汽油机进气控制算法研究

【摘要】汽油机电子节气门存在较多非线性因素如摩擦力矩的非线性、复位弹簧的非线性等，而且传统的进气控制方式采用PID控制算法，控制精度低，超调量大，响应慢，跟踪效果差，不能很好的实现不同扭矩需求下节气门开度的控制。所以，本文以自然吸气四缸汽油发动机为研究对象，采用基于扭矩的发动机控制策略，以发动机的扭矩需求为中心，以进气流量的精确控制为目标，对发动机的进气控制算法进行研究。基于发动机平均值建模理论将汽油机进气系统分为四个子系统，并建立了各个子系统的数学模型。提出了建模过程中的非线性因素容积效率以MAP图的形式处理。并考虑电子节气门的非线性因素，并将这些非线性因素直接建立到进气系统平均值模型中。最后在Simulink软件下建立了平均值仿真模型，并通过en-DYNA虚拟发动机试验验证了平均值模型的精度和有效性。介绍了进气系统开环控制方案和双闭环控制方案，分析了两种方案的优点及缺点，根据这两种方案设计了能够实现对进气流量精确控制的单闭环控制方案，并对方案中的难点进气流量的求解，提出了采用MAP的形式处理的方法，通过en-DYNA试验获得了进气流量的MAP。方案中的转换模块是采用逆空气动力学的方法实现期望扭矩与节气门开度之间的转换。根据积分分离PID控制算法、模糊PID控制算法、神经网路PID控制算法和模糊神经网络控制算法设计了相应的电子节气门控制器，并通过平均值模型离线仿真试验，分析对比了四种控制器的控制效果。最后通过en-DYNA虚拟发动机试验验证了本文设计的控制器的有效性，实现了对发动机进气流量的精确控制。
【作者】刘逢；
【导师】苏铁熊；张俊跃；
【作者基本信息】中北大学，动力工程，2014，硕士
【关键词】汽油机；进气系统；平均值模型；控制算法；

【参考文献】
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