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1、基于子空間辨識(shí)汽油機(jī)空燃比控制模型探究摘要：汽油機(jī)空燃比控制?；谟湍?dòng)態(tài)方程，由于該方法具有難以考慮其它影響因素對(duì)空燃比影響的缺陷，所以采用子空間N4SID方法辨識(shí)空燃比動(dòng)態(tài)方程，并基于辨識(shí)出的空燃比動(dòng)態(tài)方程對(duì)影響空燃比的相關(guān)因素進(jìn)行對(duì)比分析。比較模型預(yù)測(cè)的空燃比與基于GT-power仿真平臺(tái)的發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)獲得的空燃比，結(jié)果表明，辨識(shí)出的模型方程精度較高，適用于發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比控制建模。關(guān)鍵詞：汽油機(jī)；空燃比控制建模；子空間N4STD方法中圖分類號(hào)：TP273文獻(xiàn)標(biāo)文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文獻(xiàn)標(biāo)D0I：10.3969/j.issn.2095-1469.201
2、2.02.002StudyonA/FRatioControlModelofGasolineEngineBasedonSubspaceIdentificationLiDinggenl,LiuGangl,Wangrongqing2(1.EnergyandPowerEngineeringInstitute,HuazhongUniversityofScience&Technology,Wuhan,Hubei430074,China；2.ZhejiangInstituteofMechanical&ElectricalEngineering,Hangzho
3、u,Zhejiang310053,China)Abstract:Theair-fuelratio(AFR)controlofgasolineengineisusuallybasedonfuelfilmdynamicequations.ButthismethodisdifficuIttoconsidertheeffectsofotherfactorsontheair-fuelratio,suchasenginespeedandairtemperature.SoN4SIDalgorithmofsubspaceidentificationwasuse
4、dtoidentifytheAFRdynamicequations?Basedontheseequationstheeffectsofthementionedfactorswereanalyzed.ComparingtheAFRpredictedbythemodelwiththemeasuredexperimentaivaluesbasedonGT-power,theresultsindicatethattheidentifiedmodelhassufficientaccuracyandthesubspaceidentificationmeth
5、odcanbeadaptedtothemodelingofAFR.Keywords：gasolineengine；modelingofAFRcontrol；N4SIDalgorithm汽油機(jī)常采用油膜動(dòng)態(tài)方程設(shè)計(jì)空燃比補(bǔ)償器，這種基于氣道油膜辨識(shí)的空燃比控制方法，在發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，較為適用，而在發(fā)動(dòng)機(jī)瞬態(tài)時(shí)，辨識(shí)誤差較大［1］。美國(guó)FTP75測(cè)試循環(huán)［2］表明，發(fā)動(dòng)機(jī)80%的排放物均在發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)過(guò)程的瞬態(tài)運(yùn)行工況下產(chǎn)生?？梢?jiàn)瞬態(tài)工況下的空燃比精確控制（考慮油膜動(dòng)態(tài)效應(yīng)）是改善發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)空燃比波動(dòng)，從而降低污染物排放的有效手段。為此，本文擬采
6、用子空間辨識(shí)N4SID算法，辨識(shí)多影響參數(shù)下缸內(nèi)空燃比動(dòng)態(tài)波動(dòng)模型,分析多參數(shù)對(duì)辨識(shí)出的空燃比動(dòng)態(tài)模型的影響，分析模型的抗擾性能，為空燃比的控制建模打下基礎(chǔ)。1汽油機(jī)油膜動(dòng)態(tài)方程辨識(shí)及空燃比控制建模汽油機(jī)采用進(jìn)氣道噴射方式，燃油從噴油器噴出后，一部分以蒸汽形式存在于氣道中，另一部分直接附著在壁面上，形成附壁油膜。油膜的存在對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際燃燒空燃比有很大影響，特別是發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)時(shí)。研究發(fā)現(xiàn)，美國(guó)聯(lián)邦FTP75測(cè)試循環(huán)冷啟動(dòng)過(guò)程中所排放出的HC及CO占整個(gè)循環(huán)排放物的70%?80%,而很大部分原因歸結(jié)于冷啟動(dòng)過(guò)程中空燃比波動(dòng)過(guò)大[2]。因此，對(duì)汽油機(jī)
7、進(jìn)氣道油膜動(dòng)態(tài)模型建模分析的研究引起了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛興趣。最有效的油膜物理模型建模研究始于1981年Aquino所提出的模型，他將由噴油器噴出的燃油分成以X分?jǐn)?shù)沉積在壁面上的油膜以及以（1-X）分?jǐn)?shù)懸浮在進(jìn)氣道中的燃油蒸汽及微小液珠。附著在壁面上的油膜的蒸發(fā)時(shí)間常數(shù)是 ；[3]o之后于1992年，Hendricks ；E.和Vesterholm ；提出了雙時(shí)間常數(shù)模型，該模型額外考慮了燃油蒸汽和液珠由進(jìn)氣道進(jìn)入氣缸的輸運(yùn)時(shí)間，其在某些工況下的模擬結(jié)果較優(yōu)于模型 ；[4]o之后很多國(guó)外學(xué)者也對(duì)進(jìn)氣道油膜進(jìn)
8、行過(guò)深入的研究，在上述兩種模型的基礎(chǔ)上，提出了不同的改進(jìn)模型[2,5-6]o國(guó)內(nèi)有人采用最小二乘法、擴(kuò)展卡爾曼濾波等方法對(duì)油膜模型進(jìn)行辨識(shí)，并在此基礎(chǔ)
