《空燃比閉環(huán)控制》PPT課件.ppt

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1、2.8 空燃比閉環(huán)控制 開環(huán)控制時(shí) ECU并不知曉執(zhí)行器執(zhí)行指令 后的實(shí)際效果； 而閉環(huán)控制時(shí) ECU通過傳感器監(jiān)測(cè)指令執(zhí) 行后某一個(gè)特定參數(shù)的變化，并將該參數(shù) 的實(shí)測(cè)值與設(shè)定值對(duì)比，在兩者不一致時(shí) 調(diào)整指令使之達(dá)到一致。 故凡閉環(huán)控制，必有一個(gè)控制對(duì)象，即控 制參數(shù)；還有一個(gè)控制目標(biāo)，即控制參數(shù) 的設(shè)定值。 閉環(huán)控制的控制參數(shù)就是燃油與空氣溫合 氣的過量空氣系數(shù) ， 控制目標(biāo)是 =1附近的一個(gè)小范圍。 Motronic在怠速和部分負(fù)荷時(shí)可實(shí)行 環(huán)控 制，其他工況皆為開環(huán)控制。 1、 閉環(huán)控制的調(diào)節(jié)范圍和激活的 必要條件 汽油機(jī)排放的有害污染物主要 是 HC、 CO和 N

2、Ox。目前汽油 機(jī)排放污染物治理手段中最重 要的是利用三效催化轉(zhuǎn)化器凈 化。 凈化后的廢氣有害物質(zhì)的濃度 與過量空氣系數(shù) 密切相關(guān)。隨 著 的增大，凈化后殘余的 HC 和 CO濃度降低，但 NOx濃度上 升。 只是在 為 0.99 1.00 的一個(gè)小 區(qū)域內(nèi)才能使三種有害物質(zhì)同 時(shí)得到最大限度的凈化。這就 是 環(huán)控制的調(diào)節(jié)范圍。 只有在怠速和部分負(fù) 荷工況范圍，而且結(jié) 束暖機(jī)以后，才能激 活 閉環(huán)控制。 2、氧傳感器 氧傳感器用于測(cè)定廢氣中的過量空氣系數(shù) 。 定義為燃油和空氣的混合氣中實(shí)際空氣里和由所 含燃油量決定的理論當(dāng)量空氣量之比。 =1意味著充分燃燒后燃油與空氣均

3、無(wú)過剩； 1則氧過剩，混合氣過稀； 1則氧不足，混合氣過濃。 由混合氣中各種原子數(shù)量的比例決定。燃燒過程 不改變這個(gè)比例，故從廢氣中測(cè)定的 ，不論燃燒 是否完全，都與未燃時(shí)在混合氣中測(cè)定的 一樣。 目前普遍使用的氧傳感器只能判斷是 1， 還是 1，卻無(wú)法測(cè)定 的具體數(shù)值。 不過已開始生產(chǎn)能測(cè)定 具體數(shù)值的氧傳感 器，用于稀薄燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)。 1）管式氧傳感器原理 氧傳感器按帶固態(tài)電解質(zhì) 的氧濃度原電池的原理工 作（ Nernst原理）。 其核心元件是用二氧化鋯 制成的傳感陶瓷管 1。 傳感陶瓷管不透氣，用氧 化銥作過穩(wěn)定化處理。 傳感陶瓷管的內(nèi)外表 內(nèi)部涂有一

4、薄層透氣 的多孔鉑， 它一方面因其催化作用 而影響著傳感給輸出特 性， 另一方面由于電接觸， 構(gòu)成兩個(gè)電極 2。 傳感陶瓷管突入排氣氣流 中，所以在它外表面的鉑 涂層上再涂一層高孔隙度 的陶瓷保護(hù)層 6。 這層加固層防止了鉑催化 層遭受廢氣中沉積物的腐 蝕和侵蝕，確保了傳感器 的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。 傳感陶瓷管的內(nèi)表面與新鮮空 氣相通，外表面被廢所包圍， 兩邊的氧濃度度相差懸殊。 但汽油機(jī)廢氣中總是存在殘余 氧的，即使在燃油過剩的情況 下也不例外。例如 =0.95時(shí) 殘余氧達(dá)到約 0.1 0.3的 體積百分比。 多孔鉑電極的催化作用使得廢 氣中的 CO、 HC和 H2在電極表

