汽油發(fā)動機電控怠速系統(tǒng)的分析與控制畢業(yè)論文

1、摘 要近年來，隨著生活水平的提高、環(huán)境的惡化，對汽車經(jīng)濟性排放性、以及舒適性方面的要求已經(jīng)到了傳統(tǒng)發(fā)動機難以勝任的地步。同時電子技術(shù)迅速發(fā)展，采用發(fā)動機電子控制系統(tǒng)是滿足上述要求的最佳選擇。發(fā)動機電子控制主要包括噴油控制、點火控制以及怠速控制等。一個典型的發(fā)動機控制系統(tǒng)由三部分組成：傳感器、電控單元和執(zhí)行器傳感器。將采集到的發(fā)動機熱力學(xué)參數(shù)和機械參數(shù)轉(zhuǎn)換為電信號傳送到ecu；ecu綜合分析各種參數(shù)，決定發(fā)動機運行工況，然后送出控制信號到執(zhí)行器，從而改變或保持發(fā)動機運行工況。怠速工況的控制主要是ecu根據(jù)采集到的節(jié)氣門tp、轉(zhuǎn)速、水溫以及車速等決定處于何種怠速工況，然后輸出怠速空氣量信號到怠速執(zhí)

2、行器。本文對電控系統(tǒng)的三大部分進(jìn)行了比較詳細(xì)的介紹，并以發(fā)動機電控系統(tǒng)對發(fā)動機管理系統(tǒng)的基本原理進(jìn)行討論。本文的重點是怠速工況的控制對不同怠速工況下的控制策略進(jìn)行了討論，怠速工況包括：起動暖機、急減速失速保護(hù)以及突加載荷等，同時由于采用電控，可以根據(jù)需要隨意控制點火提前角，噴油量，這都是傳統(tǒng)發(fā)動機系統(tǒng)所不能及的。由于怠速控制是一個非線性、時變性的系統(tǒng)，難以建立數(shù)學(xué)模型，隨著控制理論的發(fā)展，國內(nèi)外很多專家學(xué)者都在研究怠速的模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、自適應(yīng)控制以及把多種控制方式柔和一起的復(fù)合控制，相信怠速控制會使得汽車越來越“聰明”、更舒適。本文也對怠速的智能控制進(jìn)行了討論，都是很膚淺的通過本文對發(fā)

3、動機怠速控制系統(tǒng)的分析和研究使我們對電控怠速系統(tǒng)與了更深入透徹的理解。關(guān)鍵詞：發(fā)動機管理系統(tǒng); 怠速控制; 電子控制; 智能控制abstractwith the improvement of the living standard deterioration of the environment recently traditional engine is beyond the requisitions on high economic, best emission and comfortableness. at the same time, electronic control techno

4、logy is developing rapidly; its the best choice of satisfying above-mentioned requests to adopt the electronic control system of the vehicle engine. electronic control of the vehicle engine includes electronic fuel injection, electronic spark control and idle speed control.a typical engine control s

5、ystem consists of three parts: sensors electronic control unit (ecu) and executors. sensors transform sampled engine mechanical and thermodynamics parameters to electronic signals to transfer to ecu; ecu analyses various kinds of parameters synthetically determines engines operating conditions, and

6、then sends control signals to executors for changing or holding engines operating conditions. idle speed control determines current idle conditions according to throttle position (tp) rotational speed engine coolant temperature and speed, etc. then output idle air flow signal to idle executor.this p

7、aper specifies three major parts of engine management system(ems) and discusses the emss principle according to m1. it also analyses discrete digital filtering and polling program. this dissertation focuses on idle speed control including control strategies of various idle conditions. idle speed con

8、ditions include start warm-up quick deceleration non-speed protection and quick load; meanwhile we can controls esa and injection pulse because of electronic control which isnt realized by traditional engine system.because idle speed control system is non-linear time variant system which is difficul

9、t to set up model mathematics with the development of control theory domestic and international experts and scholars study idle speed fuzzy control neutral network control adaptive control and compound control of many control methods. its believed that it will make the automobile cleverer and clever

10、er more comfortable. this paper has discussed the intellectual idle speed control but all very superficial.from analysis and studies of idle speed control it make us unable understand electronic idle speed control system thoroughly. hope that it will help to our countrys independent development in t

11、he field of automotive electronics. keywords: engine management system (ems); idle speed control; electronic control; intellectual control 目錄1 緒論71.1發(fā)動機電控系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢71.2國內(nèi)外汽油機電控的研究及發(fā)展?fàn)顩r81.3發(fā)動機點火系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢91.4國內(nèi)外汽油噴射的研究發(fā)展?fàn)顩r101.5發(fā)動機機怠速控制發(fā)展?fàn)顩r121.6電控汽車發(fā)動機故障診斷技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢131.7本課題研究的目的和意義151.8本課題主要研究工作及內(nèi)容182

12、 電控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及功能212.1電控系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)212.1.1 各類傳感器的簡單介紹及主要作用222.1.2 曲軸位置傳感器232.1.3 進(jìn)氣歧管絕對壓力傳感器242.1.4空氣流量傳感器252.1.5 冷卻水溫度傳感器262.1.6 進(jìn)氣溫度傳感器272.1.7節(jié)氣門位置傳感器282.1.8爆震傳感器282.2電子控制單元292.3執(zhí)行器312.3.1噴油器312.3.2 點火線圈322.3.3怠速旁通閥332.3.4 燃油泵352.4 傳感器及執(zhí)行器特性的標(biāo)定352.4.1進(jìn)氣歧管壓力傳感器352.4.2冷卻水溫度傳感器362.4.3 節(jié)氣門位置傳感器362.4.4 氧傳感器362.4

13、.5 怠速旁通閥373 怠速的開閉環(huán)的控制383.1怠速節(jié)氣門裝置383.3不同工況下的怠速控制策略413.3.1 起動和暖機狀況413.3.2 起步工況423.3.3減速工況和過熱保護(hù)423.3.4怠速旁通閥的自校正433.3.5怠速閉環(huán)控制433.3.6怠速時點火與空燃比控制443.3.7 閉環(huán)控制時其他因數(shù)的控制454 怠速系統(tǒng)模糊控制474.1模糊控制的組成及原理474.2動機怠速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型484.3 模糊控制的規(guī)則來源504.4 對模糊控制方式分析與意見515 全文總結(jié)52致謝52參考文獻(xiàn)53 1 緒論1.1發(fā)動機電控系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢人類在社會生產(chǎn)力極大提高和經(jīng)濟規(guī)?？涨皵U大

