◆文/北京 張改麗 上海 王錦俞

談空燃比反饋控制燃油修正

◆文/北京 張改麗 上海 王錦俞

一、噴油量

現(xiàn)代汽車為了降低排氣污染，都安裝了三元催化轉(zhuǎn)化器。其能把排氣中的碳?xì)浠?HC)、氮氧化物(NOX)和一氧化碳(CO)轉(zhuǎn)化成生成水蒸氣(H2O) 、二氧化碳(CO2) 和氮?dú)?N2)。當(dāng)進(jìn)入汽缸的混合汽空燃比在14.7∶1(14.7kg空氣/1kg汽油)時(shí)，三元催化轉(zhuǎn)化器的催化轉(zhuǎn)化效率極高(可達(dá)99%)，但是如果混合汽空燃比偏離14.7∶1的話，三元催化轉(zhuǎn)化器的催化轉(zhuǎn)化效率會(huì)降低且容易損壞。因此現(xiàn)代汽車汽油發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)保證混合汽空燃比在14.7∶1，即進(jìn)氣質(zhì)量在14.7kg時(shí)，噴油量為1.0kg。例如排量為1.6L的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)2轉(zhuǎn)，進(jìn)氣量為1.6L。在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下空氣密度為1.29g/L，所以，進(jìn)氣量=1.6L×1.29 g/L≈2.1g。那么，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)2轉(zhuǎn)時(shí)噴油量應(yīng)是2.1g÷14.7≈0.14g。對(duì)于4缸機(jī)而言，單缸噴油量= 0.14g÷4=0.035g，這可稱作基本噴油量。

現(xiàn)代汽油發(fā)動(dòng)機(jī)都采用電控燃油噴射，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元(以下簡(jiǎn)稱ECU)根據(jù)進(jìn)氣量和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速?zèng)Q定噴油器的開啟時(shí)間，即基本噴油時(shí)間，通常是2.5ms(具體隨機(jī)型不同而不同)，此時(shí)一個(gè)噴油器的噴油量約0.035g。

二、噴油時(shí)間修正

實(shí)際噴油時(shí)間=基本噴油時(shí)間+各種修正時(shí)間。

主要修正時(shí)間有以下幾種：①空燃比反饋控制；②啟動(dòng)加濃；③預(yù)熱加濃；④功率加濃；⑤燃油切斷。

噴油時(shí)間修正又稱作燃油修正，發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)只進(jìn)行空燃比反饋控制修正。以下我們僅談空燃比反饋控制下的燃油修正。

三、氧傳感器對(duì)空燃比反饋控制

發(fā)動(dòng)機(jī)ECU決定了基本噴油時(shí)間可以達(dá)到理論空燃比(14.7∶1)。但實(shí)際上,隨著各機(jī)件的磨損等變化，會(huì)出現(xiàn)實(shí)際空燃比稍微偏離理論空燃比的情況，因此現(xiàn)代汽油發(fā)動(dòng)機(jī)都采用氧傳感器對(duì)空燃比進(jìn)行反饋控制。根據(jù)氧傳感器實(shí)時(shí)探測(cè)到的排氣中的氧濃度值而不是根據(jù)進(jìn)入汽缸的空氣量來判斷此時(shí)噴油量是否達(dá)到理論空燃比，如圖1所示。

如果發(fā)動(dòng)機(jī)ECU收到的氧傳感器信號(hào)電壓大于0.45V，則斷定空燃比高于理論空燃比(過濃)，ECU會(huì)減少噴油時(shí)間以產(chǎn)生較稀的混合汽。如果發(fā)動(dòng)機(jī)ECU收到氧傳感器的信號(hào)電壓小于0.45V，則斷定空燃比小于理論空燃比(過稀)，ECU會(huì)增加噴油時(shí)間以產(chǎn)生較濃的混合汽。反饋控制操作通過重復(fù)這種較小的修正，使實(shí)際空燃比保持在理論空燃比平均值的附近。

四、短期燃油修正

短期燃油修正(STFT)是對(duì)噴油器噴油時(shí)間(脈沖寬度)的立即修正。短期燃油修正在氧傳感器達(dá)到工作溫度時(shí)，就立即開始工作。例如短期燃油修正值為10%時(shí)，基本噴油時(shí)間是2.5ms，那么實(shí)際噴油時(shí)間=2.5ms+ 2.5ms×10%=2.75ms。短期燃油修正變化非常迅速，并且當(dāng)點(diǎn)火關(guān)閉之后并不保存該數(shù)值。從圖2中可以看到，1s內(nèi)氧傳感器波形循環(huán)2次，燃油修正則是4次(加濃減稀各2次)。

五、長(zhǎng)期燃油修正

如圖3所示，當(dāng)校正比為1.0時(shí)，空燃比保持在理論值，這就是反饋控制期間的中心點(diǎn)a。如果短期燃油修正值在一段時(shí)間(如60s)一直大于+0.04，則中心點(diǎn)a會(huì)上移至1.04處，以此作為新的中心點(diǎn)a，這時(shí)的0.04就是長(zhǎng)期燃油修正值。短期燃油修正以1.04處作為新的1.0中心點(diǎn)，此時(shí)的短期燃油修正值則是0。如果短期燃油修正繼續(xù)增加，中心點(diǎn)a會(huì)繼續(xù)上移，圖3中顯示移動(dòng)了3次。

短期燃油修正為0，這有利于ECU更好地控制噴油器穩(wěn)定地噴油。穩(wěn)定的噴油量會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定。當(dāng)車輛達(dá)到全工作狀態(tài)，短期燃油修正值將保存在長(zhǎng)期燃油修正(LTFT)存儲(chǔ)單元中。 長(zhǎng)期燃油修正值允許短期燃油修正值返回到接近零，一旦此修正值保存在存儲(chǔ)單元中，ECU將在任何工作條件下(開環(huán)或閉環(huán))都使用該修正值。

大多數(shù)型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期燃油修正值正常允許范圍是±20%到±25%(具體隨機(jī)型不同而不同)，過大則意味發(fā)動(dòng)機(jī)(含控制系統(tǒng))有故障。經(jīng)驗(yàn)表明，良好的發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期燃油修正值不大于±10%。

(作者張改麗工作單位：中國(guó)北方車輛研究所)