汽油機管理系統的控制目標

蘇州建設交通高等職業技術學校 金小云

汽油機管理系統是內燃機技術與電子控制技術共同發展的結晶，集中反映了科研人員為保護環境、節約能源在汽油機領域所獲得的成果，被廣泛應用于汽油發動機。汽油機管理系統的控制目標主要是對目標空燃比、目標點火角及排放進行控制，如圖1所示。使發動機在滿足環保性能指標的前提下，再提高燃油經濟性、動力性等性能指標。

圖1 汽油機管理系統的控制目標

1 目標空燃比控制

目標空燃比控制由進氣量控制和燃油供給控制2部分組成，通過對這2部分的控制來實現空氣和燃油的調配，根據有無反饋信號分為開環控制和閉環控制。發動機在起動、暖機、大負荷、加速等需要加濃的工況，氧傳感器溫度和冷卻液溫度低于正常工作溫度的情況下均采用開環控制，在怠速及部分負荷時采用閉環控制。

在閉環工況時，汽油機管理系統將目標空燃比控制在理論空燃比（過量空氣系數為1）附近，在過量空氣系數為1時，燃油與空氣混合的可燃混合氣燃燒最徹底，三效催化器轉換器的效率最高，各污染物排放最低，如圖2所示。

在開環工況時，根據工況的不同對可燃混合氣的濃度進行調節，如冷啟動、暖機、催化器保護、加速等工況時需要加濃，倒拖工況時進行斷油控制。

2 目標點火角控制

目標點火角控制由點火提前角控制和爆震控制2部分組成，汽油機管理系統通過對這2部分的控制，將點火提前角控制在最佳點火提前角（發動機輸出功率最大和油耗最低的點火提前角），使可燃混合氣燃燒后產生的溫度和壓力達到最大值，在顯著提高發動機動力性的同時，還能提高燃油經濟性和減少有害氣體的排放。

圖2 排放污染物與過量空氣系數的關系

圖3 點火正時對燃燒壓力的影響

在中等負荷時，目標點火角控制在最佳點火提前角；在大負荷，發生爆震時，減小點火提前角；在怠速時，對點火提前角進行預留，因為在怠速時，發動機僅需要克服內部的摩擦阻力，如果此時工作在最佳點火提前角，發動機輸出的功率最大，而需要克服的內部摩擦阻力不變，必然導致發動機轉速的升高，發動機轉速的升高又將導致單位時間內參與燃燒的可燃混合氣增多，從而導致燃油經濟性下降和排放污染物增加，所以，在怠速時，汽油機管理系統對點火提前角進行預留控制。

3 排放控制

排放控制主要包括尾氣排放控制和其他排放控制。大量的、各不相同的設計參數都會影響發動機排放污染物的生成，而且發動機也要滿足其他的性能要求，這些性能包括：燃油經濟性、動力性、工作平順性、可靠性等，這意味著每種發動機的設計都需要為了達到多種相互矛盾的目標而不斷進行協調。在發動機諸多性能里，因為環保法規的要求，要優先滿足排放性能，在滿足排放性能的前提下，盡可能優化提高其他性能。目前發動機中有多個系統是為了降低排放而配置的，如二次空氣噴射、燃油蒸發控制系統、廢氣再循環等。