汽油机加速瞬态工况掺氢空燃比控制方法研究

摘要

目前，我国正处在对汽车需求日益增长但环境污染和能源危机日益加剧的矛盾之中。据分析可知，汽车尾气污染主要是因为汽车处于瞬态工况下运行时空燃比实际值偏离理论值从而造成三元催化器转化效率下降所致，因此为了降低汽车尾气污染，核心问题是提高瞬态空燃比控制精度。只有解决这一核心问题，才能提高汽油机燃烧效率及三元催化器的转化效率，从而提高汽车的燃油经济性及排放性。
　　对此，本文通过分析油膜动态效应产生机理及对空燃比的影响，并结合氢气优良的燃烧特性，提出了用掺氢补偿的方法对汽油机加速瞬态空燃比进行控制，以达到将其控制在理论值的目标，最终实现降低汽车尾气污染且在一定程度上缓解能源危机的目的。本文主要创新点及研究内容：
　　(1)分析了油膜动态效应形成机理及其对瞬态空燃比的影响，对油膜模型两个关键参数X和τ建立了基于混沌时序LS-SVM的辨识模型，并将该辨识方法与BP神经网络辨识、Elman神经网络辨识进行试验仿真分析，验证了该方法的有效性。
　　(2)结合油膜模型及掺氢计算模块将加速瞬态工况下所需补偿的汽油量换算成掺氢量，并根据均值法建立了汽油机进气系统模型、油路系统模型，构建了完整的汽油机掺氢空燃比模型。
　　(3)设计了掺氢空燃比混沌优化最小二乘支持向量机控制系统，基于MATLAB/Simulink仿真平台，分别在不同的加速瞬态工况下进行控制仿真试验，结果显示，有掺氢补偿要优于无掺氢补偿的结果，混沌优化最小二乘支持向量机控制要优于逆模型控制。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3课题来源及本文主要研究内容

第二章 基于混沌时序LS-SVM的油膜参数辨识

2.1油膜动态效应及影响

2.2相空间重构

2.3混沌时序LS-SVM预测模型的建立

2.4试验标定及仿真

2.5本章小结

第三章 汽油机掺氢空燃比模型的建立

3.1进气系统动力学模型

3.2燃油蒸发与动态油膜模型

3.3掺氢量的计算

3.4掺氢空燃比模型

3.5本章小结

第四章 加速瞬态工况掺氢空燃比控制方法及仿真研究

4.1掺氢空燃比逆模型控制

4.2掺氢空燃比混沌优化最小二乘支持向量机控制

4.3仿真及结果分析

4.4本章小结

总结与展望

总结

展望

参考文献

致谢

附录(攻读学位期间发表的学术论文)