四、发动机空燃比反馈控制系统
    反馈控制系统是指输出端与输入端之间存在反馈回路的系统，即输出量对控制作用有直接影响的系统称为反馈控制系统，或称闭环控制系统。闭环的含义就是应用反馈调节作用来减小系统的误差。
  （一）空燃比反馈控制的目的
    随着汽车油耗法规和排放法规要求的不断提高，装配空燃比反馈控制（AFC）系统的汽车越来越多，如桑塔纳、捷达、夏利、威乐、威驰、．锐志、皇冠、切诺基、北京吉普等国产车都已经装备空燃比反馈系统，其目的是节约燃油和降低有害物质的排放量。其排气净化的效率如图43所示。

    反应排气净化效果的排气净化率曲线
    1）试验证明：只有当混合气的空燃比（A/F）控制在理论空燃比（14.7）附近时，三元（HC、CO、NOx）催化转化器才能使HC、H2的还原作用和NO2、O2的氧化作用同时进行，从而将排气中的三种有害气体转化为CO2和H2O等无害物质。
  （二）空燃比反馈控制系统的组成
   1．空燃比反馈控制系统组成
   空燃比反馈控制系统是在燃油喷射系统基础上增设氧传感器，如图44所示。

   2．三元催化转化器结构原理
   三元催化转化器由催化剂载体、催化剂和外壳等组成，其结构原理如图45所示。

   空燃比反馈控制系统组成
   1）氧传感器安装在排气门至三元催化转化器中间的排气管上。当安装两只氧传感器时（如凌志LS400和皇冠3.0），则在三元催化转化器的前端和后端各安装一只。
   2）当发动机工作时，ECU根据氧传感器反馈的信号电压来判断混合气的浓度与理论空燃比的差异，再发出控制指令对喷油量进行修正以确保排气处于理论空燃比附近。
    三元催化转化器结构原理
   1）经特殊工艺处理的蜂窝状陶瓷载体（其上浸渍钯或铂和铑的混合物作为催化剂）可提供极大表面积促使化学反应快速进行。钯或铂是氧化催化剂，铑是还原催化剂。催化剂必须在理论空燃比之下，钯或铂促使HC和CO氧化，而铑同时使NOx还原。
   2）由于NOx需要HC和CO作还原剂才能还原，若氧过量，则HC和CO会首先被氧化，则NOx的还原反应就不能进行；反之，若氧不足，则HC和CO就不能被完全氧化。故必须严格控制空燃比在理论空燃比附近。
（三）空燃比反馈控制的过程
    1）限制电平：即氧传感器输出电压的平均值。当高于限制电平0.5V时表明混合气偏浓；当低于限制电平0. 5V时表明混合气偏稀。
    2）空燃比反馈控制过程：如图46所示。

    3）判断氧传感器完好的标准：正常情况下，氧传感器输入到ECU的信号电压在低电平（0. 1 -0. 3V）与高电平（0.7~0. 9V）之间的变化率为10次/min以上。若电压变化过慢（低于10次/min）或电压保持不变（保持高电平不变或低电平不变）则表明氧传感器发生故障。
     4）开环控制的情况：当氧传感器发生故障而失效时，ECU将对空燃比实行开环控制。由于开环控制不能将空燃比控制在理论空燃比附近，因此，油耗和有害气体排放都将大大增加。
    空燃比反馈控制过程
    1）当ECU接收到氧传感器信号电压高于限制电平0.5V时表明混合气偏，空燃比偏小，ECU首先发出控制指令使空燃比反馈修正系数KAF骤降一个PR值，使喷油时间缩短，然后逐渐减小修正系数，使混合气逐渐变稀，空燃比逐渐增大。
    2）当ECU接收到氧传感器信号电压低于限制电平0.5V时表明混合气偏稀，空燃比偏大，ECU首先发出控制指令使空燃比反馈修正系数KAF骤升一个PL值，使喷油时间增长，然后逐渐增大修正系数，使混合气逐渐变浓，空燃比逐渐减小。
    3）由于发动机工作循环需要一定时间，故要使空燃比完全收敛于理论空燃比是不可能的，只能控制在一个狭小范围内。
（四）空燃比反馈控制条件
    1．发动机ECU实施空燃比反馈控制条件
    发动机ECU实施空燃比反馈控制的四个必备条件是：
    1）发动机冷却液温度达到正常工作温度（80℃）以上。
    2）发动机运行在怠速工况或部分负荷工况。
    3）氧传感器温度达到正常工作温度（氧化锆式氧传感器温度达到300℃；氧化钛式氧传感器温度达到600℃时才能输出电压信号）。
    4）氧传感器输入到ECU的信号电压变化频率不低于10次/min。
    2．发动机ECU对空燃比实行开环控制的情况
    在下述七种情况下，发动机ECU将对空燃比实行开环控制：
    1）发动机起动工况，此时需要浓混合气，以便能够顺利起动。
    2）发动机暖机工况，此时发动机温度低于正常工作温度（80 ℃），需要迅速升温。
    3）发动机大负荷工况，此时需要加浓混合气，使其输出较大功率。
    4）加速工况，此时需要输出最大转矩，以便迅速提高汽车速度。
    5）减速工况，此时需要停止喷油，使发动机转速迅速降低。
    6）氧传感器温度低于正常温度，氧化锆式氧传感器温度达到300℃、氧化钛式氧传感器温度达到600℃时才能输出电压信号。当温度低于正常温度时不能输出电压信号。
7）当氧传感器输入到ECU的信号电压持续10s以上时间保持不变时，表明氧传感器已经失效，ECU将自动进入开环控制状态。

上一页  [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14]  下一页