新能源汽车发动机学习空燃比控制原理与修复

“学习空燃比控制”也叫学习控制，其目的是进一步提高空燃比的控制精度。

对于某一型号的发动机来说，各种工况下的基本喷射时间是标准数据，它们都按照ECU存储器ROM中存储的数据进行。但在实际运行过程中，由于发动机性能的变化，如空气系统、供油系统的性能变化，可能会造成实际空燃比相对于理论空燃比的偏离不断增大。空燃比的反馈修正可以修正空燃比的偏差，但偏差大时，总是需要一段时间才能找到浓稀的跃变点，导致控制不精确。

为了在下次运行时直接找到跃变点附近，提高控制精度，ECU记录上一次运行时的空燃比的修正值，下一次运行时直接使用。修正范围是有限的，如图2－32所示，一般闭环控制空燃比修正系数为0.80～1.20，也有0.75～1.25，在诊断仪里显示为±20%或±25%。如果反馈修正时，反馈修正值的中心偏向稀或浓的一边，当修正值超出修正范围时，就会造成控制上的困难，此时相对应混合气只能为过稀或过浓，不再进行修正调节。

图2－32　学习空燃比控制修正范围

图2－33所示为学习空燃比控制过程。例如：由于某种原因，造成实际空燃比偏离理论空燃比，致使混合气偏浓。氧传感器输出高电压0.9 V，ECU修正空燃比1%，即ECU控制喷油量减少1%，再监测仍是混合气偏浓，ECU修正后空燃比到2%，即ECU控制喷油量再减少2%，如此反复10次后，监测仍是混合气偏浓，ECU修正后空燃比到10%。第11次后，ECU监测到氧传感器信号变为高0.9 V和低0.1 V之间交变，说明实际空燃比和理论空燃比相差10%，修正值为－10%，即减少喷油量10%，修正后ECU控制空燃比按90%的标准喷油量喷射，而实际在气缸内得出的正好是标准空燃比。

图2－33　学习空燃比控制过程(www.xing528.com)

这样有个缺点，即在下次打点火开关时，由于故障未排除，混合气仍浓，ECU还得重新修正10次才能使实际排出的CO、HC、NOx在排气中的混合比例正确，这样不利于排放控制。

要想下次反馈控制时直接就减少10%的喷油量，方法只能是反馈修正值的中心位置由原1.0修正为0.9的位置（减少10%）。此时ECU控制的过量空气系数偏离标准过量空气系数0.1，事实上按0.9配制的混合气在缸内就是1.0，可以直接使用。

以上是氧传感器调节混合气浓度步进为1%的学习控制，实际中在氧传感器检测时每次喷油量的步进不一定是1%，也可能每次喷油量的步进是2%，这个依据控制软件的设置而定。步进越大时，纠正混合气浓度到跃变点的时间越短，但到跃变点修正值已确定后，每次喷油量微调的误差也相对变大。

ECU求出学习“修正值”后，将该值存入存储器中（读数据流时可以读出），在下次行车过程中把当前条件的“学习修正控制值”0.9立即反映到喷射时间上。如再发生其他故障，则在此基础上可以继续修正。由于学习控制修正值能在故障未消除之前立即反映到喷射时间上，故提高了空燃比的控制精度，在三元催化器的催化配合下，把CO、HC氧化成CO2、H2O及将NOx还原成O2、N2得以充分进行。

ECU中存储学习控制修正值的存储器为EEPROM（电擦写只读存储器，相当于家用U盘）或RAM（随机存取存储器），存储器不同，换蓄电池后现象不同。EEPROM ECU常电源断电后内部存储的信息不丢失。若存储器是RAM（相当于家用电脑内的内存条），ECU常电源断电后内部存储的信息会丢失。两者的差别是对于存储器为RAM，换蓄电池时，RAM中的自适应数据丢失，换蓄电池着车后发动机一段时间内空燃比不正常，甚至有回火或放炮现象，不过一段时间内，ECU会重新找到新的修正值，这段时间内发动机的性能会由差变好，EEPROM则不存在这种现象。

若是发动机故障消除，初始运行过程空燃比因旧修正值的影响混合气反而不正确，不过一会儿就会修正过来。

知识点滴：氧传感器的修正自适应值数据在检测仪的数据流中非常重要。