14、的同時，全球資源短缺、環(huán)境污染和生態(tài)破壞的積累，己經(jīng)對社會經(jīng)濟的發(fā)展和人類自身生存構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅。在這種形勢下，人類不得不重新審視自己的社會經(jīng)濟行為模式，以探索新的發(fā)展戰(zhàn)略。作為現(xiàn)代文明的汽車同樣受到了如何持續(xù)發(fā)展的挑戰(zhàn)，全世界的汽車工業(yè)都加快了探索汽車工業(yè)與環(huán)境、社會協(xié)調(diào)發(fā)展道路的步伐，汽車與環(huán)境的相容性研究以成為汽車發(fā)展的主題之一。20世紀(jì)70年代初的石油危機向人類提出需要節(jié)能的警告。同時降低發(fā)動機的排放、噪聲等保護(hù)人類生存環(huán)境的呼聲也日益高漲。近二十年來，隨著計算機和電子技術(shù)的發(fā)展，采用電子技術(shù)以成為解決汽車質(zhì)量與性能諸多問題的最佳方案，電子技術(shù)在滿足發(fā)動機排放法規(guī)、進(jìn)一步提高燃油經(jīng)濟

15、性、提高安全駕駛性能等社會要求的背景下，從80年代初開始，先后被各大汽車生產(chǎn)廠用來控制噴油定時和噴油量。到目前為止己經(jīng)歷三代變化，在解決排放方面起到了不可替代的作用。發(fā)動機的控制已由早期的模擬裝置發(fā)展成為微機控制的數(shù)字控制系統(tǒng)，并且已經(jīng)由單一的噴油、點火控制發(fā)展到影響發(fā)動機性能的方方面面，現(xiàn)代發(fā)動機的電控系統(tǒng)不僅控制發(fā)動機的點火和噴油，而且發(fā)展到怠速控制(isc)系統(tǒng)、排氣再循環(huán)(egr)電控系統(tǒng)、增壓電控系統(tǒng)、故障自診斷系統(tǒng)、故障保險系統(tǒng)及故障備用控制系統(tǒng)、燃油蒸發(fā)電控系統(tǒng)、曲軸箱強制通風(fēng)電控系統(tǒng)、二次空氣噴射系統(tǒng)等。在控制策略和理論方面，已由過去的簡單的開環(huán)控制發(fā)展到閉環(huán)反饋控制，在一些子

16、系統(tǒng)中甚至已經(jīng)使用模糊控制，由傳統(tǒng)的pid調(diào)節(jié)控制發(fā)展為自適應(yīng)學(xué)習(xí)控制。而且電控系統(tǒng)不斷向集成化、智能化發(fā)展，其控制精度越來越高;控制范圍越來越廣。例如，在汽車傳動系統(tǒng)上應(yīng)用了電控變速器，實現(xiàn)了變速器換檔的最佳控制，與發(fā)動機運行工況得到最佳的匹配，以降低油耗;此外在汽車的防抱死制動系統(tǒng)(abs)、安全氣囊、信息顯示系統(tǒng)、空調(diào)以及在汽車導(dǎo)航系統(tǒng)中電控技術(shù)都得到了越來越廣泛的應(yīng)用?？刂乒δ芘c控制項目的擴展，微機控制的智能化程度也越來越高，其控制單元(eclt)己從普通的8位機逐步發(fā)展到16位，32位，甚至64位微機已逐步使用，而且，不僅有通用型微機和單片機，專用的汽車微機也己研制出來，并使用64k

17、字節(jié)的大容量的epr洲存儲器，同時微機的時鐘節(jié)拍頻率也進(jìn)一步高速化，由6mhz發(fā)展到12mhz、ismhz。而且更高，當(dāng)前ecu的發(fā)展總趨勢是從單系統(tǒng)單機控制向多系統(tǒng)集中控制過渡。不久以后，汽車電控系統(tǒng)將采用計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，把發(fā)動機電控系統(tǒng)、車身電控系統(tǒng)、底盤電控系統(tǒng)及信息與通訊系統(tǒng)等各系統(tǒng)的ecu相連接，形成機內(nèi)分布式計算機網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)汽車電子綜合控制，其控制的實時性和精確性不斷提高。1.2國內(nèi)外汽油機電控的研究及發(fā)展?fàn)顩r電子控制發(fā)動機始于60年代中期，由于這項新技術(shù)給整個汽車工業(yè)帶來了巨大的生命力，因此在短短的時間里獲得了迅速的普及和發(fā)展。美、日等國汽車發(fā)動機電子控制的發(fā)展，都是基于汽車廢氣

18、排放標(biāo)準(zhǔn)的不斷強化及半導(dǎo)體工業(yè)的迅猛發(fā)展。由于化油器式發(fā)動機難以滿足嚴(yán)格的排放法規(guī)要求，使汽車企業(yè)把主要精力投入到研究和開發(fā)發(fā)動機電子控制系統(tǒng);電子工業(yè)的發(fā)展，又為發(fā)動機電控系統(tǒng)提供了高精度、大容量的存儲器、傳感器、驅(qū)動器以及各種控制元件，正是這兩方面因素大大推動了電子技術(shù)在發(fā)動機上的推廣應(yīng)用。自從1977年美國通用汽車公司將其自行研制成功的musar微處理機點火控制系統(tǒng)作為正式產(chǎn)品用于汽車上后，各種微機控制系統(tǒng)便陸續(xù)裝于使用。時至今日，微機控制系統(tǒng)以作為現(xiàn)代汽油機的一個重要組成部分。近年來，對于微機控制方面的研究工作主要集中在兩個方面，即對控制系統(tǒng)功能的擴充和探索新的控制方法。隨著電子技術(shù)的

19、發(fā)展，汽車發(fā)動機控制趨于集成化，一種是在一個大容量的微機中進(jìn)行全部的集中控制，另一種是在控制系統(tǒng)中裝多個微機，進(jìn)行分類處理。微處理器必須輸入輸出多個信號，而且為了保證控制精度，控制策略日趨復(fù)雜，高性能、高速、存儲容量大，能平行處理多個任務(wù)，對操作系統(tǒng)進(jìn)行嚴(yán)格軟件管理的微處理器是汽車電子技術(shù)發(fā)展的首要因素。90年代后期與90年代初期相比，相同尺寸的芯片效率提高了4倍，單片機在功能方面將更多滿足汽車發(fā)展的需要。電控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和電控制動系統(tǒng)將被安裝在未來的汽車底盤系統(tǒng)上。全液壓動力轉(zhuǎn)向?qū)⒈浑妱虞o助動力和電控動力轉(zhuǎn)向所代替。無凸輪軸發(fā)動機和起動機一發(fā)電機集成系統(tǒng)將被用于未來汽車上。在擴充控制功能的同時，

20、許多研究人員也在積極地研究新的控制方法，試圖使發(fā)動機的控制更為精確和合理，m.d.lenshner等人利用發(fā)動機轉(zhuǎn)速的波動量作為衡量燃燒過程穩(wěn)定性的依據(jù)，進(jìn)行空然比的控制使發(fā)動機處于稀限運轉(zhuǎn)。研制成的稀限控制器稱在不改變汽車使用性能的情況下，使燃料經(jīng)濟性得到改善。美國purdue大學(xué)的wp.mihel。等人進(jìn)一步探討了用轉(zhuǎn)速測量發(fā)動機處于穩(wěn)定性的方法，提出了穩(wěn)定性指標(biāo)，在此基礎(chǔ)上，研制了怠速控制系統(tǒng)工況自適應(yīng)系統(tǒng)，使怠速轉(zhuǎn)速處于發(fā)動機穩(wěn)定工作的低限川。由于缸內(nèi)壓力能夠反映出燃燒的狀態(tài)，人們試圖用此作為反饋信號對發(fā)動機進(jìn)行控制，利用缸內(nèi)最大壓力出現(xiàn)的時刻控制點火提前角，以獲得最大扭矩，并用壓力信