5、 面上同殘余氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)， 使之趨向理論當(dāng)量的平衡，以 致殘余氧的最終濃度跟燃燒完 全與否無(wú)關(guān)。而僅僅取決于 。 傳感陶瓷管內(nèi)外表面上的氧濃 度差別促使內(nèi)表面上的氧原子 放下 2個(gè)正電荷變成帶 2個(gè)負(fù)電 荷的氧離子，通過擴(kuò)散穿越多 孔的、由二氧化鋯制成的傳感 陶瓷管（故稱固態(tài)電解質(zhì)）到 達(dá)外表面，將 2個(gè)負(fù)電荷留在外 表面，成為氧原子進(jìn)入廢氣中。 所以：內(nèi)表面帶正電，成為正 極；外表面帶負(fù)電，成為負(fù)極。 兩極之間的電位差使是氧傳感 器的信號(hào)電壓。 信號(hào)電壓的高低取決于傳感陶 瓷管內(nèi)外表面之間氧濃度之差， 即取決于外表面上廢氣經(jīng)完全 催化處理之后殘余氧的濃度， 而殘余氧濃度又是

6、廢氣 值的函 數(shù)。 從 1的稀混合氣（高殘余氧） 過渡到 1的濃混合氣（極低 殘余氧），則殘余氧濃度突變 達(dá) 10的幾次方冪倍。所以在 =1 附近信號(hào)電壓突變， 1時(shí)為 8001000mV, 1時(shí)小于 100mV =1時(shí)為 450 500mV。 氧傳感器應(yīng)裝在任何工況下都能達(dá)到其工作溫度的地方，因?yàn)檠鮽鞲?器的工作特性與溫度密切相關(guān)。溫度強(qiáng)烈地影響著傳感陶瓷管對(duì)氧離 子的導(dǎo)通能力。 一方面當(dāng)溫度低于 600 時(shí)，輸出電壓低于上述數(shù)據(jù)和曲線，而低于 350 時(shí)幾乎沒有信號(hào)； 另一方面，輸出電壓對(duì)于過量空氣系數(shù)變化的響應(yīng)時(shí)間也與溫度有關(guān)。 例如： 當(dāng)傳感陶瓷管

7、溫度為 350 時(shí)，響應(yīng)時(shí)間為幾秒鐘； 而當(dāng)傳感陶瓷管溫度為 600 時(shí)，響應(yīng)時(shí)間小于 50ms。 所以在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后直到大約 350 的最低運(yùn)行溫度的一段時(shí)間內(nèi)， 閉環(huán)控制是截止的。 氧傳感器的內(nèi)阻也與溫度有關(guān)。 2）不加熱的管式氧傳感器 如圖所示，傳感陶瓷管 7借助于“指狀”的陶瓷支承管 3和碟形彈簧 2固定在傳 感器殼體 6上并密封。 在支承管和傳感陶瓷管之間的接觸元件 5用于提供內(nèi)電極和連接電纜 1之間的 接觸。 外電極通過金屬密封環(huán)與傳感器殼體連接。傳感器內(nèi)的各種零件都由金屬護(hù) 套 4 固定和對(duì)中。 護(hù)套除了支承碟形彈簧以外，還保護(hù)傳感器內(nèi)部不被污染。

8、 連接電纜夾緊在伸出傳感器的連接元件的末端，并用耐高溫的 PTFE 帽蓋密封以防潮氣和機(jī)械損傷。 為了防止廢氣中的燃燒沉積物落在傳感陶瓷管上 ,在凸入股氣氣流中的 傳感器殼體的末端裝有護(hù)管 8，護(hù)管上開有孔隙，可讓廢氣通過，同 時(shí)卻有效地防止了廢氣中固態(tài)物質(zhì)的機(jī)械撞擊和變工況時(shí)的熱沖擊。 傳感器殼體上有螺紋供安裝用。 3）加熱的管式氧傳感器 如圖所示，加熱的管式氧傳感器的構(gòu)造和原理與 不加熱的管式氧傳感器基本相同。 主要差別在于，加熱的管式氧傳感器的傳感陶瓷管，內(nèi)部出一根陶瓷 加熱元件 6加熱，通電后 30s便達(dá)工作溫度。 因此傳感陶瓷管即使在負(fù)荷低、廢氣溫度較低時(shí)也

