文档介绍：华中科技大学
硕士学位论文
基于模型的进气道喷射汽油机空燃比控制的研究
姓名:李小中
申请学位级别:硕士
专业:动力机械及工程
指导教师:李顶根
2011-01-06
华中科技大学硕士学位论文
摘要
在全球汽车工业蓬勃发展的今天,汽车产销记录不断被打破。汽车给我们提供
便利,但消耗大量能源,也带来了环境污染。节能与减排相继被各国、各地区提上
重要议程,这也成为全球各大汽车厂商更新技术、优化产品的方向。汽油机缸内优
化设计、进排气系统设计、电子控制技术和尾气后处理技术等都是围绕着节能减排
这一主题。汽油机空燃比控制精度对发动机的动力性、经济性和排放有着重要影响,
本文基于此点开展了这方面的研究。
本文基于均值模型(MVEM—Mean Value Engine Model)对某款进气道喷射汽油
机空燃比控制进行了深入的研究。首先分析了空燃比控制技术中存在难点问题,如
进气充排效应,油膜效应,非线性参数的获取等。通过对进气充排效应、油膜效应
和空燃比控制中非线性映射关系进行深入地分析和总结,提出了相应的解决方案。
为了获取非线性参数,利用 BP 网络建立了非线性参数预测模型,对空燃比控制中节
气门有效流通截面积和充气系数进行了预测研究,能够高精度的预测两个参数;为
了使进气模型接近物理模型,在均值模型的基础上,考虑了曲轴箱通风系统 PCV
(Positive Crankcase Ventilation)对进气系统的影响,建立了改进的均值模型,对其
进行仿真。仿真结果表明,改进后的进气量模型预测精度得到提高;考虑了进气道
附壁油膜的油膜动态效应,对油膜动态效应进行了深入分析,总结了汽油机瞬态空
燃比控制出现偏差的重要原因,设计了油膜补偿器。基于 X −τ油膜模型,采用最小
二乘辨识和广义最小二乘法辨识两种方法对油膜动态参数 X 和τ进行辨识,辨识结
果表明:广义最小二乘法辨识精度高于最小二乘法辨识精度,同时采样点数和采样
周期对辨识精度影响也较少;最后建立了两种空燃比 AFR 模型、油膜补偿模型、油
膜模型。仿真结果表明:带油膜补偿器的 AFR 模型瞬态空燃比控制精度明显要优于
无油膜补偿器的 AFR 模型,为后续的模型代码生成、硬件在环仿真和模型标定打下
了一定的基础。

关键词:汽油机,空燃比,BP 网络,曲轴箱通风系统,广义最小二乘法
I
华中科技大学硕士学位论文
Abstract
With the flourishing in the global automotive industry today, the automobile
production and sales records continue to be broken. Although car offers us convenience, it
also leads power crisis and environment pollution. So Energy-saving and emission
reduction have been put on the important agenda, which has caught the major automobile
manufacturers and engine pany's attention to update technology and
optimize the product.
Based on the MVEM(Mean Value Engine Model)model, the AFR(air-fuel ratio)
control strategy was carried out in the PFI(intake-port fuel injection)engine. First,
analyzing the existing AFR control's difficult problems, such as the air charge and exhaust
effect, oil film dynamic effect, access to other nonlinear parameters. After deeply
analyzing the above-mentioned factors, some solutions were put forward one by one. In
order to obtain the nonlinear parameters, using nonlinear parameters of