随着汽车保有量的不断增加,汽车带给人们生活便利的同时,也给全社会带来了能源短缺、大气污染等严重问题,发展LPG公交客车已经成为城市交通节能与环保的有效途径之一。然而由于LPG燃料的燃烧速度较慢,稀燃界限较窄,LPG公交客车用发动机(Liquid Petroleum Gas Bus Engine,以下简称LPGBE)过量空气系数和点火相位控制规律具有较强的非线性、时变和不确定性。在城市频繁起步和减速的过渡工况下,当前LPGBE控制系统遇到“动力性能下降、NO和HC排放恶化”的问题。针对目前广州LPG公交车瞬态行驶过程中“动力性能下降、NO和HC排放恶化”的问题,以一款典型的LPGBE为研究对象,建立了发动机台架实验平台,研究了LPGBE在起动、加速和减速等瞬态工况下,LPG燃气质量流量、空气流量、增压压力、进气压力、转速与瞬时转矩和排放的变化关系。通过理论与实验分析可得知：为了获得满足高标准要求的LPG公交客车发动机排放性能和动力性能,其控制系统必须根据燃料的物化特性,将燃气质量流量、过量空气系数和点火相位等燃烧边界条件精确地控制在稳态和各种瞬态工况要求的期望值上。然而,由于现有的典型LPGBE控制系统在发动机瞬态工况控制过程下,不仅未充分考虑LPG燃料的“热值高,燃烧速率慢”的特点,而且在驾驶员意图识别方面,缺乏对油门踏板开度、燃气质量流量的变化率及其趋势的识别；在所设计的PID控制方法上,未能分析比例与积分控制参数变化率与发动机特性作用关系、正确设计LPGBE输入约束与状态约束和考虑空气质量流量、燃气质量流量与LPG燃烧等非线性耦合关系,从而导致其产生过量空气系数控制的过渡时间长、超调量大及控制精度低,点火控制未能随着实际过量空气系数波动而变化,LPGBE燃烧不正常,发动机HC、NO排放恶化,扭矩下降的难题。为此,论文首先以广州市中心区某公交线路为工况和典型LPG公交客车为对象,搭建了LPGBE发动机实验台架,对LPGBE公交客车发动机控制过程进行了实验,通过实验和控制系统分析,获取了产生LPGBE燃烧不正常,发动机HC、NO排放恶化,扭矩下降等问题的原因。然后,依据瞬态工况下的燃气发动机扭矩、NO和HC与燃烧边界条件的变化关系,提出了一种基于准维燃烧和排放的LPGBE模型,分析了燃气发动机燃烧过程缸内压力和缸内温度随曲轴转角的变化关系。利用GTpower和KIVA软件,搭建了基于城市工况的LPGBE仿真平台,定量地研究了过量空气系数和点火提前角与转矩和排放之间的变化关系。在此基础上,根据过量空气系数的控制规律,建立LPGBE进气系统模型,研究了燃料阀开度、节气门开度、进气压力、转速等因素与实际过量空气系数的关系,提出了一种基于准维燃烧与排放模型的LPGBE智能控制方法(LPGBE Intelligent Control Method based on Quasi-dimensional Combustion and Emission model,以下简称LICMQCE),该方法由基于滚动时域神经网络的燃气质量流量调节方法和基于神经网络的点火提前角调节方法所组成。开发了基于LICMQCE的硬件在环实验系统,考虑了模型参数随工况的动态变化关系,基于LPG实车采集的路况数据,模拟实车排放特点,开发了LICMQCE控制器的硬件在环系统和LPGBE排放测功实验平台,并以此验证了基于准维燃烧与排放模型的公交客车燃气发动机智能控制方法的可行性。