9、有超過 350 的溫 度，可以照常發(fā)揮功能。負(fù)荷高時(shí)由廢氣溫度決定陶瓷管溫度。陶瓷 加熱元件系正溫度系數(shù)（ PTC）電阻，溫度較低時(shí)電阻很小，功率很 大，加熱很快。加熱后電阻升高，功率不大。 加熱的管式氧傳感器的護(hù)管 10上的廢氣流 通孔比較細(xì)小，因此減少了傳感陶瓷管在 廢氣溫度較低時(shí)所遭受的冷卻作用。 管式氧傳感器的加熱，將發(fā)動(dòng)機(jī)從起動(dòng)直到閉環(huán) 控制投入運(yùn)行所經(jīng)歷的時(shí)間縮短到 2030s，確保 了廢氣溫度較低（如怠速）時(shí)的閉環(huán)控制運(yùn)行。 加熱的管式氧傳感器對(duì) 變動(dòng)的響應(yīng)時(shí)間較短，因 此有利于提高閉環(huán)控制速度。 加熱的管式氧傳感器可以安裝在離發(fā)動(dòng)機(jī)相對(duì)較 遠(yuǎn)的地點(diǎn)，因而長(zhǎng)期全負(fù)荷

10、運(yùn)行時(shí)氧傳感器也不 會(huì)因過熱而出問題。 加熱的管式氧傳感器始終具有最佳的工作溫度， 可實(shí)現(xiàn)較低的和穩(wěn)定的廢氣排放。 4）片式氧傳感器 前述的兩種氧傳感器的傳感元件都是管狀的（傳感陶瓷管）。在此基 礎(chǔ)上開發(fā)出了加熱元件集成于片狀傳感元件的氧傳感器。 從功能上說，這種傳感器的電壓特性也在 =1發(fā)生階躍，與加熱的管 式氧傳感器沒有區(qū)別。 但它同時(shí)提供了下一代陶瓷傳感器的基本工藝。 這種傳感器的特點(diǎn)在于： 采用片狀傳感元件 3代替管狀傳感元件； 傳感元件借助于陶瓷密封填料 6固定在傳感器 殼體 5上； 雙壁式護(hù)管 7高度有效地保護(hù)傳感元件免受過 度的熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力。 片

11、狀傳感元件采用陶瓷傳感薄 膜 3作為固態(tài)電解質(zhì)（圖 2-70 a)。 采用篩網(wǎng) -印刷技術(shù)形成各個(gè)功 能層（內(nèi)、外電極 4和 2，多孔 保護(hù)層 1）印刷薄膜一層接一層 疊在一起，利用這種辦法使加 熱元件集成于傳感元件內(nèi)。 片式氧傳感器尺寸小、重量輕、 耗熱功率小、加熱速度快，建 立 閉環(huán)控制所需時(shí)間短，控制 特性穩(wěn)定。片式氧傳感器采用 單獨(dú)的接地。 5）片式寬帶氧傳感器（線性氧傳感 器） 片式寬帶氧傳感器是一種 片式雙電池限電流傳感器。 如圖所示，它的模塊式結(jié) 構(gòu)與成片技術(shù)相結(jié)合，使 得有可能集多種功能于一 體。 該傳感器的輸出電流在 =1處改變方向，且與 幾 乎成線性關(guān)系，故又

