談空燃比反饋控制燃油修正

◆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

現代汽車為了降低排氣污染，都安裝了三元催化轉化器。其能把排氣中的碳氫化物(HC)、氮氧化物(NOX)和一氧化碳(CO)轉化成生成水蒸氣(H2O) 、二氧化碳(CO2) 和氮氣(N2)。當進入汽缸的混合汽空燃比在14.7∶1(14.7kg空氣/1kg汽油)時，三元催化轉化器的催化轉化效率極高(可達99%)，但是如果混合汽空燃比偏離14.7∶1的話，三元催化轉化器的催化轉化效率會降低且容易損壞。因此現代汽車汽油發動機應保證混合汽空燃比在14.7∶1，即進氣質量在14.7kg時，噴油量為1.0kg。例如排量為1.6L的發動機轉2轉，進氣量為1.6L。在標準狀態下空氣密度為1.29g/L，所以，進氣量=1.6L×1.29 g/L≈2.1g。那么，發動機轉2轉時噴油量應是2.1g÷14.7≈0.14g。對于4缸機而言，單缸噴油量= 0.14g÷4=0.035g，這可稱作基本噴油量。

現代汽油發動機都采用電控燃油噴射，發動機控制單元(以下簡稱ECU)根據進氣量和發動機轉速決定噴油器的開啟時間，即基本噴油時間，通常是2.5ms(具體隨機型不同而不同)，此時一個噴油器的噴油量約0.035g。

二、噴油時間修正

實際噴油時間=基本噴油時間+各種修正時間。

主要修正時間有以下幾種：①空燃比反饋控制；②啟動加濃；③預熱加濃；④功率加濃；⑤燃油切斷。

噴油時間修正又稱作燃油修正，發動機正常工作時只進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、氧傳感器對空燃比反饋控制

發動機ECU決定了基本噴油時間可以達到理論空燃比(14.7∶1)。但實際上,隨著各機件的磨損等變化，會出現實際空燃比稍微偏離理論空燃比的情況，因此現代汽油發動機都采用氧傳感器對空燃比進行反饋控制。根據氧傳感器實時探測到的排氣中的氧濃度值而不是根據進入汽缸的空氣量來判斷此時噴油量是否達到理論空燃比，如圖1所示。

如果發動機ECU收到的氧傳感器信號電壓大于0.45V，則斷定空燃比高于理論空燃比(過濃)，ECU會減少噴油時間以產生較稀的混合汽。如果發動機ECU收到氧傳感器的信號電壓小于0.45V，則斷定空燃比小于理論空燃比(過稀)，ECU會增加噴油時間以產生較濃的混合汽。反饋控制操作通過重復這種較小的修正，使實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)是對噴油器噴油時間(脈沖寬度)的立即修正。短期燃油修正在氧傳感器達到工作溫度時，就立即開始工作。例如短期燃油修正值為10%時，基本噴油時間是2.5ms，那么實際噴油時間=2.5ms+ 2.5ms×10%=2.75ms。短期燃油修正變化非常迅速，并且當點火關閉之后并不保存該數值。從圖2中可以看到，1s內氧傳感器波形循環2次，燃油修正則是4次(加濃減稀各2次)。

五、長期燃油修正

如圖3所示，當校正比為1.0時，空燃比保持在理論值，這就是反饋控制期間的中心點a。如果短期燃油修正值在一段時間(如60s)一直大于+0.04，則中心點a會上移至1.04處，以此作為新的中心點a，這時的0.04就是長期燃油修正值。短期燃油修正以1.04處作為新的1.0中心點，此時的短期燃油修正值則是0。如果短期燃油修正繼續增加，中心點a會繼續上移，圖3中顯示移動了3次。

短期燃油修正為0，這有利于ECU更好地控制噴油器穩定地噴油。穩定的噴油量會使發動機轉速穩定。當車輛達到全工作狀態，短期燃油修正值將保存在長期燃油修正(LTFT)存儲單元中。 長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單元中，ECU將在任何工作條件下(開環或閉環)都使用該修正值。

大多數型號發動機長期燃油修正值正常允許范圍是±20%到±25%(具體隨機型不同而不同)，過大則意味發動機(含控制系統)有故障。經驗表明，良好的發動機長期燃油修正值不大于±10%。

(作者張改麗工作單位：中國北方車輛研究所)