本论文的主要内容是对气体发动机瞬态空燃比控制的研究,采用基于模型设计的“V”模型开发流程进行需求分析和系统设计,利用Simulink\stateflow进行软件结构设计,最后将所设计的瞬态空燃比控制策略在单点改多点顺序喷射的大功率气体发动机上成功实现了应用,并使得发动机工作性能优于原机。主要工作内容如下:(1)本论文对发动机电控系统的设计进行了分析,尤其对宽域氧传感器控制器软、硬件设计开发进行了详细的描述。根据传感器和控制电路两部分进行氧传感器控制器功能设计。通过对氧传感器各路信号的诊断处理保证了空燃比信号的准确性,通过对加热器进行加热控制可以确保宽域氧传感器的稳定工作。(2)本论文对节气门流量法和速度密度法计算空气质量流量的方法进行分析,结合实际空气质量流量,利用MATLAB\Curve Fitting Tool对进气歧管压力、转速和空气质量流量进行拟合,提出了准确的空气质量流量的计算方法——速度密度拟合法。(3)本论文介绍了发动机的工作状态工况切换及空燃比控制总体架构。对气体发动机瞬态空燃比闭环控制设定了执行限制条件。通过速度密度拟合法计算的空气质量流量与目标空燃比得出基本燃气喷射量;将实际空燃比与目标空燃比进行比较并做差,判断燃空混合气的浓稀状态。通过PI调节器和自适应前馈补偿算法实时调节喷射器燃气脉宽。通过发动机执行器、传感器信号及蓄电池电压等对燃气量进行校正。(4)本论文在对大功率气体发动机单点改多点电喷的基础上,采用开放式的ECU,通过软件选项对具体应用控制进行可选择的精确配置。运用Simulink仿真软件采用模块化的语言制定应用层的发动机瞬态空燃比控制策略。通过Simulink自带的RTW自动代码生成功能将编译通过的控制策略烧写到单片机中。(5)本论文详细介绍了快速原型机模型以及发动机台架试验的总体架构设计。阐述了基于CAN标定协议的标定工具CANape的使用方法,对发动机运行状态进行参数和脉谱的在线标定和离线分析。对瞬态空燃比闭环控制策略进行了发动机台架标定试验。基于扭矩策略和瞬态空燃比闭环控制策略标定的方法,对发动机标定结果与原机进行了详细的比较分析,实现了发动机各运行工况的良好过渡,并使发动机外特性优于原机,燃气消耗量也有明显的减少。