21、號波形監(jiān)測爆震以對其進(jìn)行控制。hata和asano通過試驗研究了循環(huán)壓力信號變化與空然比的關(guān)系，證明可用缸內(nèi)壓力信號評價發(fā)動機燃燒的穩(wěn)定性，用以作為稀燃混合比控制的反饋信號。應(yīng)用現(xiàn)代控制理論對發(fā)動機進(jìn)行控制的研究工作是從建立發(fā)動機動態(tài)數(shù)學(xué)模型開始的，tohnltakahashi等人利用系統(tǒng)辨識的方法建立汽油機怠速工況的狀態(tài)空間數(shù)學(xué)模型。此外，首田容之和片柴秀昭也在發(fā)動機上進(jìn)行了線性二次型lq(linea:quadrati。)控制理論的研究，這些研寬工作僅在特定工況點證明了控制理論應(yīng)用的可能性。國內(nèi)對車用汽油機微機控制的研究工作起步較晚，目前仍處于單項控制系統(tǒng)的研究階段，距國外研究水平尚存在一定

22、的距離。1.3發(fā)動機點火系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢電子控制的點火系統(tǒng)是隨著電子技術(shù)的進(jìn)步而發(fā)展起來的一門新技術(shù)，也是汽車電子化的必然趨勢。隨著電控燃油噴射（efi）系統(tǒng)的出現(xiàn)和發(fā)展，點火控制系統(tǒng)也開始采用電控點火裝置（esa）。點火控制隨著電子工業(yè)的發(fā)展也經(jīng)歷了磁電機點火系統(tǒng)、傳統(tǒng)觸點點火系統(tǒng)、晶體管輔助點火系統(tǒng)、普通電子式點火系統(tǒng)和微機控制式點火系統(tǒng)的發(fā)展過程。首先它經(jīng)歷了從有觸點點火系統(tǒng)到目前普遍使用的無觸點點火系統(tǒng)的歷史性技術(shù)革新，因為在有觸點點火系統(tǒng)中，其觸點因機油污損或磨損等原因常引起觸點接觸不良和導(dǎo)電困難等故障，可靠性差，所以需要進(jìn)行經(jīng)常性的檢查和保養(yǎng)，到了使用周期后應(yīng)該更換新品，十分不

23、便。這無疑也制約著汽車無故障里程數(shù)的提高。因此傳統(tǒng)觸點式點火系統(tǒng)已不能適應(yīng)現(xiàn)代發(fā)動機向高速、大動力化和清潔發(fā)展的要求。無觸點點火系統(tǒng)則克服了這個缺點，它是通過觸發(fā)線圈獲取的觸發(fā)電流來控制晶體管或可控硅的動作，從而切斷點火線圈的初級電流，無觸點點火系統(tǒng)無需保養(yǎng)，成本不高，技術(shù)上也不復(fù)雜，所以很快被推廣使用。無觸點點火系統(tǒng)的出現(xiàn)是汽油機點火系統(tǒng)的一次革新，隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，它必然會被性能更優(yōu)的點火系統(tǒng)替代。在帶普通分電器式的系統(tǒng)中，由于仍采用機械式離心和真空提前機構(gòu)，不能實現(xiàn)對點火時刻的精確控制，這類控制系統(tǒng)被稱為普通控制系統(tǒng)。而采用電控點火裝置的控制系統(tǒng)中，去掉了分電器的機械式離心和真空提前機

24、構(gòu)，甚至去掉了分電器，其功能完全由電控點火裝置來承擔(dān)。由于普通電子點火系對點火時刻的控制與傳統(tǒng)點火系一樣，主要靠在分電器上安裝的離心式和真空式機械調(diào)節(jié)裝置來完成，這兩種裝置受其機械結(jié)構(gòu)及性能的限制，調(diào)節(jié)能力有限，難以滿足現(xiàn)代汽車對正時點火的要求。要實現(xiàn)點火時刻的精確控制，就必須快速測試汽車工況下的大量信息，并即時處理后，輸出相應(yīng)的控制信號驅(qū)動執(zhí)行器實現(xiàn)最佳時刻點火，顯然這只有采用微機點火系統(tǒng)。80年代后，隨著微機工作可靠性的提高和成本大幅度下降，國外各大汽車公司在高、中檔轎車上紛紛引入微機控制技術(shù)，并由單獨控制系統(tǒng)發(fā)展成為集中控制系統(tǒng)。引入微機控制點火系統(tǒng)后，使得點火正時控制、通電時間控制、爆

25、燃防止控制等都能達(dá)到比較理想的精度。因為用微機可考慮更多的對點火提前角影響的因素，使發(fā)動機在各種工況下均能達(dá)到最佳點火時刻，從而提高發(fā)動機的動力性、經(jīng)濟性、改善排放指標(biāo)，并實現(xiàn)點火提前角控制、通電時間控制和爆震控制。因為汽車發(fā)動機點火時刻的精確控制對發(fā)動機功率、油耗、排放污染、爆燃及運行的穩(wěn)定性等都會產(chǎn)生較大的影響，顯然對點火實現(xiàn)優(yōu)化控制的微機控制是今后電子點火系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。由此可見，隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，汽油機點火系統(tǒng)的技術(shù)水平將得到很大的提高。1.4國內(nèi)外汽油噴射的研究發(fā)展?fàn)顩r30年代初，德國空軍研究所和bosch公司開始在航空發(fā)動機上進(jìn)行汽油噴射的研究工作的，到第二次世界大戰(zhàn)后期，汽

26、油噴射裝置以用于軍用飛機發(fā)動機上。軍用飛機不大考慮燃油消耗率等問題，而是由于浮子室化油器不適應(yīng)飛機的發(fā)動機上戰(zhàn)斗姿勢的要求，或者要排除化油器結(jié)冰的故障，故用汽油噴射取而代之。初期的工作是從直接采用柴油機的油泵、油嘴開始，考察汽油噴射的效果，試驗結(jié)果表明，采用汽油噴射，可同時使發(fā)動機的動力性和燃料的經(jīng)濟性得到改善，之后，對油泵嘴的最佳形式、調(diào)節(jié)系統(tǒng)和混合氣的形成方式以及在為實現(xiàn)汽油噴射的最大效果而在發(fā)動機上所采取的改變等方面進(jìn)行了大量工作，最終使其在航空發(fā)動機上得到應(yīng)用。航空發(fā)動機采用汽油噴射所取得的成績和良好效果，自然引起在汽車發(fā)動機上進(jìn)行這項研究工作的興趣，但由于成本昂貴很難采用。在對功率及

