PFI汽油机空燃比控制仿真及试验研究

蒋炎坤， 王松， 谢满

(1. 华中科技大学能源与动力工程学院, 湖北 武汉 430074； 2. 东风商用车有限公司技术中心, 湖北 武汉 430056)



PFI汽油机空燃比控制仿真及试验研究

蒋炎坤1， 王松2， 谢满1

(1. 华中科技大学能源与动力工程学院, 湖北 武汉 430074； 2. 东风商用车有限公司技术中心, 湖北 武汉 430056)

基于发动机台架试验，建立并标定了进气道燃油喷射单缸汽油机一维仿真模型，探索了空燃比控制的新方法。依据经典控制理论，通过所建空燃比PID控制器与参数整定，实现了稳态空燃比控制。基于x-τ油膜模型，提出了其代数控制X-Y油膜方程，分析了进气道燃油传输过程对空燃比控制的影响；通过燃油阶跃扰动法，对X，Y参数进行识别，获得了X，Y参数MAP图，构建了离散化燃油动态补偿器，实现了空燃比在瞬态工况下的前馈控制。

汽油机； 进气道喷射； 空燃比； 前馈控制； 闭环控制

汽油机实现低排放的途径一般是在精确控制混合气空燃比的情况下利用三元催化转化器将废气中的HC，CO及NOx转化成H2O，CO2和N2[1]。为了实现三元催化器较高的转化效率，必须将汽油机的空燃比控制在理论空燃比14.7附近[2]。因此，汽油机降低排放的根本途径是对全工况状态下的空燃比进行精确控制。

目前，电喷汽油机空燃比控制普遍采用电喷系统加氧传感器的闭环系统，闭环控制系统能够很好地对稳态工况下空燃比进行控制。然而，在车辆实际运行过程中，发动机大部分时间处于起动、暖机和加减速等过渡工况，过渡工况下发动机工况状态变化迅速，加之传感器固有延迟，使得闭环系统无法对空燃比实现精确的实时控制，从而导致排放性能急剧恶化，甚至会影响汽油机的整体性能[3-5]。……