谈空燃比反馈控制燃油修正

◆文/北京 张改丽 上海 王锦俞

谈空燃比反馈控制燃油修正

◆文/北京 张改丽 上海 王锦俞

一、喷油量

现代汽车为了降低排气污染，都安装了三元催化转化器。其能把排气中的碳氢化物(HC)、氮氧化物(NOX)和一氧化碳(CO)转化成生成水蒸气(H2O) 、二氧化碳(CO2) 和氮气(N2)。当进入汽缸的混合汽空燃比在14.7∶1(14.7kg空气/1kg汽油)时，三元催化转化器的催化转化效率极高(可达99%)，但是如果混合汽空燃比偏离14.7∶1的话，三元催化转化器的催化转化效率会降低且容易损坏。因此现代汽车汽油发动机应保证混合汽空燃比在14.7∶1，即进气质量在14.7kg时，喷油量为1.0kg。例如排量为1.6L的发动机转2转，进气量为1.6L。在标准状态下空气密度为1.29g/L，所以，进气量=1.6L×1.29 g/L≈2.1g。那么，发动机转2转时喷油量应是2.1g÷14.7≈0.14g。对于4缸机而言，单缸喷油量= 0.14g÷4=0.035g，这可称作基本喷油量。

现代汽油发动机都采用电控燃油喷射，发动机控制单元(以下简称ECU)根据进气量和发动机转速决定喷油器的开启时间，即基本喷油时间，通常是2.5ms(具体随机型不同而不同)，此时一个喷油器的喷油量约0.035g。

二、喷油时间修正

实际喷油时间=基本喷油时间+各种修正时间。

主要修正时间有以下几种：①空燃比反馈控制；②启动加浓；③预热加浓；④功率加浓；⑤燃油切断。

喷油时间修正又称作燃油修正，发动机正常工作时只进行空燃比反馈控制修正。以下我们仅谈空燃比反馈控制下的燃油修正。

三、氧传感器对空燃比反馈控制

发动机ECU决定了基本喷油时间可以达到理论空燃比(14.7∶1)。但实际上,随着各机件的磨损等变化，会出现实际空燃比稍微偏离理论空燃比的情况，因此现代汽油发动机都采用氧传感器对空燃比进行反馈控制。根据氧传感器实时探测到的排气中的氧浓度值而不是根据进入汽缸的空气量来判断此时喷油量是否达到理论空燃比，如图1所示。

如果发动机ECU收到的氧传感器信号电压大于0.45V，则断定空燃比高于理论空燃比(过浓)，ECU会减少喷油时间以产生较稀的混合汽。如果发动机ECU收到氧传感器的信号电压小于0.45V，则断定空燃比小于理论空燃比(过稀)，ECU会增加喷油时间以产生较浓的混合汽。反馈控制操作通过重复这种较小的修正，使实际空燃比保持在理论空燃比平均值的附近。

四、短期燃油修正

短期燃油修正(STFT)是对喷油器喷油时间(脉冲宽度)的立即修正。短期燃油修正在氧传感器达到工作温度时，就立即开始工作。例如短期燃油修正值为10%时，基本喷油时间是2.5ms，那么实际喷油时间=2.5ms+ 2.5ms×10%=2.75ms。短期燃油修正变化非常迅速，并且当点火关闭之后并不保存该数值。从图2中可以看到，1s内氧传感器波形循环2次，燃油修正则是4次(加浓减稀各2次)。

五、长期燃油修正

如图3所示，当校正比为1.0时，空燃比保持在理论值，这就是反馈控制期间的中心点a。如果短期燃油修正值在一段时间(如60s)一直大于+0.04，则中心点a会上移至1.04处，以此作为新的中心点a，这时的0.04就是长期燃油修正值。短期燃油修正以1.04处作为新的1.0中心点，此时的短期燃油修正值则是0。如果短期燃油修正继续增加，中心点a会继续上移，图3中显示移动了3次。

短期燃油修正为0，这有利于ECU更好地控制喷油器稳定地喷油。稳定的喷油量会使发动机转速稳定。当车辆达到全工作状态，短期燃油修正值将保存在长期燃油修正(LTFT)存储单元中。 长期燃油修正值允许短期燃油修正值返回到接近零，一旦此修正值保存在存储单元中，ECU将在任何工作条件下(开环或闭环)都使用该修正值。

大多数型号发动机长期燃油修正值正常允许范围是±20%到±25%(具体随机型不同而不同)，过大则意味发动机(含控制系统)有故障。经验表明，良好的发动机长期燃油修正值不大于±10%。

(作者张改丽工作单位：中国北方车辆研究所)