27、過渡響應(yīng)性方面要求很高的賽車上，汽油噴射系統(tǒng)首次實用化。研究工作首先從二沖程發(fā)動機開始，由于汽油噴射是直接將燃料噴射到汽缸內(nèi)，可避免排氣時的燃料損失，因此可使發(fā)動機燃料經(jīng)濟性得到大幅度提高。經(jīng)過長期不懈努力，在50年代初，首先由ooliath和gutbrod兩個公司，在二沖程2缸機采用汽油噴射裝置，使系統(tǒng)在民用汽車上得到應(yīng)用。在四沖程汽車發(fā)動機應(yīng)用汽油噴射困難較大，因為在四沖程發(fā)動機上采用汽油噴射系統(tǒng)不能獲得二沖程發(fā)動機那樣大的節(jié)油效果，以彌補系統(tǒng)造價太高的缺點，因此，只在少數(shù)賽車上得到應(yīng)用。在此期間所研制出的汽油噴射系統(tǒng)的工作原理和結(jié)構(gòu)與柴油機大體相同，即由柱塞式高壓油泵將燃料通過噴嘴噴入汽

28、缸內(nèi)，不同之處是因為汽油機負(fù)荷是量調(diào)節(jié)，所以在系統(tǒng)中增加了一套調(diào)節(jié)裝置，根據(jù)進(jìn)氣管內(nèi)壓力自動調(diào)節(jié)供油量。由此以前所做的工作以證明，汽油噴射對改善發(fā)動機性能具有無可置疑的作用，但是，由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高而難于得到廣泛的應(yīng)用。因此，對其進(jìn)行簡化即成為進(jìn)一步研究的主要方向。在這種情況下，進(jìn)氣管噴射方式便應(yīng)用而生，采用這種方式，可大大降低噴射是所必須的壓力簡化了噴射系統(tǒng)部件的結(jié)構(gòu)和制造工藝，并能獲得與缸內(nèi)噴射相同的噴射效果。50年代末以來，汽油噴射系統(tǒng)基本都采用這種方式，缸內(nèi)噴射方式除特殊需要(如分層燃燒)以外不再采用。bendix公司在1957年研制出電子控制汽油噴射系統(tǒng)t21，此系統(tǒng)與以往的機械

29、噴射系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上有很大的差別，它由電動油泵、電磁閥噴油器、一系列傳感器(進(jìn)氣壓力、冷卻水溫、大氣壓力、節(jié)流閥位置等)和電子控制裝置組成。混合氣的調(diào)節(jié)靠改變噴油器的噴射時間來調(diào)節(jié)，電子控制裝置將傳感器信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的噴油脈沖寬度，然后將脈沖信號放大，驅(qū)動噴油器線圈，在線圈磁力作用下，使油閥開啟，于是燃料就噴入進(jìn)氣管中。此系統(tǒng)具有兩個突出優(yōu)點:其一，由于采用的電動油泵不需要發(fā)動機驅(qū)動，因此，不必像機械泵那樣要求對發(fā)動機結(jié)構(gòu)進(jìn)行改動;其二，供油控制精度高，克服了機械噴射因運動部件慣性磨損造成的供油誤差。bosch公司與1962年開始進(jìn)行電控汽油噴射系統(tǒng)的研究，與5年后發(fā)表了研究成果d-jetroni

30、。噴射系統(tǒng)如。此系統(tǒng)利用速度一密度法控制空燃比，由于進(jìn)氣量是通過測得的進(jìn)氣壓力、溫度和轉(zhuǎn)速間接計算得到，因此難于滿足同期為降低發(fā)動機排放污染對空燃比精確控制的要求，因此，bosch公司在此后又開發(fā)出兩種直接利用傳感器檢測進(jìn)氣量的質(zhì)量流量式汽油噴射系統(tǒng)，即機械式連續(xù)噴射系統(tǒng)k-jetroni。電控汽油噴射系統(tǒng)和電控間歇式噴射的l-jetronic電控汽油噴射系統(tǒng)。使空燃比控制精度得到提高。從70年代以來，電控汽油噴射技術(shù)伴隨排放法規(guī)的強化和電子技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展，氧傳感器和三元催化器實現(xiàn)了對空燃比的精確控制;出現(xiàn)了獨立噴射方式的稀燃系統(tǒng);控制實現(xiàn)微機化等等。為了降低汽油噴射系統(tǒng)裝置的造價，在80年

31、代初，研制出單點噴射系統(tǒng)spi(single point坷eetion)，如ford公司的中央燃油單點噴射裝置cfi(centeral fuel injeetion)、通用公司的節(jié)氣門體噴射系統(tǒng)tbi(thlottle body xnjeetion)和boseh公司的mon-jetronic等這種系統(tǒng)在價格和性能上介于多點噴射和化油器之間，被稱作為從化油器向多點噴射過渡的中間產(chǎn)物。80年代末，對噴油器進(jìn)行了大量的研究工作，包括防積炭、熱燃料輸送、計量準(zhǔn)確性、噴霧形狀和霧化性等方面，使噴油器的性能得到不斷的改善。國內(nèi)從50年代初開始有少數(shù)單位進(jìn)行汽油噴射的研制工作，如北京汽車廠研制的301型汽油

32、噴射裝置和上海內(nèi)燃機研究所研制的ctp型汽油噴射系統(tǒng)分別裝入了發(fā)動機進(jìn)行了試驗，取得了一定的效果。這兩種汽油噴射系統(tǒng)都是機械式，近年來，國內(nèi)一些單位的電控汽油噴射研究工作也取得了一定的研究成果。1.5發(fā)動機機怠速控制發(fā)展?fàn)顩r汽車的運行復(fù)雜，工況變化頻繁，若在交通擁擠，車輛眾多城市中行駛時，汽車經(jīng)常處于怠速工況，燃油約有30%消耗于此工況。怠速轉(zhuǎn)速越低，廢氣的稀釋作用越明顯，所以要提供濃的混合氣，這會使co和hc的排放濃度增加。提高怠速轉(zhuǎn)速對減少co和hc的排放是有利的。怠速從700/min提高到800/min，co排放量下降10%，排放量下降15%。因此汽油機怠速控制的目標(biāo)應(yīng)是在盡可能低的co

33、和hc的排放量下，保持怠速工況在較低的轉(zhuǎn)速下運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。電控汽油機在怠速工況時除了將怠速轉(zhuǎn)速適當(dāng)提高以降低co和hc的排放，還可以通過怠速旁通空氣量孔與噴油的匹配將轉(zhuǎn)速控制在一個比較穩(wěn)定的水平上，這樣控制的彈性很大，可以適應(yīng)復(fù)雜的外界環(huán)境。通常情況下，汽油機轉(zhuǎn)速越低，則單位時間燃料消耗量就越小。同時轉(zhuǎn)速太低發(fā)電機充電能力下降，而蓄電池電壓下降到一定的限度后，會影響整個電控系統(tǒng)的工作，波動性明顯七升，該自適應(yīng)系統(tǒng)在相互矛盾的一系列因素中，在不影響怠速質(zhì)量和排放水平的前提下，使怠速的工作點設(shè)置在汽油機可接受的最大波動性的轉(zhuǎn)速來完成這一目標(biāo)。nissan公司研制的怠速控制系統(tǒng)具有較高的響應(yīng)性，此系統(tǒng)用