12、稱線 性氧傳感器，但其斜率以 =1為界取不同數(shù)值。 片式寬帶氧傳感器是 Nerst濃度電池（傳感電池）和用于 氧離子輸送的泵電池的一種結(jié)合 ,所以它不僅能判定 大于 1還是小于 1，而且能在稀的和濃的區(qū)域測(cè)定 的具體數(shù)值。 每個(gè)傳感器要單獨(dú)進(jìn)行標(biāo)定。 這種傳感器要求專門的電子控制裝置，不僅要求用于產(chǎn)生 傳感器信號(hào)的泵電池和傳感電池的電子控制裝置，還要求 控制傳感器溫度的電子控制裝置。 這種傳感器有一些十分可貴的用途，除了上述的可實(shí)現(xiàn)從 1到 1連續(xù)控制以外，還能用于稀薄燃燒汽油機(jī)、燃 氣發(fā)動(dòng)機(jī)和柴油機(jī)。 3、 閉環(huán)控制原理 1） 閉環(huán)控制回路 閉環(huán)控制的目的是提高三

13、效催化轉(zhuǎn)化器對(duì)廢氣的凈 化效率。 在三效催化轉(zhuǎn)化器 4的前 后各裝一個(gè)氧傳感器， 其中裝在前面的 3a是必不 可少的，裝在后面的 3b 只 在在某些系統(tǒng)中出現(xiàn)。 電子控制單元 6從空氣流 量傳感器 1接受負(fù)荷信息， 從其他傳感器接收轉(zhuǎn)運(yùn)等 信息，算出基本噴油量， 并根據(jù)氧傳感器關(guān)于 的信 息確定 修正系數(shù)，去乘基 本噴油量，使 保持在 = 0. 991.00一個(gè)很窄的范圍 內(nèi)波動(dòng)。 程序中設(shè)有一個(gè)電壓門檻 值，通常在 450mV左右。 氧傳感器電壓高于此值， 則混合氣過濃，應(yīng)減小 修 正系數(shù)以減少噴油量；低 于此值，則混合氣過稀， 應(yīng)增大 修正系數(shù)以增加噴 油量。 2） 信號(hào)

14、的時(shí)間滯后 (死時(shí)間 ) 而從噴油器噴油生成混合氣開始，到氧傳感器測(cè) 得這部分混合氣的 為止，存在一定的反應(yīng)時(shí)間， 這個(gè)時(shí)間影響著閉環(huán)控制的振蕩周期。 這段時(shí)間稱為 死時(shí)間 ，由以下四部分組成： 1. 混合氣從噴油器到氣缸的流動(dòng)時(shí)間； 2. 發(fā)動(dòng)機(jī)一個(gè)工作循環(huán)從進(jìn)氣到排氣所經(jīng)歷的時(shí)間； 3. 燃燒過的氣體從氣缸到氧傳感器的流動(dòng)時(shí)間； 4. 氧傳感器的響應(yīng)時(shí)間。 其中主要是混合氣和燃燒氣體的流動(dòng)時(shí)間。 死時(shí)間的長(zhǎng)短取決于發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷與轉(zhuǎn)速。 例如怠速時(shí)根據(jù)氧傳感器與發(fā)動(dòng)機(jī)的距離長(zhǎng)短， 死時(shí)間可達(dá) 1s以上不等的數(shù)值。而大負(fù)荷高轉(zhuǎn)速 時(shí)死時(shí)間減為幾百毫秒。 3）閉環(huán)控制

15、時(shí) 的變化過程 當(dāng)氧傳感器輸出電壓越過 450mV左右的門檻值躍升或躍 降時(shí)， ECU確認(rèn)混合氣成分發(fā)生了越過 =1的改變。此時(shí) 應(yīng)通過 修正系數(shù)調(diào)整噴油量，使混合氣成分回頭往 =1 方向發(fā)展。當(dāng)然，最好是一步調(diào)整到混合氣 =1并保持下 去。 但是由于以下四個(gè)原因而無(wú)法做到這一點(diǎn)： 1. 無(wú)法知道當(dāng)時(shí)與 =1有多大偏差； 2. 如果 變動(dòng)太快，汽車會(huì)突然加速或減速，使乘員感到 不舒適； 3. 發(fā)動(dòng)機(jī)不可避免地有制造公差，使用過程中有磨損、 漏氣，燃油成分會(huì)有波動(dòng)，以及諸如此類會(huì)影響混合 氣成分的未知因素； 4. 由于死時(shí)間的存在，即使噴油量調(diào)整到了使混合氣 =1， ECU也無(wú)法

