汽油機空燃比控制系統(tǒng)的設計

汽油機空燃比控制系統(tǒng)的設計

空燃比（AFR）控制系統(tǒng)的控制目標包括發(fā)動機和三元催化器（TWC）。控制這兩個部分的目的是在保有驅(qū)動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)動機的燃料噴射、點火時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)的標配。

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

本文給出的綜合設計通過協(xié)調(diào)和糾正措施使系統(tǒng)顯著的非線性得以處理，同時有望獲得開環(huán)中的響應模塊，而不會增加閉環(huán)控制器的負擔。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生成工作，而不需迭代閉環(huán)控制增益，在脫機下實現(xiàn)了校準；簡化了校準過程，同時滿足性能標準和穩(wěn)定性標準，并顯著減少了對車載調(diào)諧的需求。試驗結(jié)果表明，在升溫條件一個標準驅(qū)動周期內(nèi)，上述方法可以獲得與原始設備供應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