目前国内汽车尾气污染物的浓度和排放影响范围主要介于0.3米-2米之间(进入人体的主要器官和呼吸通道的范围),尾气污染对人类的健康和环境的损害非常严重。发动机废气再循环燃烧技术能有效提高燃烧混合气的质量分数和燃油经济性,稀薄燃烧(LB)技术能使发动机中汽油和氧气的质量百分比达到1:25,从而有效提高燃烧性能。将废气再循环燃烧技术和稀薄燃烧技术相结合,可以充分发挥两者优势,有效减少汽油发动机发生爆燃现象的机率,达到降低氮氧化合物(NOx)、一氧化碳(CO)以及碳氢化物(HC)等不完全燃烧化合物排放浓度的目的,提高汽油发动机的燃烧质量和燃烧效率。本课题的研究目标就是通过精确控制将稀薄燃烧技术与发动机废气再循环技术有机结合,为提升汽油发动机排放性能奠定技术基础。具体研究内容如下:(1)分析汽油机排放控制的研究现状和发展前景,对比几种常用汽油机尾气排放控制技术的适用场合及优缺点,进而制定出了一种方法,该方法将稀薄燃烧技术与发动机废气再循环有机结合,能够合理控制不同工况下废气再循环量。建立了以DSP(数字信号处理)处理器为控制核心的发动机电子控制系统模块,依据电子传感器采集到的工况参数,准确判别并自动调节相关EGR阀的开度,实现再循环废气量的精准调节。(2)建立汽油发动机进气系统数学模型,开展空燃比优化分析。基于发动机的进气循环状态和排放量均值,建立发动机进气系统数学模型,研究进气歧管内部的压力和温度变化规律,分析进气状态的热力学特性。使用GT-Power软件对建立的汽油机进排气系统模型的结构和参数进行模拟仿真和验证,通过结果显示,模型精度整体较佳,能够充分反映汽油发动机的排放控制性能。(3)基于粒子群控制算法对常规的PID控制器进行优化和技术改进。选取节气门的开度、发动机的转速和空燃比的数值作为发动机燃烧控制的输入量,对影响发动机运行状态和性能参数的数据输入进行了合理的约束和限制。基于MATLAB软件平台对发动机的燃烧性能进行了仿真实验,结果表明汽油发动机废气排放和油耗明显下降,验证了发动机尾气净化方案的准确性、有效性、可行性。(4)采用双怠速和稳态工况(瞬态工况)法对实验样车进行了台架试验。所选用汽油发动机排量1.8L,试验样车排放检测结果显示,基于EGR和LB技术的发动机燃烧精确控制,所测排气成分中CO(ppm)、HC(ppm)、NOx(ppm)、CO2(%)均较之前明显下降,达到了国六排放标准。