16、立即知道。 實(shí)際采取的控制策略 當(dāng)氧傳感器輸出電壓出現(xiàn)階躍時(shí)， 修正系數(shù) 先是立即突然改變一個(gè)確定的數(shù)值，以便盡可能快地發(fā)揮修正混合氣 成分的作用， 接著按照程序內(nèi)編制的匹配函數(shù)以一定的斜率繼續(xù)往同一方向慢慢地 改變，直到混合氣成分回復(fù)到 =1并超越之，氧傳感器輸出電壓再次 發(fā)生階躍， 修正系數(shù)跟著朝相反方向再次突然改變一個(gè)確定的值。 氧傳感器輸出電壓的躍升或躍降都是由于混合氣成分發(fā)生越過 =1的 改變而引起的。這種改變發(fā)生在氧傳感器輸出電壓出現(xiàn)階躍之前一段 時(shí)間，即死時(shí)間。 當(dāng) ECU發(fā)現(xiàn)氧傳感器輸出電壓出現(xiàn)階躍時(shí)已經(jīng)為時(shí)過晚，混合氣成分 已經(jīng)越過了 =1并繼續(xù)發(fā)展。此時(shí)

17、 ECU只能令 修正系數(shù)立即朝相反方 向改變，使混合氣成分回頭往 =1方向發(fā)展。 所以，由于死時(shí)間的緣故， 修正系數(shù)總是波動(dòng)著向前發(fā) 展的。這導(dǎo)致即使在穩(wěn)定工況下，噴油脈沖的寬度也是波 動(dòng)著的，混合氣成分也只是在 =1附近的一個(gè)小范圍內(nèi)波 動(dòng)，永遠(yuǎn)不可能停留在 =1的狀況。 氧傳感器輸出電壓和 修正系數(shù)曲線 的特點(diǎn)和聯(lián)系 氧傳感器輸出電壓曲線由一系列階躍組成，而且相鄰兩 次階躍的方向相反； 在氧傳感器輸出電壓階躍的時(shí)刻發(fā)生 修正系數(shù)的突變。 但是氧傳感器輸出電壓階躍的方向和 修正系數(shù)突變的方 向正好相反； 氧傳感器輸出電壓曲線相鄰兩次階躍之間所經(jīng)歷的時(shí)間： 只有一部

18、分用于將混合氣成分改變到 =1，這部分時(shí)間大體上固定； 另一部分時(shí)間用于讓混合氣從生成地點(diǎn) (噴油地點(diǎn) )流動(dòng)到氧傳感器安裝地 點(diǎn)和氧傳感器作出響應(yīng)等，等于死時(shí)間，由發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷和轉(zhuǎn)速?zèng)Q定。 如前所述，在死時(shí)間內(nèi)混合氣成分將越過 =1繼續(xù)發(fā)展。所以， 修正 系數(shù)的波動(dòng)周期取決于死時(shí)間的長(zhǎng)短，即取決于發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷和轉(zhuǎn)速； 如果 修正系數(shù)曲線相鄰兩次突變之間的匹配函數(shù)始終保持相同的 斜率，則： 當(dāng)因發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷和轉(zhuǎn)速改變而使 修正系數(shù)曲線的波動(dòng)周期發(fā)生變化時(shí)， 便會(huì)使這種波動(dòng)的幅度也跟著變化。 這將導(dǎo)致混合氣成分在某些工況下越出 =1附近的一個(gè)小范圍，使三效催 化轉(zhuǎn)化器的轉(zhuǎn)化效率下

