传统汽油发动机多采用进气道喷射已使油气有充分混合时间，在缸内形成更为均匀的混合气，燃烧更为充分，效率更高。但此种混合气形成方式较易在进气道壁面或气门背面形成油膜，从而影响发动机空燃比的精确控制，而在后处理技术广泛使用的今天，空燃比的精确控制对保持后处理装置的高效率至关重要。在发动机冷启动时，油膜现象更为明显，滞后性更强，对空燃比的精确控制提出了更高的挑战。为解决此问题，传统的方法是建立进气道油膜的物理模型，主要描述的是喷油速率（喷油量）与空燃比的关系，并根据实测数据辨识出模型中未知的参数，将获取的油膜物理模型运用于空燃比控制，该方法在空燃比稳态控制时，有很好的控制作用。但缺陷在于，难以在瞬态特别是发动机冷启动、刹车减速时应用，同时单输入单输出的物理模型，难以考虑其他参数对进气道油膜、空燃比的影响。基于此，研究针对多输入多输出模型辨识的子空间N4SID辨识方法，构建多参数空燃比控制模型，研究模型的精确性。研究表明，该方法简便易用，辨识出的模型精确度较高，抗扰能力较强。为进一步提高模型的精确性，采用预报误差法（PEM）对辨识出的模型进行优化，仿真结果表明，PEM方法改进后的模型稳定性更强，精度有所改善。在子空间方法辨识出的模型的基础上，设计多参数模型预测控制器（ModelPredictive Controller），对模型预测控制器的详细设计过程进行研究，结果表明，模型预测控制器阶跃响应结果较为稳定，求解出的预测控制信号波动较小，适于进行实际应用。