)化器的使用需要將空燃比控制在理論空燃比附近。摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)在實(shí)際使用中，大部分情況下都處于節(jié)氣門開度和轉(zhuǎn)速突變的瞬態(tài)工況下，加大了空燃比控制的難度?？杖急绕x理論空燃比，不僅使發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性能下降，還會(huì)影響三元催

3、化轉(zhuǎn)化器的效率，使排放惡化。故研究發(fā)動(dòng)機(jī)瞬態(tài)空燃比的控制具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文利用發(fā)動(dòng)機(jī)均值模型建模的方法建立包括進(jìn)氣通路模型和燃油動(dòng)態(tài)模型的發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比模型，此外，考慮到在空燃比控制中信號(hào)傳輸時(shí)間及氧傳感器響應(yīng)滯后等問題，建立了時(shí)滯模型。利用遺傳算法在處理參數(shù)辨識(shí)、數(shù)據(jù)尋優(yōu)的問題上快速而準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)，對發(fā)動(dòng)機(jī)模型參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)，并將辨識(shí)后的模型用臺(tái)架試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)，驗(yàn)證發(fā)動(dòng)機(jī)模型的有效性與準(zhǔn)確性。利用得到的發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比模型，建立基于

4、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)氣量預(yù)估模型進(jìn)行進(jìn)氣流量的預(yù)估，以解決過渡工況下進(jìn)氣流量測量不準(zhǔn)確的問題，并能以此進(jìn)行空燃比前饋控制，提高空燃比控制的精度。在基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)氣流量預(yù)估的空燃比控制策略的基礎(chǔ)上，針對進(jìn)氣道管壁上的油膜動(dòng)態(tài)特性的問題，建立油膜補(bǔ)償控制器，使空燃比控制更加精準(zhǔn)，并在MATLABSimulink中搭建了帶有油膜補(bǔ)償控制器的基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)氣流量預(yù)估的完整的空燃比控制模型，進(jìn)行仿真試驗(yàn)驗(yàn)證其控制效果。結(jié)果表明，基于BP神

5、經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)氣流量預(yù)估模型的過渡工況空燃比控制的空燃比，其超調(diào)量不超過10%，能在2S以內(nèi)迅速將使混合氣恢復(fù)至當(dāng)量比混合氣，同時(shí)也可以避免出現(xiàn)傳統(tǒng)的PID控制會(huì)出現(xiàn)的來回震蕩的情況，表明基于進(jìn)氣流量預(yù)估的空燃比控制的效果良好。帶油膜補(bǔ)償?shù)幕谶M(jìn)氣流量預(yù)估的過渡工況空燃比控制算法，其空燃比超調(diào)量不超過5%，能在2S以內(nèi)迅速將使混合氣恢復(fù)至當(dāng)量比混合氣，相對于只采用基于進(jìn)氣流量預(yù)估的空燃比控制來說，加上油膜補(bǔ)償算法的控制效果更好，其超調(diào)量大約減