基于数学模型的模糊动态空燃比控制.pdf

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1、基于数学模型的模糊动态空燃比控制FuzzyControlaboutTransientAir/fuelRatioBasedonMathematicalModel1，211（1.华南理工大学2.广州航海高等专科学校）胡静肖兵罗飞1,211HuJing,XiaoBing,LuoFei摘要：本文针对实际控制需要，对传统的发动机数学模型中气缸空气流量的估算方法以及油膜蒸发模型的传递函数的简单取反方法加以改进，并在此基础上提出了基于改进数学模型的模糊动态空燃比控制算法，该算法具有鲁棒性强，实现简洁的特点。关键词：动态空燃比

2、；发动机模型；模糊推理中图分类号：TK411文献标识码：AAbstract:Aimedattheactualdemand,thispaperimprovesthecalculatedmethodsaboutcylinderchargeandtheinvertedtransferfunctionoffuelfilmevaporationmodelintraditionalenginemodels.Thefuzzycontrolalgorithmabouttransientair/fuelrationbasedon

3、theameliorativemathematicalmodelmentionedaboveisputtedforward.Thisalgorithmhasgoodcharacteristicsofstrongrobustandrealizationeasily.KeyWords——Transientair/fuelratio,Enginemodel,Fuzzyillation1概述为治理汽车废气污染，各国政府制订了日益严格的排放法规，我国现在执行欧Ⅱ排放标准。数据显示，要达到欧Ⅱ标准，必须较精确控制动态空燃比

4、。而三元催化反应器在达到正常工作温度的前提下，其转化效果受空燃比的影响很大，只有当当量空燃比λ＝0.996～1.003时，才能同时降低CO、HC和NOX。然而，汽车实际是运行在频繁的动态状况下，仅采用稳态控制方法无法保证动态过程空燃比恒定在1.000附近，因此进行正确的动态空燃比补偿对改善汽车尾气排放质量是必须的。2动态空燃比控制方法动态空燃比控制可分为两类方法：基于经验的瞬态工况补偿法和基于发动机动态数学模型的动态空燃比控制。基于经验的瞬态工况补偿法是根据加（减）速时，由于油膜的增加（减少），相应进行加速加浓

5、（减速减稀）补偿，同时考虑由于压力传感器测量的绝对压力滞后于节气门位置变[1]化，必须克服的滞后作用。这种方法只凭定性知识进行凑试，调试过程有一定的盲目性。基于发动机动态数学模型的动态空燃比控制，是通过建立数学模型来描述发动机的动态充气过程，从而实时计算每气缸的充气质量。这类方法取决于电喷系统所采用的空气质量估计方法以及所选择的发动机数学模型。3、发动机数学模型要实现基于发动机动态数学模型的动态空燃比控制，必须要针对实际系统配置，选择合适的数学模型。在电喷系统中，发动机模型的建立是把燃油与空气混合的过程分为空气

6、路径与燃油路径两个相互独立的部分，用动态方程分别描述进入气缸的空气质量和燃油质量,其模型分解图如图1所示。图1发动机模型分解图胡静：博士研究生基金项目：国家自然科学基金项目(60474042)，广东省自然科学基金项目(04020000)3．1气缸充气模型气缸在每一进气行程中都会吸入一定质量的空气G（称为气缸充气或负荷），精确地估a[2]计G是动态空燃比控制的关键。根据文献：G=fPIMNe(,)()≈fPIM(1)aa[3]根据文献，当采用发动机均值模型（MeanValueModel）时，G（均值充气量）与A进

7、气歧管压力PIM成大致线性关系，即：G=C⋅PIM+C(2)A12这样，估计G问题就转化为精确估计PIM问题。但实际发动机测试，完全根据测量到a的歧管负压进行油门急剧变化时的动态控制，效果总无法令人满意，下面进行理论分析。理想状态下，歧管负压的动态方程如下：RT1RTmanmanPm&=−[(,&&nP)−m(,ααPP)]=−+m&(,P)(3)manapmanatmanmanatmanVVτman式中，P&是动态歧管负压，T是歧管内空气温度，R是空气常数，V是歧管内体积，m&manmanat是经节气门流入歧

8、管的空气流量，m&是流进气缸的空气流量。τ是歧管压力等效时间apman常数，α是节气门开度。根据（3）式，P&与α间是复杂非线性关系，存在着时间常数τ。另外，上述方manman程是理想方程，未考虑节气门急剧变化时的其他因素如进气谐振波、流体阻力等的影响，所以有待进一步改进气缸空气流量的估算方法。3．2油膜蒸发模型燃油进入进气管时会有一部分形成油膜附着在进气管壁上，而同时也有部分油膜蒸发