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小型LPG喷射发动机过渡工况空燃比的控制研究
| 论文题名： | 小型LPG喷射发动机过渡工况空燃比的控制研究 |
| 关键词： | 汽车发动机;LPG电喷发动机;过渡工况空燃比;智能控制;神经网络 |
| 摘要： | 当发动机处于稳态工况时，电控LPG喷射系统能够较好地实现对空燃比的精确控制。但是车用LPG电喷发动机在实际运行工况中，有相当多的时间处于过渡工况运行。在过渡工况时由于发动机存在的进气管充、排现象，进气管充气回流现象等对充气效率的影响，导致气缸内空燃比波动幅度增大；也存在空燃比传输延迟的时间对空燃比控制精度的影响。为避免过渡工况空燃比控制精度不足，国内外许多学者都致力于汽油发动机提高空燃比控制精度、降低标定过程工作量的控制策略研究，但在LPG电喷发动机上研究基于模型的控制策略和基于神经网络的智能控制策略目前国内尚未开展。 本文由具有火花点火式发动机燃烧特征的湍流卷吸燃烧模型，对小型LPG喷射发动机进排气热力过程采用零维模型进行数值模拟，燃烧热力过程采用双区准维模型进行数值分析，并将数值模拟结果与实验结果对比，验证了数值模型的有效性。阐述了影响小型LPG发动机过渡工况空燃比控制精度的进气系统的“充-排气”及充气回流现象，空燃比传输延迟现象，以及相关数学描述，为发动机的空燃比控制策略提供了理论基础。 针对小型LPG喷射过渡工况空燃比控制研究问题，本文以JL1P39FMB型单缸汽油机为样机，利用GT-Power软件可以与Matlab/Simulink软件无缝连接的特点，建立了单缸LPG电喷发动机的模型，以及LPG电喷发动机空燃比仿真控制平台；开发设计了基于Intel MCS-96系列单片机的电控燃油喷射控制器，采用了喷射器占空比控制的全新进气道喷射控制方式，对小型汽油机进行了LPG为燃料的电子控制喷射系统化改装，搭建了小型LPG电控喷射发动机空燃比控制实验研究平台。 进行了稳定工况下小型LPG电控喷射的最佳占空比的标定台架实验，生成了节气门开度-转速-占空比控制脉谱图，进行了过渡工况下空燃比传输延迟时间的标定台架实验，生成了转速-负荷-空燃比传输延迟时间脉谱图。 针对LPG电喷发动机过渡工况空燃比难于精确控制的特点，提出了一种将改进Elman神经网络和常规PID控制算法相结合的空燃比控制方法。其中Elman神经网络用于实现无传输延迟空燃比信号的预测，常规PID控制器利用预测信号实现过渡工况下空燃比的实时反馈控制。仿真结果和台架实验结果表明该控制方法具有较强的自适应功能，能将过渡工况空燃比的控制误差保持在±5％之内。 |
| 作者： | 么居标 |
| 专业： | 热能工程 |
| 导师： | 周大森;冯能莲 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 北京工业大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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