基于神经网络的LPG电喷发动机过渡工况空燃比仿真控制

　　液化石油气(LPG)是减少汽车排放污染的理想清洁燃料.电控LPG喷射结合三元催化转化技术已成为车用LPG电喷发动机降低排放的最直接有效的方式，然而三元催化器的转化效率受空赫比的影响很大.研究结果表明，要想获较高的转化效率(80%以上)，要求空燃比控制在理论空燃比附近，误差不超过土3.5%[l].

　　由于反映控制结果的空燃比传感器安装在排气管内，导致气缸内空燃比的检测存在传输延迟.当发动机处于稳态工况时，电控LPG喷射系统能较好地实现对空燃比的精确控制.但是车用LPG电喷发动机在实际运行工况中，有相当多的时间处于过渡工况运行.在过渡工况时由于发动机存在进气管充、排现象，进气管充气回流现象等对充气效率的影响[2]，导致气缸内空燃比波动幅度增大，空燃比传感器传输延迟的时间对空燃比控制精度的影响更大.国内外许多学者都致力于提高空燃比控制精度、降低标定过程工作量的控制策略研究，基于模型的控制策略和基于神经网络的智能控制策略是目前国内外空燃比精确控制的研究热点〔1一5〕.

　　液化石油气(LPG)的电控喷射的方式有多种，作者采用进气道气态喷射的LPG燃料供给方式.针对LPG电喷发动机过渡工况空燃比难于精确控制的特点，提出了一种将神经网络和常规PI控制算法相结合的空燃比控制方法，其中神经网络用于实现无传输延迟空燃比信号的预测，常规PI控制器利用预测信号实现空燃比的实时反馈控制.利用GT-Power软件可以与Matlab/simulink软件无缝连接的特点，应用GT一Power软件建立了单缸LPG电喷发动机的模型，应用simulink建立了控制器的模型，通过祸合链接技术，建立了LPG电喷发动机空燃比仿真控制平台，在此基础上对神经网络和常规PI控制算法相结合的空燃比控制策略进行了仿真研究.

　　1LPG电喷发动机的空燃比传输延迟分析

　　空燃比的传输延迟主要由3部分组成:1)混合气在气缸内的滞留时间tl;2)废气从排气门处运动到传感器的时间tZ;3)空燃比传感器的响应时间t3.

　　1.1混合气在气位内的滞留时间tl

　　t:与发动机的转速、进气门关闭到排气门打开时曲轴转角有关，表示为

　　式中，e为1个工作循环内从进气门关闭到排气门打开时曲轴转过的角度，本文中0=360’n为发动机转速;t1的单位为s

　　1.2废气从排气门处运动到传感器的时间t2

　　式中，V为排气管容积，与排气管的结构和空燃比传感器的安装位置有关;ve为废气的体积流速.

　　式中，R为气体常数;T。为排气温度，与发动机负荷有关;p1为排气管的压力;me为废气的质量流速.