34、線性規(guī)劃原理建立了動態(tài)數(shù)學(xué)模型，調(diào)節(jié)空氣調(diào)節(jié)閥即可控制旁通空氣量。此系統(tǒng)中，怠速轉(zhuǎn)速在節(jié)省燃料的前提下，滿足外界附件變化對汽油機的要求。如空調(diào)器接通時汽油機轉(zhuǎn)速由650r/min上升到800r/min，而關(guān)閉空調(diào)器時，轉(zhuǎn)速又回到650r/min。bosch公司motronic一九噴射系統(tǒng)的怠速控制是當(dāng)前怠速控制方法中比較典型的方法。一個旋轉(zhuǎn)滑式怠速調(diào)節(jié)器打開通往節(jié)流閥的旁通截面。根據(jù)此調(diào)整器控制位置的不同，產(chǎn)生一定的開啟截面。由于空氣流量計的測量值包括了此附加空氣量，噴油量也作相應(yīng)變化，怠速空氣調(diào)節(jié)裝置極有效地穩(wěn)定了轉(zhuǎn)速。它還可以降低怠速轉(zhuǎn)速，從而減少燃油消耗量。八十年代中期，美國purdue

35、大學(xué)的ermhlie等人研制了怠速自適應(yīng)控制系統(tǒng)，通過對波動性指數(shù)的控制，使汽油機處于穩(wěn)定工作的極限，該系統(tǒng)仍以轉(zhuǎn)速為控制對象，能不斷地識別最佳的轉(zhuǎn)速工作點，而這些點是由汽油機曲軸轉(zhuǎn)速（燃料經(jīng)濟性）和轉(zhuǎn)速波動性（怠速質(zhì)量）來決定的。近年來，國內(nèi)外學(xué)者對怠速控制系統(tǒng)也進(jìn)行了大量的研究工作，并取得了一系列可喜的成果。1.6電控汽車發(fā)動機故障診斷技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢隨著汽車用途的日益廣泛、使用量的急劇增加，以及其結(jié)構(gòu)和技術(shù)的不斷進(jìn)步，使得汽車故障診斷技術(shù)必須改變原始的檢測方法，以新的檢測診斷技術(shù)和方法來保證汽車運行的安全、節(jié)能，降低車輛排放和噪聲，減少運行和維修成本，以延長其經(jīng)濟使用壽命。為了改變和

36、突破汽車故障診斷以經(jīng)驗和技藝為主的傳統(tǒng)觀點，以現(xiàn)代故障診斷理論和技術(shù)為基礎(chǔ)，建立科學(xué)、系統(tǒng)、合理、完善的汽車故障診斷理論及其體系，己成為目前汽車故障診斷的必然要求和技術(shù)發(fā)展的必然趨勢，能跟蹤和掌握汽車領(lǐng)域高新技術(shù)的智能故障診斷理論和方法的研究具有十分重要的實際意義和非常廣泛的應(yīng)用前景。汽車故障診斷技術(shù)的發(fā)展大致經(jīng)歷了三個階段：人工檢驗階段、運用簡單的儀器儀表進(jìn)行檢驗的階段和利用專門的設(shè)備進(jìn)行綜合診斷階段自80年代以來，人們將專家系統(tǒng)引入汽車故障診斷領(lǐng)域，使汽車故障診斷理論和技術(shù)發(fā)生了根本性的變革。但是傳統(tǒng)的基于規(guī)則的專家系統(tǒng)存在著諸如知識獲取瓶頸，不具備聯(lián)想和自學(xué)習(xí)功能，組合爆炸，無窮遞歸等難

37、于解決的問題?；谀：窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)的汽車發(fā)動機智能故障診斷系統(tǒng)用模糊隸屬函數(shù)來描述各故障現(xiàn)象，用神經(jīng)元及其連接權(quán)值的分布表示故障的分布，用特定的學(xué)習(xí)算法從訓(xùn)練范例中獲取知識，系統(tǒng)推理機制不同于傳統(tǒng)專家系統(tǒng)的if.then形式的知識匹配推理，只需要完成一組數(shù)值計算，因此一定程度上克服了傳統(tǒng)的基于規(guī)則的診斷專家系統(tǒng)存在的知識獲取困難、知識存儲容量與系統(tǒng)運行速度的矛盾以及知識的”窄臺效應(yīng)”等問題。故障診斷與知識表示、處理及診斷推理方法密切相關(guān)，同時又與診斷對象領(lǐng)域相關(guān)聯(lián)。就汽車故障診斷而言，汽車零部件多、相關(guān)影響大，故障形式多樣、表現(xiàn)不一，實例來源豐富，知識獲取的壓力大，而且診斷信息不完全度較高，特別是

38、存在許多模糊信息，所以選擇一種適合該領(lǐng)域診斷專家系統(tǒng)的知識表示和推理方法非常重要。汽車的運動性和故障的時發(fā)性，導(dǎo)致異地診斷和遠(yuǎn)程診斷的需求不斷增加，汽車故障診斷由傳統(tǒng)的診斷方式向異地診斷和遠(yuǎn)程診斷方向發(fā)展。特別是方便、快捷的網(wǎng)絡(luò)的普及，通過局域網(wǎng)、因特網(wǎng)來傳輸診斷信息成為一種趨勢，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下的集成汽車故障診斷專家系統(tǒng)成為研究的熱點之一。網(wǎng)絡(luò)診斷系統(tǒng)實現(xiàn)診斷服務(wù)信息的交流和共享，達(dá)成多專家協(xié)同診斷，提高診斷的準(zhǔn)確率和效率。汽車集成診斷集多種診斷功能和技術(shù)于一體，通過隨車診斷和車外診斷的有機結(jié)合，采用故障診斷專家系統(tǒng)多種知識表示和推理方法的集成、專家系統(tǒng)和故障電子信息檢索技術(shù)的集成，以網(wǎng)絡(luò)為傳輸工

39、具，最終形成汽車故障的實時診斷。集成故障診斷專家系統(tǒng)的智能模型主要有兩種：基于實例、規(guī)則與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的集成診斷專家系統(tǒng)和基于模糊邏輯與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的集成診斷專家系統(tǒng)。這兩種模型也是目前人工智能領(lǐng)域的研究熱點。診斷專家系統(tǒng)的集成是知識構(gòu)筑方法的繼承、診斷推理機制的集成，也是診斷模型的集成。在集成模型中，針對診斷對象的結(jié)構(gòu)、功能和知識表述的特點，系統(tǒng)自動選擇合適的診斷模型。靈活的診斷知識表示和處理，適合多種診斷推理方式的需要，也是集成系統(tǒng)的特點。診斷推理機制應(yīng)具有互補性，滿足內(nèi)在機理上的相互融合，避免冗余診斷問題?？傊?，隨著人工智能理論和方法的日益成熟，必將會給汽車發(fā)動機的故障診斷技術(shù)帶來根本性的變革。