19、降，排放惡化；同時(shí)行駛性能也會(huì)惡化。 所以，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷和轉(zhuǎn)速變化而使 修正系數(shù)的波動(dòng)周期增大時(shí)， 匹配函數(shù)的斜率必須調(diào)小，使 修正系數(shù)波動(dòng)的幅度從總體上保持恒 定，以便得到最佳的排放和行駛性能。 4） 的不對(duì)稱調(diào)節(jié) 閉環(huán)控制的最佳調(diào)節(jié)范圍其實(shí)并非 對(duì)稱分布于氧傳感器電壓階躍點(diǎn)的兩 側(cè)。因?yàn)?的最佳調(diào)節(jié)范圍在 0.99 1.00，而氧傳感器電壓階躍點(diǎn)在 =1。 如果調(diào)節(jié) 使其對(duì)稱分布于 =1的兩側(cè)， 那么廢氣就不能在三效催化轉(zhuǎn)化器內(nèi) 得到最佳的轉(zhuǎn)化。 所以 要將實(shí)際達(dá)到的 調(diào)節(jié)范圍的中 心從氧傳感器電壓階躍點(diǎn)朝低 的方 向推移一點(diǎn) 。這稱之為 的 不對(duì)稱調(diào) 節(jié) 有兩種方法可實(shí)現(xiàn)

20、 的不對(duì)稱調(diào)節(jié)： 1. 當(dāng)從稀混合氣轉(zhuǎn)入濃混合氣即從 1轉(zhuǎn)入 <1、氧傳感器電壓躍升時(shí)， 修正系數(shù)推 遲一些時(shí)間調(diào)低，這就是說，噴油量推遲 一些時(shí)間減少； 2. 修正系數(shù)不對(duì)稱階躍，即從稀到濃和從 濃到稀時(shí)階躍高度不同。 5）雙氧傳感器閉環(huán)控制 閉環(huán)控制系統(tǒng)中可在三效催化 轉(zhuǎn)化器前面和后面各設(shè)一個(gè)氧傳 感器。 設(shè)在后面的氧傳感器 3b受廢氣污垢 的影響較小。 來(lái)自 3b的信號(hào)疊加于設(shè)在前面的氧 傳感器 3a的信號(hào)，從而改變閉環(huán)控 制回路中 修正系數(shù)波動(dòng)曲線的不對(duì) 稱性，對(duì) 調(diào)節(jié)范圍的漂移進(jìn)行補(bǔ)償。 這樣可保證混合氣成分長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定。 但是，單用設(shè)在三效催化轉(zhuǎn)化器 后面的氧傳

21、感器 3b來(lái)實(shí)行 閉環(huán) 控制則惰性太大，因?yàn)闅怏w從噴 油器到氧傳感器的流動(dòng)時(shí)間太長(zhǎng)。 所以，兩者兼用最佳。 4、特性場(chǎng)數(shù)據(jù)的自適應(yīng) (自學(xué)習(xí) ) 在某些情況下， ECU內(nèi)保留的 MAP標(biāo)定數(shù)據(jù)可能 會(huì)產(chǎn)生一些偏差，以下方面會(huì)使應(yīng)有的基本噴油 時(shí)間發(fā)生漂移： 發(fā)動(dòng)機(jī)和噴油器制造過程中的尺寸公差、 使用過程中零件狀態(tài)的改變、 燃油成分的波動(dòng)、 在使用體積空氣流量傳感器的場(chǎng)合還有空氣密度的改 變等 就是說，貯存在 ROM中的基本噴油時(shí)間特性場(chǎng)數(shù) 據(jù)會(huì)與當(dāng)時(shí)涉及的發(fā)動(dòng)機(jī)不盡適配，從而給燃油 定量帶來(lái)系統(tǒng)誤差。 比如以下實(shí)例： 在節(jié)氣門開度 10%，轉(zhuǎn)速為 2000RPM時(shí)的 利用標(biāo)

