【文章內容簡介】 ，彌補燃油的不足；部分負荷和怠速運行時，采用開環(huán)與閉環(huán)相結合的控制方式，為了獲得最佳經(jīng)濟性和較低的排放，主要采用閉環(huán)控制；節(jié)氣門全開時，為了獲得最大的發(fā)動機功率和防止發(fā)動機過熱，采用開環(huán)控制，將空燃比控制在 。要實現(xiàn)上述空燃比控制方式，首先，由進氣歧管絕對壓力傳感器、進氣溫度和發(fā)動機轉速信號計算空氣質量流量，通過測量發(fā)動機在不同工況下各種傳感器的信號，根據(jù)測的數(shù)據(jù)獲得最佳空燃比，從而得出每缸理想的燃油質量；然后根據(jù)噴油器的流量系數(shù)計算噴油脈寬；最后， ECU中驅動器根據(jù)點火順序及上面 計算得到噴油脈寬使噴油器工作，通過上述控制步驟，就可使發(fā)動機在不同工況下獲得最佳空燃比，從而實現(xiàn)發(fā)動機的高效率、低油耗、零排放等功效、 （ 3） 怠速控制 當發(fā)動機怠速負荷增大時， ECU控制怠速控制閥使進氣量增大，從而使怠速轉速提高，防止發(fā)動機轉速不穩(wěn)或熄火；當發(fā)動機怠速負荷減小時， ECU控制怠速控制閥使進氣量減少，從而使怠速轉速降低，以免怠速轉速過高。 （ 4） 爆震控制 爆燃是汽油機的一種不正常燃燒狀態(tài)，嚴重的爆燃會導致汽油機的各項性能惡化。推遲點火提前角可以有效控制爆燃，但是，點火提前角的推遲 會帶來功率和燃油消耗率的損失。爆燃控制的原則是使點火提前角處于最佳狀態(tài)（剛剛不發(fā)生爆震的狀態(tài)），因此，這就需要一個類似控制空燃比的閉環(huán)控制系統(tǒng)一樣的反饋系統(tǒng)。 爆震傳感器裝在發(fā)動機的缸體上（也有傳感器與火花塞墊片做成一體），一旦爆燃發(fā)生，高能量的燃氣沖擊氣缸壁面引起氣缸發(fā)出高頻震音，這種異常振動信號傳入爆震傳感器中。信號由爆震傳感器傳入 ECU，在濾波電路中對爆燃時振幅與原設定的振幅進行對比，若振幅已經(jīng)超過了原設定的峰值，再根據(jù)爆燃強度推遲點火提前角，直至爆燃消失為止。爆震控制系統(tǒng)在現(xiàn)代汽車應用中，有的也采 用分缸控制的方法。 在汽車的實際應用中，是否采用爆震控制系統(tǒng)，要根據(jù)發(fā)動機的性能及強化程度等因素綜合考慮確定。對于發(fā)動機的強化程度要求不高時，或所用汽車的辛烷值足夠高和已采取有效的抗燃措施的發(fā)動機，可以不采用爆震控制系統(tǒng)。 EFI系統(tǒng)分類 （ 1） 按噴油氣數(shù)量分為多點噴射和單點噴射。多點噴射簡稱 MPFI，每一個氣缸有一個噴油器，安置在進氣門附近。單點噴射簡稱 TBI，是幾個缸公用一個噴油器。 （ 2） 按控制方式分為開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。兩者的差別是閉環(huán)控制系統(tǒng)需根據(jù)輸出結果對控制系統(tǒng)進行調整。汽車在穩(wěn)定運行狀態(tài)采用閉環(huán)控制，即在汽車怠速和勻速行駛時，由氧傳感器進行性信息反饋。從而使內燃機在最佳狀態(tài)下運行；當汽車在非穩(wěn)定工況下運行，采用開環(huán)控制，這時氧傳感器及爆震傳感器不工作。 