瞬態(tài)工況對(duì)內(nèi)燃機(jī)燃燒噪聲影響機(jī)理的研究基本信息

內(nèi)燃機(jī)在瞬態(tài)加速時(shí)的噪聲比同負(fù)荷、同轉(zhuǎn)速的穩(wěn)態(tài)工況高幾個(gè)分貝。本研究以直噴式柴油機(jī)為對(duì)象，建立燃燒噪聲的二級(jí)影響模型，從瞬態(tài)工況對(duì)燃燒過程氣體動(dòng)力載荷、高頻壓力震蕩等方面的影響入手，定量揭示瞬態(tài)工況對(duì)燃燒噪聲的影響機(jī)理。本項(xiàng)目以燃燒學(xué)、空氣動(dòng)力學(xué)、聲學(xué)理論為指導(dǎo)，為低噪聲燃燒過程優(yōu)化和內(nèi)燃機(jī)降噪技術(shù)提供了新理論和技術(shù)。

首先建立完善的汽油機(jī)加速瞬態(tài)工況動(dòng)態(tài)模型，包括進(jìn)排氣特征模型、油膜蒸發(fā)模型等。然后模擬汽油機(jī)實(shí)際工作時(shí)的加速狀態(tài)，對(duì)其燃燒特性進(jìn)行試驗(yàn)研究。研究汽油機(jī)加速瞬態(tài)工況下的運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)及其變化率與燃燒參數(shù)的關(guān)系；探討燃燒參數(shù)的瞬態(tài)特性；研究汽油機(jī)加速瞬態(tài)工況下的進(jìn)氣、噴油及放熱的動(dòng)態(tài)響應(yīng)；研究汽油機(jī)加速瞬態(tài)工況下排放指標(biāo)的最敏感參數(shù)（空燃比）的變化規(guī)律以及油膜變化對(duì)其影響規(guī)律。最后針對(duì)實(shí)際瞬態(tài)空燃比控制過程中，氧傳感器存在傳輸時(shí)滯，常規(guī)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)收斂速度慢，無法適用于實(shí)時(shí)性要求極高的瞬態(tài)空燃比控制等問題，設(shè)計(jì)基于混沌優(yōu)化的復(fù)合自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器優(yōu)化汽油機(jī)加速瞬態(tài)空燃比，進(jìn)而研究汽油機(jī)加速瞬態(tài)工況下的燃燒規(guī)律，證實(shí)其控制方法的有效性。該項(xiàng)目旨在為尋找汽油機(jī)加速瞬態(tài)燃燒規(guī)律、優(yōu)化瞬態(tài)空燃比和降低排放奠定理論基礎(chǔ)，為提高汽油機(jī)燃油利用率，降低排放量提供新的原理和方法，具有較大的理論意義和實(shí)用價(jià)值。

汽車在實(shí)際使用中，發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)常處于怠速、起動(dòng)、加速和減速等瞬態(tài)工況，造成的環(huán)境污染更加嚴(yán)重。為滿足日益嚴(yán)格的汽車排放法規(guī)，空燃比必須控制在三效催化器最有效的區(qū)域內(nèi)。在瞬態(tài)工況下，由于節(jié)氣門突變、氧傳感器傳輸延遲時(shí)間等諸多因素的存在使得空燃比控制出現(xiàn)偏差，從而大大影響三效催化轉(zhuǎn)化效率。 本項(xiàng)目主要針對(duì)進(jìn)氣道多點(diǎn)噴射汽油機(jī)瞬態(tài)工況下空燃比的波動(dòng)進(jìn)行研究，構(gòu)建了發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣子模型、油膜動(dòng)態(tài)子模型及動(dòng)力輸出子模型，進(jìn)而形成完整的空燃比均值模型；并且該均值模型是非線性模型，具有精度高、表達(dá)式簡(jiǎn)單，能夠適應(yīng)空燃比控制過程的實(shí)時(shí)性要求。在進(jìn)氣子模型中，本項(xiàng)目采用混沌優(yōu)化RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)進(jìn)氣流量進(jìn)行預(yù)測(cè)，將進(jìn)氣流量預(yù)測(cè)模型引入到瞬態(tài)工況空燃比反饋控制策略中有利于提高控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。對(duì)瞬態(tài)工況油膜動(dòng)態(tài)效應(yīng)進(jìn)行了詳細(xì)分析，提出了汽油機(jī)瞬態(tài)工況油膜參數(shù)的混沌徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識(shí)模型，并對(duì)油膜模型參數(shù)進(jìn)行在線辨識(shí)；有效地提高了油膜參數(shù)辨識(shí)精確度，為汽油機(jī)瞬態(tài)工況精確地油膜補(bǔ)償提供了有力的根據(jù)。分析空燃比偏差產(chǎn)生的原因，并且提出了基于油膜參數(shù)辨識(shí)模型的燃油動(dòng)態(tài)補(bǔ)償模型，有效地解決了油膜濕壁效應(yīng)引起的瞬態(tài)空燃比偏差難題，為提高瞬態(tài)空燃比控制的精確度奠定了扎實(shí)的基礎(chǔ)。最后針對(duì)實(shí)際瞬態(tài)空燃比控制過程中，氧傳感器存在傳輸時(shí)滯，常規(guī)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)收斂速度慢，無法適用于實(shí)時(shí)性要求極高的瞬態(tài)空燃比控制等問題，設(shè)計(jì)了基于非線性組合預(yù)測(cè)模型的混沌優(yōu)化復(fù)合自適應(yīng)反饋控制器，有效地提高控制系統(tǒng)的自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)性，解決了氧傳感器反饋信號(hào)存在延時(shí)等諸多的問題，減少了汽油機(jī)電控系統(tǒng)開發(fā)過程中標(biāo)定試驗(yàn)的工作量，提高了汽油機(jī)瞬態(tài)空燃比控制的精確度、實(shí)時(shí)性及魯棒性，使反饋控制策略成功地應(yīng)用于瞬態(tài)空燃比控制中。 本項(xiàng)目采用了試驗(yàn)仿真與臺(tái)架試驗(yàn)驗(yàn)證的方法對(duì)本控制策略進(jìn)行有效地驗(yàn)證；試驗(yàn)結(jié)果表明了本項(xiàng)目建立的空燃比控制模型具有較高的精確度且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能夠滿足空燃比實(shí)時(shí)控制的要求。為提高汽油機(jī)燃油利用率，降低排放量提供新的原理和方法，具有較大的理論意義和實(shí)用價(jià)值。