什么是空燃比，燃油修正和 AFM 曲线——兼谈如何通过 Hondata Log 数据了解你的进气组件是否正常工作

本文是对于 AF/Trim 以及一些相关的知识学习后的笔记，作为一个非车辆工程相关的人，部分文章内容可能并不正确，仅供参考。

许多时候我们可能会为了性能的提升，或者显摆的需要，给自己的车换上和原厂进气组件不一样的进气套件，比如前段时间就给我的 FK7 换上了一个名叫 Injen EVOLUTION Cold Air Intake System - EVO1500 的进气系统，是和 进气升级 改不好比原厂还慢 这个视频中的同款进气，是一个使用干式滤芯的带风箱的进气系统。

但是在更换了进气组件之后，我就一直有一个疑惑，这个新的进气组件是否真的和原车兼容，我怎么知道它在正常工作呢？

Datalog

由于手上正好有 Hondata 的程序，所以在安装了进气之后很快我就插着 Hondata 开着车在外面录制了一段时间的数据流并拿回家分析。

虽然我们在官网上可以看到 Injen 对于这个进气的描述是「Dyno Proven gains of up to 13 hp and 12 lb-ft. of torque」和「Designed to work with the stock calibration」，但是在用 Hondata 实测的 Log 下（对应的程序是「Canada 2018 MT - Civic Turbo MT 2017，+6 psi high octane」原版）。

如果不勾选 Mod 中的「Injen CAI/SRI」的选项的话， KC 会常年在 68% 左右，而且开 10 分钟大概会出现 6-7 个 Knock，此时车开起来会有比较肉的感觉。

如果勾选了 Mod 中的「Injen CAI/SRI」的选项的话， KC 会恢复到 56% 左右，不太容易出现 Knock，相比较不勾选的情况下 0-100km/h 加速成绩可以再快 0.5s 左右。

所以从这一点来看即使使用了这个带风箱进气，使用 「Injen CAI/SRI」 依然是一个比原厂程序更好的选择，如果你用了这个进气，请不要盲目相信某些人说的不用调程序之类的，不然你的车可能一直在一个高 KC 下工作。

KC and Knock

上文中我使用了一个词叫做 KC，这个全称是 Knock Control，中文翻译——爆震指数，在 What is Knock Count and Knock Control (defined) 一文中有如下解释：

“Knock Control” = This parameter is the ECU’s determination of fuel quality. Movement here indicates the knock sensor hears what it thinks is knock activity, and reports to the ECU to apply a steeper ignition retard to avoid continued knock activity. This value is dynamic, and WILL move from time to time.

On Civic Si models, there doesn’t seem to be a forced rise at play at WOT like the non-Si 1.5T ECU’s (which naturally rise above 5,200-5,400rpm regardless of sensor input). Movement that goes up and up and up and never comes down is more concerning than movement alone. Knock control can typically be manipulated down by driving the car in a higher gear at lower engine speeds and targeting atmospheric pressure on the MAP sensor reading.

在另一个帖子（ Has anyone used the Hondata +6 PSI tune on CVT with Regular Fuel ）中，有网友表示

I really hate when people claim these cars don’t knock. The computer will do what it can to prevent it based on estimate algorithms combined with knock sensor activity but it surely isn’t ideal to have any knock control higher than the 49% or 54% depending on which tuning software your running. Period. Even stock.

从以上帖子的中我们可以总结出以下结论：

• Knock Control 的高低主要取决于：油品质量，是否 WOT（节气门全开，可以理解为满油门），一些传感器数据，以及通过爆震传感器得到的数据（比如爆震传感器短时间内看到了一些 Knock ，那就会提升这个值）
• 1.5T 非 Si 的思域的原厂程序会在 5000-5400rpm 及以上调高 Knock Control 的值（也就是 Artificial Knock）
• 激烈驾驶后 Knock Control 会变高
• 理想情况下 KC 的值应该是 54%（或者 0.54）

在上文中我们看到如果没有勾选「Injen CAI/SRI」选项的话 KC 会偏高，但是勾了之后 KC 就下来了，这里我们就需要了解这个选项具体是改变了什么。

AFR and Closed Loop

经过查阅资料之后我们可以知道，「Injen CAI/SRI」主要是改变了 AFM，那么什么是 AFM，以及为什么对它的修改会影响到 KC，这里我们需要先涉及到两个预备概念，分别是叫做：Closed Loop（闭环控制）和 AFR（空燃比）。

关于什么是闭环控制，打算直接抄袭一下 一次P0171/P0174燃油系统过稀(System too lean)故障的诊断过程 一文中的解释：

发动机的每个Bank各有两个氧传感器，前氧传感器位于排气歧管下游，三元催化器上游，负责给计算机反馈排气中的氧气含量数据。后氧传感器位于三元催化器下游，其数据不影响发动机的行为，只用于监控三元催化性能。氧传感器数据将被用于检测燃烧状况，如果氧传感器数据显示系统过稀(lean condition)，计算机将会命令喷油嘴多喷油(rich command)；反之(rich condition)则少喷油(lean command)。

