在所有发动机控制变量中,空燃比与燃油经济性、污染物排放量有着密切的联系。随着汽车排放法规的日益严格,空燃比的精确控制己成为现代车用汽油机最关键的控制技术之一。研究发动机空燃比的变化规律及精确控制策略,对减少汽车尾气污染排放具有重要的实际意义。本文详细介绍了汽车尾气的危害及国外发达国家在降低汽车尾气排放控制方面采取的措施,分析了影响汽车尾气排放的因素。文章在查阅了国内外大量参考文献的基础上,总结了近年来国内外学者在空燃比精确控制方面的研究概况。在影响空燃比控制精度的因素中,本文着重研究了空燃比闭环控制中时间反馈延迟对汽车尾气排放的影响,并建立了时间延迟数学模型。为了掌握汽油发动机空燃比特性的变化规律,本文通过发动机台架试验,研究了不同负荷下发动机空燃比的速度特性、以及进气真空度和燃油消耗量对空燃比的影响特点;研究了中高转速下发动机空燃比的负荷特性,以及进气真空度和燃油消耗量对空燃比的影响特点;研究了不同负荷和转速下汽车尾气排放物的排放浓度随过量空气系数的变化特点。基于降低研究成本,扩大台架试验的研究范围,本文在Matlab/Simulink环境下建立了三缸发动机的平均值模型。该模型主要包括进气歧管子模型、燃油喷射子模型、曲轴转速子模型,其优点是充分地考虑了进气温度变化、时间延迟对空燃比的影响。为了对所建发动机模型的有效性进行验证,通过在模型中用随机数代替燃油喷射质量流量,观察进气质量流量和发动机转速的变化趋势,证明了所建模型是有效的。以提高空燃比的控制精度为出发点,本文在分析了传统的空燃比控制策略的优劣后,提出了一种基于双径向基神经网络(RBF)的空燃比预测控制方法。通过发动机台架试验获取的60组试验样本中的50组对所建RBF控制器进行了训练,用其余10组样本对控制器预测值的验证表明,预测误差能够控制在±0.05以内。空燃比控制仿真结果表明,本文所提出的空燃比控制方法能够实现对空燃比的精确控制。