EFI系統(tǒng)的作用 EFI系統(tǒng)根據(jù)各種傳感器輸送的信號，能夠有效地控制混合氣的空燃比，使發(fā)動機在各種工況下空燃比達到最佳值，從而實現(xiàn)高功率、低油耗以及減少污染物排放的功效。該系統(tǒng)分為開環(huán)和閉環(huán)兩種 控制，閉環(huán)控制是在開環(huán)控制的基礎上，由計算機根據(jù)氧傳感器輸送的氧濃度信號修正燃油的供油量，使混合氣的空燃比保持在理想狀態(tài)。 點火控制 隨著電噴系統(tǒng)不斷完善，發(fā)動機的點火控制系統(tǒng)也在不斷改進。點火系統(tǒng)在對排放污染物控制有著不可忽視的作用。微機控制點火系統(tǒng)通過控制點火提前角，實現(xiàn)最大限度降低污染物的排放。 點火系統(tǒng)分類 由傳統(tǒng)的蓄電池式點火系統(tǒng)發(fā)展到現(xiàn)在的無觸點電子點火、微機控制點火、無分電器點火系統(tǒng)。而無觸點點火系統(tǒng)根據(jù)觸發(fā)方式不同，可分為磁感應式、光電式、電磁振蕩 式和霍爾效應式；無分點點火系統(tǒng)又稱直接點火，分為同時點火和獨立點火；微機點火控制系統(tǒng)在各種工況下調整點火時刻，使點火提前到發(fā)動機剛好不發(fā)生爆震的范圍，有效地提高了發(fā)動機的經(jīng)濟性、動力性、加速性，而且降低了排放污染。該系統(tǒng)是目前最為先進點火系統(tǒng)。 推遲點火提前角 點火提前角一直是最簡單也是最普遍應用的排放控制系。點火系統(tǒng)可使發(fā)動機在不同轉速、進氣量等因素影響下，實現(xiàn)最佳點火提前角，使發(fā)動機發(fā)出最大功率或扭矩，而油耗和排放降低到最低程度。 該系統(tǒng)分為開環(huán)控制和閉環(huán)控制。閉環(huán)控制是在開環(huán)控 制基礎上，增加一個爆震傳感器進行反饋控制，其點火時刻精確度比開環(huán)控制高，但是，排氣中污染物的濃度稍高一些。 點火提前角為上止點（即將要發(fā)生爆震時的角度）前 ，平均有效壓力和燃油消耗率處于最佳狀態(tài)。此時就是以發(fā)動機動力性、經(jīng)濟性為目標時最常用的點火提前角。隨著點火提前角的減少，即推遲點火提前角，氮氧化合物和碳氫化合物排放逐漸降低。氮氧化合物的降低是因為隨著點火提前角的推遲，最高燃燒溫度程直線下降，燃燒室內溫度達不到氮氧化合物化合時的溫度，即排放氣體中濃度明顯降低，最高可降低原來的 30%；碳 氫化合物的排放濃度降低，是 因為排氣溫度上升，使 HC在燃燒室內和排氣管中不斷的被氧化。 點火提前角不能被無限制的推遲。隨著點火提前角的推遲，會導致平均有效壓力下降和燃油消耗率上升，嚴重的還會引起氣缸的爆震，所以，靠推遲點火提前角來降低排放是有限的。在實際應用中，應該綜合考慮排放特性、動力性和經(jīng)濟性來確定最佳點火提前角的大小。 三元催化器 三元催化器主要是用來氧化 CO和 HC，它安裝在汽車發(fā)動機的排氣裝置上（工作溫度通常不能超過 800℃），可以除去 90%以上的有害物質，是現(xiàn)代汽車上一種新的排氣 凈化裝置。 三元催化器的結構 三元催化器主要由殼體、減振層、載體和涂層構成。