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对过渡工况的空燃比进行控制,以消除过渡工况中实际空燃比相对于目标空燃比的偏离,是保证车用汽油发动机的排放满足日益严格的排放法规要求,并使其在动力性和经济性方面都具有良好的综合性能的一个关键问题。
本文分析并给出了车用汽油发动机进气流动模型、油膜模型在实际控制应用中的表达形式。在节气门体进气流量模型中,考虑了怠速旁通通道流量的影响。在缸内进气流量模型中,考虑了影响充气温度的因素。同时,将进气流量的计算统一表达成充气效率与由气体状态方程求得的气体质量相乘的形式,将进气流量的标定转化为对充气效率的标定,充分体现了其物理模型的实质,而且也简化了用于不同发动机时的标定工作。在油膜模型中,提出了油膜循环再蒸发比例系数的概念,使得油膜特性参数都简化成无量纲比例数,简化了油膜模型特性参数涉及的各项计算。
给出了进气流动模型中充气换热系数和充气效率的标定方法。初步分析了发动机的工况参数对于油膜特性参数的影响,提出了基于理论分析的油膜特性参数标定试验方法和参数调节方法。
基于模型,对车用汽油发动机在稳定工况和过渡工况下的进气流量的计算进行了全面的分析,并确定了相应的计算方法。通过对油膜质量和喷油脉宽补偿计算的推导和分析,总结出了适用于各种工况的喷油脉宽补偿算式。该算式既体现了基于模型的物理意义,同时又摆脱了对微分方程求解的依赖,模式简便、计算量少,便于在实际控制中应用。
集成了一个低成本的、过渡工况空燃比是基于模型控制的、可在实际中应用的EFI系统。系统配置、软硬件设计等都能够满足实际应用的要求。在进气压力的测量方法上考虑了在过渡工况下采样的精度;在节气门位置传感器信号的处理方面,可满足系统对于变工况下的快速响应要求。在各项试验和三种发动机的应用中,所设计系统的功能得到了较为全面的验证;其对过渡工况空燃比的控制效果是令人满意的;发动机的排放能够很好地满足现行排放法规的要求。