汽油機(jī)空燃比控制

?

汽油機(jī)空燃比控制

現(xiàn)代汽油機(jī)采用各種技術(shù)來提高新鮮空氣的進(jìn)氣效率，這些技術(shù)包括可變氣門正時(shí)和可變幾何進(jìn)氣系統(tǒng)等，但同時(shí)也很難預(yù)測(cè)新鮮空氣的質(zhì)量，這是由于發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣沖程有部分殘留空氣，不僅影響殘余氣體組分，而且造成系統(tǒng)的動(dòng)力波動(dòng)。隨著技術(shù)不斷發(fā)展，空燃比控制的魯棒性變得越來越重要。提出一種基于開關(guān)頻率調(diào)節(jié)器的空燃比控制算法，其具有良好的魯棒性。這種控制結(jié)構(gòu)將空氣預(yù)測(cè)作為一項(xiàng)控制輸入，而不是對(duì)簡(jiǎn)化的空氣路徑系統(tǒng)建模。因此，空氣估計(jì)誤差表現(xiàn)為輸入誤差，而不是建模誤差。使用濃到稀、稀到濃的空燃比控制開關(guān)，以廢氣氧傳感器信號(hào)為主要反饋信號(hào)，其控制規(guī)則完全獨(dú)立于對(duì)象模型參數(shù)。對(duì)該控制器的性能進(jìn)行了魯棒穩(wěn)定性分析，并通過車輛試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。

開關(guān)時(shí)間控制結(jié)構(gòu)從廢氣氧（EGO）傳感器中提取振幅信息，包括穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)空燃比誤差，可以迅速消除最低限度的超調(diào)。對(duì)所有邊界擾動(dòng)，空燃比開關(guān)時(shí)間控制系統(tǒng)能夠保持穩(wěn)定。此外，當(dāng)最大擾動(dòng)量的仿射函數(shù)在最差范圍內(nèi)時(shí)，輸出值最大。這種跟蹤性能的實(shí)現(xiàn)不依賴于發(fā)動(dòng)機(jī)延遲估計(jì)（最大延遲約束除外）。本文的穩(wěn)定性分析為選擇抖動(dòng)信號(hào)的幅度和周期提供了參考。

大部分空燃比控制器都是基于控制平均空燃比，但存在不受控制的振蕩。使用開關(guān)時(shí)間控制器可以對(duì)實(shí)際空燃比的軌跡進(jìn)行控制，有助于確保三元催化劑（TWC）轉(zhuǎn)換效率最高。下一步工作是開發(fā)相應(yīng)催化劑的空燃比控制器。以往研究已證明，周期振蕩的時(shí)間和振幅對(duì)TWC轉(zhuǎn)換效率有很大影響。在穩(wěn)定性理論中，當(dāng)抗干擾性最大化時(shí)，抖動(dòng)信號(hào)的時(shí)間最短；而不同廢氣排放的最佳抖動(dòng)時(shí)間不同。未來將會(huì)研究針對(duì)于排放性能的抖動(dòng)信號(hào)。

刊名：Transactions on Control Systems Technology（英）

刊期：2013年第21期

作者：Jason Meyer

編譯：王亮