22、定的 MAP計(jì)算的開環(huán)噴油時(shí)間為 10ms，而實(shí)際需要的噴油時(shí)間為 12ms，那 么 1.MAP的這個(gè)工況點(diǎn)的數(shù)據(jù)可否通過閉環(huán)控制 進(jìn)行修正？ 2.控制系統(tǒng)能否迅速得到正確的噴油時(shí)間？ 1）閉環(huán)的噴油時(shí)間自適應(yīng)功能 閉環(huán)控制電路根據(jù)氧傳感器測(cè) 到的數(shù)據(jù)修正后續(xù)噴油的持續(xù)時(shí) 間，使混合氣成分趨于 =1。這 一過程中， ECU首先從貯存在 ROM中的特性 場(chǎng)調(diào)出數(shù)據(jù)匹配過程中確定的基本 噴油時(shí)間，并根據(jù)進(jìn)氣溫度、發(fā)動(dòng) 機(jī)溫度等參數(shù)加以修正， 然后通過不斷調(diào)整 修正系數(shù)，并 用 修正系數(shù)乘噴油時(shí)間，實(shí)現(xiàn) 閉 環(huán)控制。即： 噴油時(shí)間 =計(jì)算的開環(huán)噴油時(shí)間 修 正系數(shù) 對(duì)前述

23、問題 1，由于 噴油時(shí)間 =計(jì)算的開環(huán)噴油時(shí)間 修正系數(shù) 而計(jì)算的開環(huán)噴油時(shí)間 =10ms， 實(shí)際需要的噴油時(shí)間 =12ms， 故 修正系數(shù)應(yīng)在 1.2左右波動(dòng)。 故在基本噴油時(shí)間即 MAP數(shù)據(jù) 與實(shí)際需求出現(xiàn)偏差時(shí)閉環(huán)控 制可使修正這個(gè)偏差。 但這樣做存在一個(gè)問題： 在這個(gè)特性場(chǎng)的基礎(chǔ)上同樣能通過常規(guī)的 閉環(huán)控制將混 合氣成分最終調(diào)整到 =1，但如果完全依靠匹配函數(shù)修正 系統(tǒng)誤差并將混合氣成分調(diào)整到 =1，則勢(shì)必 花費(fèi)相對(duì)較 長(zhǎng)的時(shí)間 ，影響三效催化轉(zhuǎn)化器對(duì)廢氣中成分的轉(zhuǎn)化效率。 那么，應(yīng)如何加快這個(gè)過程呢？ 2）基本噴油特性場(chǎng)的自適應(yīng)功能 為了解決這個(gè)問題

24、 ECU通過 閉環(huán)控制過程確定若干個(gè)能描述 這些系統(tǒng)誤差的變量，或用于與噴油時(shí)間 相乘，或用于與噴油時(shí)間相加，使混合氣 成分迅速地趨近 =1。這些變量稱為自適應(yīng) 變量。 其數(shù)值與負(fù)荷和轉(zhuǎn)速有關(guān)。 在某一負(fù)荷和轉(zhuǎn)速區(qū)域內(nèi)形成的自適應(yīng)變量數(shù)據(jù) 被貯存在 RAM中，以后進(jìn)入同一負(fù)荷和轉(zhuǎn)速區(qū)域 時(shí)就被從 RAM中調(diào)出用于修正噴油時(shí)間。這就是 特性場(chǎng)數(shù)據(jù)的自適應(yīng)功能 。 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉時(shí)， ECU并不掉電，所以自適應(yīng) 變量的數(shù)據(jù)不會(huì)從 RAM中丟失。但是，如果切斷 ECU的電源，則 RAM中自適應(yīng)變量的數(shù)據(jù)丟失， 重新接通電源時(shí)必須從頭開始自適應(yīng)過程。 自適應(yīng)功能使得燃油定量控制能夠迅速地

25、、 獨(dú)立地、各個(gè)地對(duì)涉及的發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)進(jìn)行 精細(xì)的匹配和補(bǔ)償。 （ 1）自適應(yīng)變量 主要是下列四種參數(shù)在自適應(yīng)過程中得到補(bǔ)償： 1. 由于海拔高度改變引起的空氣密度變化。其后果 是將空氣質(zhì)量流量乘一個(gè)系數(shù)。 2. 由于負(fù)荷傳感器下游產(chǎn)生漏縫及隨后又被沉積物 堵封引起的空氣泄漏量變動(dòng)。其后果是使空氣流 量增加或減少一定數(shù)量。 3. 由于電磁噴油器開啟和關(guān)閉時(shí)響應(yīng)滯后時(shí)間的隨 機(jī)制造偏差引起的實(shí)際噴油時(shí)間的系統(tǒng)誤差。其 后果是使每循環(huán)噴油時(shí)間增加或減少一定數(shù)量。 4. 由于燃油成分不同引起的理論當(dāng)量空燃比偏離 14.7。其后果相當(dāng)于在按 ROM中的特性場(chǎng)數(shù)據(jù)計(jì) 算噴油時(shí)間時(shí)使過量空氣系數(shù)

