天然气发动机空燃比的复合控制系统研究-论文.pdf

《天然气发动机空燃比的复合控制系统研究-论文.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、SYSSECURITY系统安全天然气发动机空燃比的复合控制系统研究◆沈盛军摘要：天然气汽车因其具有节能及环保等优点获得极大的关注与推广，而作为汽车心脏的发动机，性能在很大程度上取决于其燃气喷射电控系统是否能对空燃比、点火能量和点火提前角等实现精确控制。天然气发动机汽车作为重点推广的清洁汽车，开展其强鲁棒性及自适应空燃比控制系统的研究是汽车发动机电控技术的重要发展方向。关键词：空燃比控制；天然气发动机；复合控制；模糊控制一Simulink完成了相应控制策略仿真研究，发动机仿真试验获得、空燃比复合控制系统设计了较为理想的发动机空燃比控制效果。发动机台

2、架试验时选取本文以通过三元催化转化装置净化CO／HC／NOX污染物发动机怠速700rpm的稳定工况、节气门位置由打开到关闭的的国产某型号天然气发动机为应用对象，设计了一种自适应突变及节气门打开并维持一定时间后突然回到怠速位置的过渡模糊前馈、智能PI反馈控制和自学习控制的空燃比复合控制工况来分析验证所提发动机空燃比复合控制系统的控制效果。方法。复合控制系统中的三个控制器分别基于不同的输入量同时经三元催化器后的发动机尾气排放测试结果表明热对基本喷气量进行修正以实现天然气发动机空燃比的鲁棒自机怠速稳态时，CO体积分数小于0．26％、HC体积分数小于适应

3、比控制。25X10～，NOx体积分数小于60×0。，而上述两个过渡工况自适应模糊前馈控制器根据发动机进入瞬态工况时节下有复合空燃比控制系统的排放峰值对比如表一。可见采用气门位置变化量(△TPS)和转速变化量(△RPM)，相应所设计的复合空燃比控制系统后，稳态及过渡工况下天然气地增加或减少燃气的修正量以修正基本燃气量，以保证瞬态发动机排放性得到了极大地改善，污染物排放减少了近半。工况下系统的响应性和实际空燃比在理论空燃比附近小幅波表1所研究的两种过渡工况尾气排放峰值情况对比动。自适应模糊前馈控制将发动机传感器的测量数据和专家＼知识统一起来形成发动机

4、空燃比补偿模糊规则库]。具体步、控制系统常规空燃比控制系统复合空燃比控制系统过度工况、、、骤主要包括：①输入空间△TPS与△RPM及输出空间燃料补CO：2．5％Co：1．3％偿AFC的模糊化；②模糊规则库的初始化与知识学习；③模糊规则库的查询与燃料补偿AFC的求取；④输出空间燃料补过度工况1HC：820x10一HC：3IO×l0偿△FC的去模糊化。NO：760×104No：270×10智能PI反馈控制器采用增量式PI控制算法，即将宽域氧传Co：3．5％C0：1．9％感器测得的实际空燃比与理论空燃比相比较，两者之差e(k)作过度工况2HC：660×

5、10HC：240×10一。为控制器的输人量，然后计算前后两次采样残差增量△e(k)=e(k)一e(k．1)，进而根据的符号调整积分作用因子，以实现对发NO：1750×l0NO：780×l0动机空燃比的控制。这样不仅可以对稳态工况下的空燃比系统偏差进行反馈修正，同时还缩短了空燃比随机偏差的调整时三、结束语间，从总体上提高了稳态工况下的空燃比控制精度。天然气发动机空燃比偏离理论空燃比(过浓或者过空燃比自学习控制器对基本喷气量脉谱中的值进行自学稀)不仅影响发动机的工作性能，同时还影响发动机污染习修正，以适应由于产品制造公差、发动机长期工作的磨损物(CO

6、、HC及NOx)的生成量，需要提高空燃比的控制精与老化及燃气品质差异等因素造成的性能变化，其实质是借度。为此本文设计了可以综合考虑发动机瞬态工况和稳态工鉴闭环的反馈调节结果来改善开环控制特性，缩短以后闭环况的空燃比变化特征的复合空燃比控制系统，该控制系统具积分调节时间，提高空燃比的控制精度。具体地当发动机水有鲁棒性强及白适应等优点，可以获得较高的控制精度。发温大于80℃、稳态工况保持10s以上及实际与理论空燃比偏差动机台架试验结果表明所设计的复合控制系统可以获得较为值的绝对值e(k)<0．5时，开始自学习模块，记录此时发动机的理想的动态和排放性能

7、。帅转速、压力和智能PI反馈环节的输出，作为学习值脉谱，当出现相同运行_丁况时调用此学习值对基本喷气量进行修正。参考文献[11-~．静，张红光，刘凯，等．车用CNG发动机电控系统的开发ILI1．小二、发动机台架试验结果分析型内燃机与摩托车，2010，39(3)：29-32．(作者单位：包头职业技术学院)研究之初基于汽油机平均值数学模型建立了天然气发动机的数学模型以及燃气喷射电控系统模型，并利用Matlab／信息系统丁程l201412O79