40、1.7本課題研究的目的和意義隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，汽車生產(chǎn)量和保有量不斷增長，汽車造成的排氣污染、噪聲以及燃油短缺等問題受到各國政府與社會的關(guān)注，為了保護(hù)環(huán)境、消除公害、節(jié)約能源，國際組織和各國政府制定了各自的汽車法規(guī)，在這些法規(guī)中，排氣和噪聲法規(guī)對汽車的排放作了嚴(yán)格的規(guī)定，這成了推動汽車技術(shù)發(fā)展的動力，90年代后美國從長遠(yuǎn)觀點出發(fā)，提出了21世紀(jì)使用零排放車輛的概念，規(guī)定在2003年要有10%的汽車是零排放車輛，但目前大部分車輛還不能滿足新法規(guī)的要求，為了達(dá)到排放要求，應(yīng)用在汽車上的新技術(shù)會越來越多。我國為適應(yīng)越來越嚴(yán)格的排放法規(guī)，電控汽油發(fā)動機已成為輕型載客汽車的標(biāo)準(zhǔn)動力配置。2008年

41、將在全國實旌機動車污染物國標(biāo)準(zhǔn)（相當(dāng)于歐標(biāo)準(zhǔn)），并制要求安裝車載診斷系統(tǒng)（on board diagnostics，簡稱obd）。我國制定的汽車工業(yè)與技術(shù)發(fā)展規(guī)劃中，均把電控汽油機控制技術(shù)及其故障診斷技術(shù)列為重點研究開發(fā)的項目，在國家重點研究計劃項目中也把汽車電子控制技術(shù)列為優(yōu)先發(fā)展的項目。在現(xiàn)代化社會中，車用汽油機的故障診斷技術(shù)越來越受到重視，如果車用汽油機的某些部位出現(xiàn)故障而未能及時的發(fā)現(xiàn)和排除，其結(jié)果不僅會導(dǎo)致汽油機本身的損壞，甚至可能會造成車毀人亡的嚴(yán)重后果。近年來，我國汽車行業(yè)得到了迅速發(fā)展，配備電控汽油機的各種車型相繼涌現(xiàn)，給人們的，活帶來了極大的方便，但是卻給汽車維修人員帶來了難

42、題，需要不斷地查閱各種手冊和維修資料來分析故障產(chǎn)生的原因，因此研究車用汽油機的智能故障診斷技術(shù)具有實際意義。隨著我國汽車保有量的急劇增加，汽車的安全運行問題越來越突出，加強汽車的安全技術(shù)檢測，成為整個社會有待研究解決的重要課題。作為汽車發(fā)動機電控系統(tǒng)中的重要部分，軟件是實現(xiàn)發(fā)動機控制功能的核心，體現(xiàn)了電控系統(tǒng)科技含量的主要部分，軟件的實現(xiàn)過程是經(jīng)過長時間的經(jīng)驗積累以及大量的研究后得到的。但電控系統(tǒng)的軟件作為系統(tǒng)的核心機密，其保密工作非常嚴(yán)格，因此對于發(fā)動機控制系統(tǒng)的控制策略和控制方式的研究是非常必要的。電控車用汽油發(fā)動機的先進(jìn)控制策略及故障診斷技術(shù)是隨著汽車行業(yè)的發(fā)展而發(fā)展起來的，其意義和作用

43、可歸納為如下幾點：1）開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的發(fā)動機電子控制系統(tǒng)。由于目前國內(nèi)發(fā)動機電控系統(tǒng)大多采用國外的產(chǎn)品或外國技術(shù)，自主設(shè)計的電控系統(tǒng)，僅有少量的在國產(chǎn)汽車上應(yīng)用，所以開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的發(fā)動機電子控制系統(tǒng)不僅可以節(jié)省大量外匯，而且可以有效地促進(jìn)我國汽車工業(yè)的發(fā)展。2）傳統(tǒng)的控制方式已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代汽車電子控制的要求。傳統(tǒng)的系統(tǒng)一般采用靜態(tài)預(yù)定最優(yōu)控制方式和pid控制方法。靜態(tài)預(yù)定最優(yōu)控制方式依據(jù)預(yù)先對汽油機控制參數(shù)進(jìn)行離線優(yōu)化而得的脈譜圖，采用開環(huán)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)對空燃比和點火提前角特性的調(diào)整，根據(jù)實驗結(jié)果，建立汽油機的數(shù)學(xué)模型，由此模型給出汽油機各項性能指標(biāo)與工況及空燃比、點火提前角等控制參

44、數(shù)之間的關(guān)系，然后根據(jù)汽油機性能的要求，確定優(yōu)化準(zhǔn)則，采用一定的優(yōu)化方法，求出各種工況下汽油機各項性能綜合達(dá)到最優(yōu)的空燃比和點火提前角。這種方法的最大特點是控制的實時性強、響應(yīng)速度快。當(dāng)汽油機工況發(fā)生變化時，無需尋優(yōu)調(diào)節(jié)過程，而直接通過查表即可作出決策。然而這種方法需要大量的試驗數(shù)據(jù)，另外從發(fā)動機臺架試驗數(shù)據(jù)中制取的脈譜圖不一定對所有的汽油機控制均最佳。傳統(tǒng)的pid控制方法是一種基于精確數(shù)學(xué)模型的設(shè)計方法，自適應(yīng)能力差，一旦被控對象的工況發(fā)生變化，或?qū)τ诓煌陌l(fā)動機，其控制品質(zhì)將隨之下降。盡管，在傳統(tǒng)的控制策略中，也有自學(xué)習(xí)過程，但它的適應(yīng)范圍很小，且僅使用于穩(wěn)定工況下。但實際上汽油機工作過程

45、具有復(fù)雜的不確定性、時變性和非線性。因此采用傳統(tǒng)的pid控制很難適應(yīng)控制環(huán)境、控制對象的高度復(fù)雜性和高度不確定性，達(dá)不到越來越高的控制要求。3）由于我國石油和天然氣短缺，但煤炭資源比較豐富，使用替代燃料受到國家的鼓勵和支持。目前使用混合燃料（如汽油甲醇，汽油乙醇）的發(fā)動機越來越多，我國東北、河南等地廣泛使用乙醇汽油；而山西、陜西等地正在大力推廣甲醇汽油。汽油摻燒醇類的比例范圍很大，如山西在汽油中摻燒甲醇的比例達(dá)15-40%。由于甲醇、乙醇和汽油的理論空燃比分別為6.4，9和14.7，因此在以醇類混合燃料作為發(fā)動機燃料的控制系統(tǒng)中，目標(biāo)空燃比一般根據(jù)混合燃料的混合比不同而變化，通常甲醇（或乙醇）

