燃用乙醇汽油发动机的空燃比控制策略研究

摘要

随着经济的快速发展，汽车保有量的增加，引发环境污染和能源短缺问题日益严重。在汽油机结构未作任何调整的情况下，E10作为替代燃料被广泛的使用。由于电控系统未做任何改变，发动机仍按照燃烧汽油进行控制，对发动机性能产生一定的影响。空燃比是影响汽油机动力性、燃油经济性和污染物排放的重要因素。所以本文对汽油机燃烧E10的稳态工况和瞬态工况的空燃比控制策略进行研究。
　　首先，对发动机空燃比的控制策略进行简单的介绍，主要包括经典空燃比控制策略和智能空燃比控制策略。对燃料E10的理化指标及特点进行分析;对发动机燃用93号E10和燃用93号汽油进行对比试验，对燃用两种燃料的动力性、经济性及污染物的排放浓度进行对比分析;对燃用93号E10和燃用93号汽油的空燃比试验结果进行对比分析，得出空燃比是影响发动机燃用93号E10与燃用93号汽油性能差别的重要因素。
　　其次，本文给出了平均值发动机模型，该模型主要包括进气系统动力学模型、燃油蒸发与动态油膜模型、动力输出子系统模型。进气系统动力学模型包括节气门体子模型、进气歧管子模型和进气门体子模型。对油膜的动态效应进行分析，建立带补偿器的燃油供给模型。在Matlab/Simulink的环境中建立基于平均值模型的发动机仿真模型，并对发动机燃用汽油的空燃比平均值模型进行仿真。
　　最后，在稳态工况下，对发动机燃用E10的喷油脉宽进行修正，采用常规PID控制器进行控制，在Matlab/Simulink环境中建立稳态工况下发动机空燃比的控制模型，与发动机燃用汽油的仿真结果进行对比分析;在瞬态工况下，结合经典PID控制理论与模糊控制理论设计了模糊自整定PID控制器，并在Matlab/Simulink环境中建立瞬态工况下发动机空燃比的控制模型，与采用PID控制空燃比的仿真结果进行对比分析。

目录

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 本文研究内容

2 汽油机的空燃比控制策略简介

2．1 经典空燃比控制策略

2．2 智能空燃比控制策略

2．2．1 空燃比的自适应控制

2．2．2 空燃比的模糊控制

2．2．3 空燃比的神经网络控制

2．2．4 空燃比的混合控制

2．3 本章小结

3 发动机燃用乙醇汽油的试验与分析

3．1 试验内容

3．2 乙醇汽油的特点及理化指标分析

3．3 发动机燃用93号E10试验结果与分析

3．3．1 动力性试验结果与分析

3．3．2 经济性试验结果与分析

3．3．3 发动机怠速排放试验结果与分析

3．4 空燃比的试验结果与分析

3．5 本章小结

4 平均值发动机模型的建立及动态效应分析

4．1 进气系统动力学模型

4．1．1 节气门体子模型

4．1．2 进气门体子模型

4．1．3 进气歧管子模型

4．2 燃油蒸发与动态油膜模型

4．2．1 X-τf巧油膜模型

4．2．2 油膜动态效应分析

4．2．3 基于油膜动态效应对燃油补偿建模

4．3 动力输出子系统建模

4．4 平均值发动机模型建立及仿真

4．5 本章小结

5 发动机燃用E10的空燃比控制策略研究

5．1 稳态工况空燃比控制策略研究

5．1．1 E10喷油量的修正

5．1．2 PID控制器的设计

5．2 瞬态工况空燃比控制策略研究

5．2．1 模糊控制系统的结构和原理

5．2．2 模糊自整定PID控制器的设计

5．3 仿真结果与分析

5．3．1 稳态工况仿真结果与分析

5．3．2 瞬态工况仿真结果与分析

5．4 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

声明