26、 乘上一個(gè)系數(shù)。 上述這些因素分別在特性場(chǎng)的不同區(qū)域發(fā)揮很強(qiáng)的作用， 所以特性場(chǎng)被分成三個(gè)自適應(yīng)區(qū)域，相應(yīng)地形成三個(gè)自適 應(yīng)變量： 1. 空氣密度和燃油成分的改變均勻地作用于整個(gè)特性場(chǎng)，由 此形成一個(gè)自適應(yīng)變量，與空氣質(zhì)量流量相乘，其自適應(yīng) 區(qū)域覆蓋整個(gè)特性場(chǎng)。但當(dāng)采用進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力傳感器 或空氣質(zhì)量流量傳感器傳感負(fù)荷信息時(shí)，空氣密度的改變 不帶來(lái)噴油時(shí)間的系統(tǒng)誤差； 2. 在空氣流量較小時(shí)，例如怠速工況附近，空氣泄漏量的變 化帶來(lái)較大的影響。所以，在第二個(gè)區(qū)域內(nèi)形成一個(gè)與空 氣流量相加的自適應(yīng)變量； 3. 在噴油時(shí)間很短時(shí)，噴油器每循環(huán)噴油量的差異的影響特 別強(qiáng)烈。所以，在第三個(gè)區(qū)

27、域內(nèi)形成另一個(gè)與噴油時(shí)間相 加的自適應(yīng)變量。 （ 2）自適應(yīng)變量的計(jì)算 以空氣密度和燃油成分的改變形成一個(gè)自適應(yīng)變量為例來(lái) 說明自適應(yīng)變量（為表述方便暫且定義變量名為 A）的計(jì) 算： 噴油時(shí)間 =計(jì)算的開環(huán)噴油時(shí)間 A 修正系數(shù) 自適應(yīng)變量 A實(shí)際上是對(duì)基本噴油 MAP的一種修正。 假定自適應(yīng)變量 A首先等于 1。那么 噴油時(shí)間 =計(jì)算的開環(huán)噴油時(shí)間 1 修正系數(shù) 下圖左側(cè)說明 修正系數(shù)大于 1，那么此時(shí)計(jì)算的開環(huán)噴油時(shí)間實(shí)際上 是偏小的。此時(shí)通過調(diào)整自適應(yīng)變量 A使其加大，如圖向右，則會(huì)使 修正系數(shù)向等于 1的方向變化。 而 修正系數(shù)接近 1則說明計(jì)算的開環(huán)噴油時(shí)間 自適應(yīng)變量 A越來(lái)越 接近實(shí)際需求的噴油時(shí)間。 反之在計(jì)算的開環(huán)噴油時(shí)間偏大時(shí)的修正也可以 通過對(duì)自適應(yīng)變量的減小實(shí)現(xiàn)。如下圖的右側(cè)。 修正系數(shù)與中性值 1.0的差值就是混合氣成分有效修正值。每次氧傳 感器輸出電壓發(fā)生階躍后就將有效修正值用一個(gè)加權(quán)因子加權(quán)后加到 該工況的自適應(yīng)變量上去將其刷新。自適應(yīng)變量每次刷新的增量都與 當(dāng)時(shí)的混合氣成分有效修正值成正比。每次刷新都使 修正系數(shù)朝著 取值 1.0的方向跨進(jìn)一小步。當(dāng) 修正值達(dá)到 1.0(有效修正值為 0)時(shí)， 自適應(yīng)變量的增量為 0。刷新的步長(zhǎng)在 1和 100毫秒之間。