殼體的作用是保證催化器的反應溫度以及減少對外的熱輻射，所以，許多催化轉換器的殼體做成雙層結構；減震層一般有膨脹墊片和鋼絲網(wǎng)兩種，它的作用是減振、緩解熱應力、固定載體、保溫和密封；目前 90%的載體有陶瓷制成；在涂層表面散布著作為催化劑的活性材料的貴金屬，一般為鉑、銠和鈀。 三元催化器的分類及工作原理 現(xiàn)在的三元催化器多種多樣，根據(jù)其工作原理不同，催化劑可分為氧化型、還原型、三元催化劑和稀燃催化劑。目前最常用的催化劑主要是氧化型催化劑和三元催化劑。在氧化型催化劑中， CO和 HC與氧氣進行氧化反應，生成無害的二氧化碳和水，但是對氮氧化合物無效；而在三元催化劑中， CO、 HC和氮氧化合物互為還原劑，生成無害的二氧化碳、水及氮氣。最常用的氧化催化劑和三元催化劑。 不同型號的催化器采用的催化劑也不同，而且不同貴金屬成分對排放污染物的凈化效果也是不同的。鉑、銠、鈀等貴金屬常用作催化劑，相比之下，；銠對NOX的還原效 果最佳；而鈀雖然在新鮮狀態(tài)下活性很好，但是由于它晶格結構易容納雜質，很容易化學中毒。 在現(xiàn)實的催化劑中， CO和 HC的氧化反應是由鉑和銠來催化的，而鈀用來催化 NOX 的還原反應。但是在現(xiàn)實應用中，為滿足排放標 準，三種貴金屬成分一般是搭配使用的。 影響三元催化劑失效的原因 影響三元催化器工作的因素有很多，它包括催化器過熱、含鉛汽油、劇烈磕碰或拖底以及老化。導致三元催化轉化器老化的因素主要有以下幾個方面： （ 1） 高溫失活，催化劑長時間暴露在 850℃以上的高溫環(huán)境內，引起催化劑的燒結聚集， 從而導致催化劑的活性降低。 （ 2） 催化劑化學中毒，導致這種情況的主要原因是燃料中的硫和鉛以及潤滑油中的鋅和磷造成的，這些顆粒吸附在催化劑表面，是催化劑失活或是無法與廢氣接觸，從而失去催化作用，即“中毒”。 （ 3） 汽車尾氣中的碳煙在排放時，會吸附在催化劑表面，長期的積累會使載體的空隙堵塞，從而影響轉化效率。 （ 4） 機械損失，是指三元催化器在汽車運行過程中發(fā)生熱沖擊、磨損、物理性破碎等情況，以致其不能正常工作。 怠速控制 怠速是車用汽油機最常用的工況之一，是指車輛變速箱位于空檔 時，油門松開，發(fā)動機處于低速空轉狀態(tài)的運行工況。比如，汽車穩(wěn)定的起動、暖機時、十字路口紅燈時及交通堵車時皆為怠速工況。而且發(fā)動機怠速工況運轉性能的好壞評價發(fā)動機性能的重要指標之一。發(fā)動機的怠速性能主要表現(xiàn)在三個方面：怠速穩(wěn)定性、怠速排放及怠速油耗。怠速控制目地為降低怠速排放量、提高燃油經(jīng)濟性、提高怠速穩(wěn)定性、獲得良好的駕駛舒適性、達到迅速、平穩(wěn)的過渡特性等。 怠速控制系統(tǒng)組成 發(fā)動機怠速控制系統(tǒng)是由各種傳感器、信號控制開關、電控單元 ECU、怠速控制閥以及節(jié)氣門旁通空氣道等組成。 ECU接受各相關傳感器所輸送的信號，通過 ECU的分析判斷后，對怠速控制閥發(fā)出相應指令，從而控制節(jié)氣門旁路中的空氣流量，使發(fā)動機怠速運轉時，空燃比總是處于最佳的轉速下。 控制策略 若發(fā)動機處于怠速運行狀態(tài)時，節(jié)氣門處于全關狀態(tài)，即空氣進入發(fā)動機量不再由節(jié)氣門控制。