发动机刚刚启动时会处于开环控制，因为氧传感器在温度不够的情况下无法读出数据。在氧传感器和水温都达到工作温度之后，系统则转入闭环控制。在一些特殊情况下，比如发动机刚启动时（即使已经达到工作温度），油门全开(Wide Open Throttle)，计算机会强制使用开环控制。

而关于空燃比，Wiki 上的介绍是：

空燃比（Air-fuel ratio，簡稱AFR）是指在內燃機中，空氣與燃料的質量比。如果它恰好等於能使得燃料完全燃燒的化學計量比，則稱為化學計量空燃比。空燃比是減少排放和提高內燃機性能的一個非常重要的參數。

即燃燒此時空氣與燃料的質量比。 汽油的化學計量空燃比大約為14.7，柴油大約為14.3。

这里我们就会得出一个结论，发动机对于非 WOT （全油门）工况下喷油和燃烧的控制是需要多个传感器进行监控的，在一个理想状态下发动机需要控制好进气和喷油的量（达到最优空燃比 14.7），但是如何要知道空燃比我们就需要知道两个数据——喷油量和进气量，喷油量这个很好计算，毕竟现在都是电控缸内直喷了，而进气量的计算就需要进气流量传感器了。

进气流量传感器称为 MAF——Mass Air Flow sensor，一般会插在进气组件的管路上，找了一张十代思域的网图，白圈中的就是 MAF。

对于非 Si 的思域来说（比如我们普通的十代思域），MAF 读到的数据是一个 0~5V 之间的电压（而不是实际的单位为 g/s 的流量），为了让发动机能了解到对应的电压下实际上是多少流量的进气量，就会有 AFM 的设定，原厂的 AFM 曲线是根据原厂的进气风箱标定的，这个标定是一个表格，大概长这个样子：

但是在改装了进气之后，比如在我这个场景下实际进气量会比原厂的大的多，如果继续按照原厂的表格进行查询的话，同等电压下电脑会根据那个曲线得到一个比实际进气量低的值（比如电压是 3V，电脑一查表格以为是 40g/s 的进气量，便按照这个量来喷油燃烧，然而实际上已经吸入了 50g/s 的空气），这个时候发动机就会根据错误的进气量来决定喷油量，实际带来的效果就是 AFR （空燃比）不对了，实际进气更多，导致 AF 更高（喷油浓度变低），从而导致容易爆震和 KC 更高。

那电脑是怎么知道 AFR 不对的呢？上面我们提到，在大部分工况下，车的 ECU 是在闭环控制下运行的，在发动机的排气端还没有到三元催化的时候有个前氧传感器，这个传感器会知道燃烧剩余的氧气含量，如果少于某个值，那么就是油喷多了，如果大于某个值，那么肯定就是油喷少了，在上面这个工况下，前氧传感器发现尾气中有更多的样子，很快电脑就知道自己油喷多了，为了保证混合气充分燃烧，这里发动机就需要使用 S Trim 和 L Trim 进行修正。

这里也就是溜溜哥某一期节目中说的：你换了进气之后程序不跟着做修正的话电脑是会觉得很奇怪的。

Fuel Trim

为了让读者可以更加直观了解 Trim 的工作原理，这里放上一段我录制的数据的截图：

可以看到在选定的那个点上：

• AF 是 15.81:1
• AF CMD 是 14.97:1
• S Trim 是 4%
• L Trim 是 0%

这里我们可以得到以下信息：在这个工况下发动机希望缸内燃烧的空燃比是 14.97:1，但是根据前氧传感器计算出来得到的实际空燃比是 15.81:1，相比较希望的值而言油更稀，本着水多了加面，面多了加水的原则，发动机给了 4% 的 S Trim（短期燃油修正），让发动机多喷一些油来缓解这个情况。

在 Hondata 的网站上我们可以看到：

Normally short term fuel trim should be within the range of -10% to +10%,

Normally the long term fuel trim should range from -5% to +5%.

一般来说短期燃油修成在正负 10% 之间比较合理，长期燃油修正在正负 5% 之间比较合理，不过这个值不一定是越靠近 0 越好，在帖子 My 0 knock count, constant 54% knock control cal experience 中我们可以看到车主所在的一个常年很热的国家时， S Trim 在 -5%~-15% 之间车辆最稳定，如果想要刻意调到接近 0 的话反而容易出现爆震。

AFM

有了上面的知识之后我们就需要来反过来判断我们的 AFM 是否正确了，这里有一个判断小技巧，我们在录制了比如 20 分钟的数据并且导入 Hondata 之后，找到上面的 Advanced Graphs 中的 X-Y Graph.

然后 X 轴选 AFM.v ，Y 轴选 S Trim，并且只勾上 Closed Loop 工况数据，这样我们可以看到在 Log 的数据中不不同的 AFM.v 情况下的燃油修正情况了。

如果你看懂了上文的话，这里的指导原则就明确了，由于 AFM 是个曲线，如果有某一段区域你的实际进气情况和 AFM 不一致的话，必然会导致对应区域下的平均线严重偏离中心值，例如如果你的曲线中有某一段特别低（说明出现了大量的高短期修正），那么你就需要找到那一段对应的电压值范围，并在 AFM 中将对应区间内的数值调高一些，反之亦然。

以上，作为内燃机时代的一点小乐趣，希望可以给读到这里的读者一些帮助和参考~