46、的比例越高，最佳空燃比越小，也即系統(tǒng)的目標(biāo)空燃比越小。一般情況下，醇類混合燃料的最佳空燃比變化范圍為：6.4-14.7。另外，當(dāng)隨著發(fā)動機設(shè)計技術(shù)的日臻成熟，采用稀薄燃燒（空燃比大于17）技術(shù)的發(fā)動機應(yīng)用將會越來越普遍。因此為了使系統(tǒng)的目標(biāo)空燃比可在所要求的某一范圍內(nèi)靈活設(shè)定，必需研究一種能在某一范圍內(nèi)靈活改變設(shè)定值的控制方法，以滿足當(dāng)前混合燃料在任意混合比下所要求的最佳空燃比和稀薄燃燒技術(shù)。顯然傳統(tǒng)的采用靜態(tài)預(yù)定最優(yōu)控制方式和pid控制方法已難滿足此要求。4）在高科技飛速發(fā)展的今天，隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，人們對汽車的安全性、動力性、經(jīng)濟性、操作性、舒適性等方面的要求不斷提高，對汽油機電控技術(shù)的

47、要求也越來越高，特別是對排放法規(guī)的要求也越來越嚴(yán)，以及隨著混合燃料（如汽油甲醇）發(fā)動機和具有稀薄燃燒技術(shù)的發(fā)動機使用，傳統(tǒng)的控制方法已很難滿足現(xiàn)代汽車控制的要求。這勢必要求人們不斷提出新的控制理論和控制方法，這種方法不僅要求控制精度高，而且要求計算速度快，能靈活設(shè)定目標(biāo)空燃比。目前自適應(yīng)控制、專家控制、模糊控制、預(yù)測控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等現(xiàn)代智能控制理論，在汽油機控制中的應(yīng)用已成為一個研究熱點。但是這些研究工作大多僅在特定工況點證明了控制理論應(yīng)用的可能性，目前這些較新的控制方法在成熟產(chǎn)品中的應(yīng)用仍較少。一方面，是這些方法在某些方面還或多或少存在一些問題，特別是在綜合性能方面，還不能整體達(dá)到要求，如存

48、在快速性與魯棒性之間的矛盾、實時性與精確性之問的矛盾等。另一方面，各種智能控制方法，都有其優(yōu)缺點，一般僅對問題的某些方面有效，如自適應(yīng)控制研究對象是具有一定程度不確定性的系統(tǒng)，通常被描述對象及其環(huán)境的數(shù)學(xué)模型是不完全確定的，包含有一些未知因素和隨機因素。模糊控制技術(shù)的最大特點是不需要精確的數(shù)學(xué)模型，能充分模擬人類處理結(jié)構(gòu)化知識。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有很強的非線性映射能力，可用來逼近非線性系統(tǒng)模型。預(yù)測控制具有在線辨識系統(tǒng)參數(shù)功能，可克服系統(tǒng)時變，延時等特性。再者，現(xiàn)代智能控制理論一般都比較復(fù)雜，程序占用內(nèi)存多，運行時間較長，實時性較差、難以滿足象發(fā)動機這種快速反應(yīng)的多變量非線性時變系統(tǒng)。盡管，目前國外已

49、在少數(shù)高級汽車上，采用了較先進(jìn)的發(fā)動機智能控制技術(shù)。但由于發(fā)動機電控系統(tǒng)的技術(shù)含金量高，電控單元的軟硬件開發(fā)技術(shù)作為電控系統(tǒng)開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)，國外各公司對其核心技術(shù)都實行嚴(yán)格的技術(shù)保密，公開的資料很少，基本上都是以系統(tǒng)集成供貨。因此，我們當(dāng)前的主要任務(wù)是研究一種具有很好的自適應(yīng)性、魯棒性和快速性，且結(jié)構(gòu)簡單，占用內(nèi)存少，運算速度快，學(xué)習(xí)能力強，可無差跟蹤系統(tǒng)目標(biāo)設(shè)定值和在一定范圍內(nèi)可靈活設(shè)定目標(biāo)空燃比的控制方法，以適應(yīng)我國汽車工業(yè)的飛速發(fā)展。5）故障診斷是改革汽車維修制度，為實現(xiàn)功能視情維修提供必要的保障。汽車檢測維修制度發(fā)展至今經(jīng)歷了三個階段：從事后維修制、定期維修制到視情維修制。事后維修制是

50、指故障發(fā)生后才對設(shè)備進(jìn)行維修，這種方式隱含著威脅人身安全和造成重大經(jīng)濟損失的危險。定期維修制以零件的磨損規(guī)律或零件的壽命為基礎(chǔ)，其結(jié)果是往往與汽車的實際技術(shù)狀況不符，造成盲目修理或失修的現(xiàn)象。視情維修制是利用診斷設(shè)備定期地檢測汽車的技術(shù)狀況，根據(jù)檢測的結(jié)果，按照實際需要對電控汽油機進(jìn)行針對性的修理，它是以一定的檢測診斷為基礎(chǔ)的。6）研究車用汽油機故障診斷技術(shù)可以提高維修效率，加快維修速度，降低維修費用，是提高維修質(zhì)量的需要。近幾年來，汽車工業(yè)蓬勃發(fā)展，汽車數(shù)量迅速增加，修理的任務(wù)也相應(yīng)加大。汽車電子技術(shù)的迅速發(fā)展造成熟練的維修工嚴(yán)重不足，并且手工業(yè)式、單憑經(jīng)驗進(jìn)行修理已不能適應(yīng)現(xiàn)代化修理的要求

51、，這就需要采用新技術(shù)，發(fā)展故障診斷設(shè)備，提高維修效率。7）有利于加強對汽車安全技術(shù)的檢測，保證車輛安全行駛，并能減少公路交通事故造成的人員傷亡、經(jīng)濟損失和汽油機排放、噪聲等污染。能及時地、正確地對汽油機的各種異常狀態(tài)和故障狀態(tài)作出診斷，預(yù)防和消除故障，對汽油機的運行進(jìn)行必要的指導(dǎo)，提高汽油機的工作性能，以期把故障的損失減少到最低程度。將汽油機故障診斷方面的維修專家的經(jīng)驗及時地保留下來，使一般的維修人員也能像維修專家一樣解決問題。1.8本課題主要研究工作及內(nèi)容車用發(fā)動機是一個多工況的、多變量復(fù)雜的非線性時變控制系統(tǒng)，不同的工況需要不同的控制策略，本文將研究各種工況下汽油機電控系統(tǒng)的智能控制策略及

