非分光红外检测技术在发动机空燃比控制中的应用

发布时间：2020-07-18 00:31

【摘要】：近年来机动车排放标准日益严格,对发动机的控制系统提出了更高的要求,改善发动机排放的关键在于对发动机空燃比的精确控制。本文提出了基于蝙蝠算法整定PID参数的空燃比控制方法,并通过非分光红外技术检测发动机尾气浓度来对发动机喷油量进行修正,对发动机空燃比控制精度有了进一步提高。论文首先系统阐述了发动机空燃比控制系统的结构,采用闭环控制和开环控制相结合的方法对空燃比进行控制,其中闭环控制是采用蝙蝠算法来对控制空燃比的PID参数进行整定,开环控制是结合非分光红外方法检测的尾气浓度计算得到最佳进气歧管压力,以此来对喷油量进行修正,实现对空燃比的精确控制。论文重点研究了非分光红外检测技术的原理,设计了一整套非分光红外检测系统,包括红外光源、气室、滤光片和红外探测器等的结构设计及高精度放大滤波信号处理电路的设计。相较于传统的非分光红外检测技术,本文在此基础上使用双通道法测量发动机尾气中各种成分气体的浓度,把光强信息转换为可以直观测量的电压信号,实现了对发动机尾气中一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO_2)和碳氢气体(HC)这三种成分的同时精确检测。论文还完成了对非分光红外检测系统的标定,采用标准浓度的待测气体经过非分光红外系统检测,将标准气体浓度对测量通道和参考通道的输出电压比值进行数据拟合。考虑到发动机尾气的实际温度,所以对系统进行温度补偿。完成标定和温度补偿为精确测量发动机尾气中三种成分的浓度提供函数依据。考虑到控制系统运用在实际发动机上的操作难度,本文根据发动机的物理特性、针对发动机瞬态工况特性建立了发动机平均值模型,并将空燃比控制策略运用到发动机模型中,进行仿真测试。从仿真结果可以看出,该控制策略和传统的控制方法相比,有效地缩短了空燃比达到稳态的控制时间,并且提高了瞬态工况下发动机空燃比的控制精度,对发动机的燃油经济性和尾气排放性有了很大的提高。
【学位授予单位】：苏州科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN219;TP18;U464
【图文】：

空燃比,耗油率,有害气体,发动机

图 1-1 空燃比对发动机输出功率和耗油率的影响影响发动机的动力性和燃油经济性，还会影响发体的排放。对于发动机尾气中的有害气体，通常，三元催化器的转换效率与发动机空燃比之间存机尾气中的 CO、HC 和 NOX三种有害气体的转[7, 8]，从图中可以看出，当发动机空燃比位于理<15.0）时，3 种污染气体的转化效率均在 75%COHCHOX控制区

三元催化器,空燃比,有害气体,发动机

图 1-1 空燃比对发动机输出功率和耗油率的影响会影响发动机的动力性和燃油经济性，还会影响发动气体的排放。对于发动机尾气中的有害气体，通常是理，三元催化器的转换效率与发动机空燃比之间存油机尾气中的 CO、HC 和 NOX三种有害气体的转化线[7, 8]，从图中可以看出，当发动机空燃比位于理论/F<15.0）时，3 种污染气体的转化效率均在 75%以燃油消耗率 ge/%输出功率 Pe/%

汽油发动机,工作过程,发动机

苏州科技大学硕士论文第二章发动机空燃比控制系统总体设第二章发动机空燃比控制系统总体设计发动机电喷系统结构发动机是将化学能转化为机械能的装置，为汽车运行提供动力。燃油和空气的混合气体在发动机气缸内燃烧产生大量的热量，使缸内的压力和温度迅速上升，推动活塞向下运动，带动曲轴转动，从而达到驱动汽车运转的目的。发动机的运行过程可以概括为进气、压缩、做功、排气四个进程，如图 2-1 所示：2.0

【参考文献】