怠速控制的本質就是通過怠速執(zhí)行器調節(jié)進氣量，同時配合噴油和點火提前角的控制，改變怠速工況下燃油經(jīng)濟性和發(fā)動機的動力性，從而發(fā)動機 在怠速工況下處于穩(wěn)定狀態(tài)。下面我們具體討論汽車在怠速工況下的不同情況下的控制策略。 啟動控制：發(fā)動機剛剛啟動時，這時怠速控制系統(tǒng)控制怠速執(zhí)行器執(zhí)行命令，即使旁通盡量為最大值，此操作利于啟動，啟動之后，再根據(jù)冷卻水溫度來確定旁通進氣量的大??；暖機控制：在暖機階段時，怠速控制系統(tǒng)要根據(jù)冷卻水溫度的變化，而對旁通進氣量的大小進行不斷調整，使發(fā)動機在溫度狀態(tài)變化情況下依然保持穩(wěn)定的轉速；怠速反饋控制：當暖機過程結束時，或者 ECU檢測到節(jié)氣門全開的信號，并且車速低于 2km/h，此時怠速控制系統(tǒng)進入怠速反饋控制；當電器負載增多時，怠速控制要做相應的調整。即怠速控制系統(tǒng)也要相應增加旁通進氣量，提高發(fā)動機的怠速轉速等。怠速控制具有以下優(yōu)點： （ 1） 在所有可能的工況條件下可以提供理想的怠速空氣量； （ 2） 怠速控制可以及時補償發(fā)動機的負荷變化； （ 3） 當車輛處于急減速時，利用增加空氣量等方式改善排放； （ 4） 當車輛維持在低怠速與減速空氣量控制方式時，可以獲得良好的燃油經(jīng)劑性； （ 5） 改善車輛的駕駛性能； 廢氣再循環(huán)控制（ EGR） 該系統(tǒng)是將一部分排氣引入到進氣管與新鮮混合氣混合，用來 抑制汽車污染物（ NOX）的生成。 EGR系統(tǒng)根據(jù)發(fā)動機的不同工況，適當?shù)恼{整排氣再循環(huán)的流量，來減少排氣中有害氣體的排放。因此，它是一種排氣凈化的有效技術。 EGR的控制原理 廢氣再循環(huán)系統(tǒng)的主要目的是降低氮氧化合物的排放，其原理是廢氣排氣管排出時，一部分廢氣經(jīng)過 EGR通過流管進入排氣門，在經(jīng)過 EGR控制閥，進入進氣門，最后通過流管與新鮮混合器混合。 EGR系統(tǒng)能有效抑制氮氧化合物生成主要有兩個原因，一是排氣中主要是惰性氣體，氧氣含量低，廢氣與新鮮混合氣混合就造成混合氣中氧的濃度減小 ，這就導致了燃燒速度降低，燃燒室內溫度下降；二是廢氣與新鮮混合氣混合使混合氣的比熱容提高，從而降低了氮氧化合物的排放。 但是，不能為了減少污染物的排放而不斷增大 EGR率， EGR率不僅與排放性能有關，還與發(fā)動機的動力性、經(jīng)濟性有著緊密聯(lián)系。 EGR的控制策略 由 EGR的控制原理可知，為保證發(fā)動機的經(jīng)濟性、動力性和排放性。 EGR率的控制必須根據(jù)發(fā)動機的不同工況要求進行控制。下面我們就對幾種工況下 EGR率控制做簡單的介紹。 （ 1） 經(jīng)過大量的實驗表明， EGR率控制在 10%20%范圍內 最為合適。當 EGR率小于 10%時燃油消耗量基本不增加，即燃燒不充分；當 EGR率大于 20%時發(fā)動機燃燒不穩(wěn)定， HC排放量也在增加。因此， EGR率最好控制在 10%— 20%時，隨著發(fā)動機負荷的增加， EGR率的允許值也在增加。 （ 2） 怠速和低負荷時，氮氧化合物的排放濃度低，為了保證燃燒穩(wěn)定，不進行 EGR率控制。