52、電控汽油機的故障診斷技術(shù)。本文首先在了解電子控制汽車發(fā)動機組成及工作原理的基礎(chǔ)上，針對當(dāng)前我國車用汽油機的現(xiàn)狀及實現(xiàn)電控化和降低排放污染物、減少故障的首要任務(wù)，通過對國內(nèi)外汽油機電控系統(tǒng)相關(guān)資料進(jìn)行分析，結(jié)合我國的實際狀況以山西淮海機械廠生產(chǎn)的465q電控汽油機作為研究對象，選擇車用汽油機電控系統(tǒng)的噴油、點火和怠速系統(tǒng)的智能控制策略作為主攻方向。并針對車用汽油機故障的復(fù)雜性、多樣性以及診斷信息存在模糊性的特點，將專家思想和模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用到故障診斷中來，主要完成了以下幾方面的研究工作：1）本文首先對電子控制車用汽油機的構(gòu)造、原理及其故障的種類、原因等進(jìn)行了介紹；詳細(xì)分析了465q汽油機電控

53、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、組成、功能、工作原理和控制策略，為下一步電控汽油機系統(tǒng)的研究奠定了良好的基礎(chǔ)；2）為了本課題研究工作需要，必須測出現(xiàn)有465q汽油機脈譜圖，因此設(shè)計了465q汽油機脈譜圖測量系統(tǒng)，測取了汽油機的最佳點火和最佳噴油脈譜圖；3）根據(jù)465q汽油機最佳點火和最佳噴油的脈譜圖，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立了465q汽油機在多種工況下的點火和噴油系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，以便對其實現(xiàn)點火和噴油控制的研究；4）針對車用汽油機怠速控制系統(tǒng)不易建立精確數(shù)學(xué)模型的特點，研究了利用模糊控制理論控制汽油機怠速的實驗，并提出了一種新的控制思想，即在怠速控制系統(tǒng)中，采用模糊控制和pid控制相結(jié)合的思想，其中利用模糊控制實現(xiàn)宏觀調(diào)

54、節(jié)達(dá)到快速控制，利用pid實現(xiàn)微觀調(diào)節(jié)達(dá)到精確控制，充分發(fā)揮了兩者的優(yōu)點，并在matlab下進(jìn)行了仿真研究；5）利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對信息的處理具有自學(xué)習(xí)、分布記憶、自聯(lián)想、容錯性和高度非線性的這一優(yōu)勢，將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于車用汽油機的點火和噴油控制中，提出了多種對于汽油機這種高度非線性系統(tǒng)進(jìn)行點火和噴油控制的新方法和新策略，特別要提出一種控制方法，既可以用在以汽油作為燃料的發(fā)動機控制系統(tǒng)中，以滿足系統(tǒng)在不同工況下對空燃比的要求，也可用在以混合燃料（如汽油甲醇）作為動力的發(fā)動機控制系統(tǒng)中，以滿足系統(tǒng)在汽油與甲醇不同的混合比下，對空燃比在某一范圍內(nèi)任意連續(xù)設(shè)定的要求，靈活地設(shè)定其目標(biāo)空燃比，同時也能適用于當(dāng)

55、前具有稀薄燃燒技術(shù)的發(fā)動機控制系統(tǒng)中，并在matlab下進(jìn)行了仿真研究；6）針對車用汽油機具有非線性、時變性、不確定性及不易建立精確數(shù)學(xué)模型的特點，研究了預(yù)測控制理論在汽油機噴油及點火控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，通過提出多種有效的自適應(yīng)控制方式使汽油機實現(xiàn)了空燃比及爆震控制的要求，并在matlab下進(jìn)行了仿真研究；7）根據(jù)車用電控汽油機故障，應(yīng)用改進(jìn)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對汽油機進(jìn)行故障診斷，并利用matlab進(jìn)行仿真研究；8）由于車用汽油機故障具有復(fù)雜性、多樣性、模糊性的特點，采用傳統(tǒng)的以布爾代數(shù)為基礎(chǔ)的二值邏輯顯得過于粗糙不精確，因此在利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對汽油機進(jìn)行故障診斷的基礎(chǔ)上，引入模糊邏輯的概念，采用模糊隸屬函

56、數(shù)來描述這些故障的程度，將模糊邏輯與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，發(fā)揮其各自的優(yōu)勢，構(gòu)造了一個模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，通過該系統(tǒng)對汽油機故障的診斷，表明了這種結(jié)合的可行性和優(yōu)越性，并對其在mallab中介紹了專家系統(tǒng)的基本概念，將模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)很好的融合到專家系統(tǒng)中，構(gòu)造基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的汽油機故障診斷專家系統(tǒng)。并運用matlab的圖形用戶界面（gl）功能，設(shè)計了一種全新的模糊神經(jīng)智能故障診斷專家系統(tǒng)及其人機交互界面，增加系統(tǒng)的易操作性，方便用戶使用，系統(tǒng)升級簡單直觀。2 電控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及功能2.1電控系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)隨著汽車電子控制技術(shù)的發(fā)展、社會的需求，集中控制似乎成為了必然的趨勢，只有集成了集成了噴油、點火、怠速、

57、廢氣再循環(huán)egr(exhaust gas recirculation)碳罐閥控制等功能于一體的發(fā)動機集中管理系統(tǒng)ems(engine management system)才能較好的解決各種控制功能相互關(guān)聯(lián)相互影響的問題。以下是某發(fā)動機的電控原理圖：圖2-1發(fā)動機管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)1、 燃油箱 2、燃油泵 3、噴油閥 4、節(jié)氣門體 5、火花塞7、活塞8、空氣濾清器9、空氣流量計10、廢氣渦輪增壓器 11、廢氣閥 12、twc 13、消聲器 14、曲軸傳感器 15、氧傳感器16、廢氣再循環(huán)閥17、爆震傳感器18、油道19、tps信號20、燃油泵控制21。點火控制信號22、可調(diào)氣門閥23、tdc信號24

58、、怠速控制25、噴油器脈沖信號26、傳輸?shù)?7、速度傳感器29、開關(guān)信號30、電池電壓 31、自診斷接口 32、通信接口從圖中可以看出，發(fā)動機電控系統(tǒng)由傳感器、電子空子單元和執(zhí)行機構(gòu)但部分組成。工作時，系統(tǒng)首先根據(jù)傳感器傳送過來的信號得到發(fā)動機當(dāng)前的各個參數(shù)電子控制單元通過對當(dāng)前的各個參數(shù)綜合分析確定發(fā)動機的運行模式然后輸出信號到執(zhí)行機構(gòu)比如在起動工況時ecu(electronic control unit)根據(jù)收到的點火開關(guān)位置轉(zhuǎn)速車速tp信號等知道處于起動工況當(dāng)采集到轉(zhuǎn)速大于設(shè)定值ns時判定起動成功立即將旁通閥開度調(diào)到hs然后再逐漸調(diào)節(jié)到正常怠速位置在這種工況下就要求系統(tǒng)能夠及時的采集綜合分析實時的輸出信號到執(zhí)行機構(gòu)類似的工況在發(fā)動機運行時很多。2.1.1 各類傳感器的簡單介紹及主要作用傳感器的作用是將發(fā)動機工況與環(huán)境的信息通過各種信號即時真實的傳遞到控制器ecu.所以傳感器信息的準(zhǔn)確性再現(xiàn)性和即時性就直接決定了控制的好壞目前汽車傳感器及其制造技術(shù)已日益完善各類傳感器基本趨于成熟正