汽油機(jī)空燃比控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

汽油機(jī)空燃比控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

空燃比（AFR）控制系統(tǒng)的控制目標(biāo)包括發(fā)動(dòng)機(jī)和三元催化器（TWC）。控制這兩個(gè)部分的目的是在保有驅(qū)動(dòng)性能和便利的診斷性能的條件下，獲得最優(yōu)的排放性能。通過控制發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴射、點(diǎn)火時(shí)間和空氣混合比例可以獲得可傳遞的轉(zhuǎn)矩，控制三元催化器中氧氣的儲(chǔ)量可減少CO、NOx、HC的排放。在空燃比系統(tǒng)的前、后端安裝氧氣傳感器可獲得反饋測量數(shù)據(jù)，彌補(bǔ)系統(tǒng)排放的失效性。因此，雙氧氣傳感器已經(jīng)成為汽車工業(yè)中空燃比控制系統(tǒng)的標(biāo)配。

介紹了一種汽油發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比架構(gòu)設(shè)計(jì)，通過開關(guān)與/或?qū)捔砍萄鮽鞲衅鳎跐M足發(fā)動(dòng)機(jī)性能下，最大限度地減少校準(zhǔn)工作。帶有前催化劑氧傳感器反饋的高帶寬抖動(dòng)內(nèi)環(huán)基準(zhǔn)跟蹤控制器和帶有后催化劑氧傳感器反饋、設(shè)定值為低帶寬的外環(huán)跟蹤控制器，分別用于發(fā)動(dòng)機(jī)排氣控制和三元催化劑中氧氣的存儲(chǔ)。

本文給出的綜合設(shè)計(jì)通過協(xié)調(diào)和糾正措施使系統(tǒng)顯著的非線性得以處理，同時(shí)有望獲得開環(huán)中的響應(yīng)模塊，而不會(huì)增加閉環(huán)控制器的負(fù)擔(dān)。通過采用遺傳算法閉環(huán)優(yōu)化，增加了開環(huán)回路建模和控制器基準(zhǔn)生成工作，而不需迭代閉環(huán)控制增益，在脫機(jī)下實(shí)現(xiàn)了校準(zhǔn)；簡化了校準(zhǔn)過程，同時(shí)滿足性能標(biāo)準(zhǔn)和穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)，并顯著減少了對(duì)車載調(diào)諧的需求。試驗(yàn)結(jié)果表明，在升溫條件一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)周期內(nèi)，上述方法可以獲得與原始設(shè)備供應(yīng)商所提供的空燃比控制器相媲美的排放性能。

刊名：Control Engineering Practice（英）

刊期：2014年第27卷

作者：Sai S.V. Rajagopalan et al

編譯：張振偉