空燃比的汽油机过渡工况空燃比控制特点

Question

如题所述

Answer 1

加装三元催化反应器是电喷汽油机应用较广泛、技术较成熟的排放控制方案。为了提高三元催化反应剂的净化效率，必须将空燃比控制在化学当量比附近，即过量空气系数a=。当汽油机工作在稳定工况时，电控系统通过进气流量传感器检测进入气缸的空气量，通过控制喷油脉宽来保证空燃比在理论空燃比(a= 1)附近，同时采用氧传感器检测排气中的氧浓度，对空燃比进行反馈控制，形成闭环控制系统，消除批量生产在制造、装配中零部件公差以及环境条件变化造成的空燃比波动。然而当汽油机处于过渡工况时，将空燃比精确控制在理论空燃比( a= 1)附近存在如下技术问题:
（1）氧传感器响应存在迟滞性。氧传感器信号反映了已燃混合气的浓度状况，当汽油机节气门位置突变时，汽油机工况快速变化，氧传感器空燃比反馈控制的响应时间长，来不及对空燃比进行反馈；
（2）节气门突变时，进气系统存在动态的充排气现象，导致经过空气流量传感器(进气总管上少的空气量与实际进入气缸内的空气量不相等，使根据进气量计算出的喷油量出现偏差；
（3）进气管内油膜动态特性造成空燃比变化。对于多点电喷汽油机，汽油喷射在进气门附近，一部分汽油以油蒸气的形式直接进入气缸，而其余部分以液态油膜形式沉积在进气歧管壁面上，同时油膜以某一速率蒸发后进入气缸。当汽油机节气门突变时，汽油机转速发生变化，从而造成以蒸气直接进入气缸和以油膜蒸发进入气缸的汽油量发生变化；
（4）时间顺序造成空燃比偏差。一方面，就某一缸而言，喷油过程是在进气过程之前，因而这时的喷油量是以其它气缸的进气量来计算的；另一方面，氧传感器信号是以前工作循环混合气浓度情况的反映，而汽油机节气门在迅速开大和关小的过渡过程中，进气流量发生了较大的变化，因而研究满足所有工况的空燃比控制策略具有重要意义。