汽車發(fā)動機電控系統(tǒng)新技術(shù)分析

白煒 鄒雙寅

摘要：汽車是人們生活的重要交通工具之一，汽車在使用的過程中難免會發(fā)生各種故障。電控系統(tǒng)是汽車發(fā)動機的核心部件，其性能會直接影響汽車的正常運行和行車安全。隨著電控系統(tǒng)新技術(shù)的不斷發(fā)展，會越來越將汽車的性能提高到一個嶄新的高度，如果其中某一系統(tǒng)出現(xiàn)問題，發(fā)動機便出現(xiàn)故障。本文對汽車發(fā)動機電控系統(tǒng)的組成及工作原理進行分析，然后對一些電控系統(tǒng)的新技術(shù)進行研究，希望對以后的研究可以有一些參考作用。

關(guān)鍵詞：汽車發(fā)動機;電控系統(tǒng);新技術(shù)分析

1汽車發(fā)動機電控系統(tǒng)介紹

汽車發(fā)動機電控技術(shù)是電子技術(shù)在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用，電子技術(shù)遍布現(xiàn)代汽車的各個部位，包括車身、底盤、發(fā)動機等等，雖然每個部位功能各異，但是基本原理都是一樣的。由于這類部件本身與電子技術(shù)和微電子技術(shù)有關(guān)，所以通常遇到的問題比較復(fù)雜，在故障的解決和排查上都有很大的難度，傳統(tǒng)的汽車修理辦法在這方面毫無用武之地。汽車電控系統(tǒng)是保證汽車正常運轉(zhuǎn)的關(guān)鍵部分，汽車中的每一個關(guān)鍵部分都會受到電控系統(tǒng)的指揮。在本文重點探討的部分，汽車發(fā)動機電控技術(shù)的主要組成部分是電控點火系統(tǒng)、電子燃油噴射系統(tǒng)和怠速控制系統(tǒng)。汽車發(fā)動機電控技術(shù)的工作原理首先通過內(nèi)部傳感器對控制系統(tǒng)發(fā)出的指令進行控制，通過指令輸入裝置將指令轉(zhuǎn)化為電信號傳輸?shù)礁鱾€電子控制單元，然后控制單元對信號進行處理，最后由執(zhí)行器將各個來自于電控單元的指令變成對汽車具體的控制操作。電控技術(shù)對整個汽車工業(yè)有著巨大的影響，提高了汽車發(fā)動機的性能和動能，減少了汽車能耗，也減少了廢氣的排放，減少了污染。

2汽車發(fā)動機電控系統(tǒng)新技術(shù)

2.1渦輪增壓技術(shù)

在內(nèi)燃機和混合動力車領(lǐng)域，發(fā)動機排量小型化的趨勢愈加明顯。渦輪增壓技術(shù)憑借其在降低油耗及節(jié)能減排方面的巨大優(yōu)勢，迎來了極大的市場機遇。例如，博格華納首創(chuàng)的汽油機可變截面渦輪增壓器（VTG）通過改變廢氣渦輪的進氣截面，能大大提升渦輪增壓器的響應(yīng)和增壓效率。該技術(shù)始于2002年與保時捷的合作，十年間，博格華納對汽油機VTG渦輪增壓技術(shù)進行了持續(xù)的革新，推出面向各類汽油發(fā)動機的VTG渦輪增壓器。2017年，博格華納成功研發(fā)出了基于第六代產(chǎn)品設(shè)計的汽油機VTG渦輪增壓器，在裝配和結(jié)構(gòu)上進行了更新?lián)Q代，進一步提高了空氣動力學(xué)效率和可靠性。預(yù)計該款VTG渦輪增壓器將于2019年年中廣泛投入市場。汽油機VTG渦輪增壓器可與米勒循環(huán)發(fā)動機組成最佳“黃金組合”，有利于未來搭配電機組成混合動力系統(tǒng)，為混合動力汽車大規(guī)模市場化做準(zhǔn)備。通過VTG渦輪增壓器結(jié)合米勒循環(huán)工作模式，可兼顧低速和高功率兩端的性能要求，提高發(fā)動機高轉(zhuǎn)速下的整體效率。另外在較低發(fā)動機排放溫度下運行的米勒循環(huán)，使得汽油VTG采用更為經(jīng)濟的核心調(diào)節(jié)系統(tǒng)材料變得更加可能，也進一步讓汽油VTG技術(shù)從原來高端汽車應(yīng)用變成更具有普適性的技術(shù)。

2.2可變進氣歧管

進氣歧管是發(fā)動機進氣的主要通道，為發(fā)動機提供均勻的進氣，是發(fā)動機的重要零件之一?？勺冮L度進氣歧管系統(tǒng)主要由進氣管轉(zhuǎn)換閥、進氣管轉(zhuǎn)換閥控制機構(gòu)等組成。進氣管轉(zhuǎn)換閥控制機構(gòu)包括ECU、進氣管轉(zhuǎn)換真空電磁閥、進氣管轉(zhuǎn)換真空膜盒和真空作用器等部件。當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速低于3500r/min時，ECU根據(jù)負荷、溫度等信號將真空電磁閥的電路切斷，電磁閥不工作。真空作用器與真空膜盒間的真空管路被關(guān)閉，真空膜盒真空腔通過電磁閥與空氣相通，這時，真空膜盒膜片兩側(cè)均為大氣壓力，膜片在彈簧彈力的作用下被壓向空氣腔一側(cè)，并帶動推桿移動，使進氣管轉(zhuǎn)換閥處于關(guān)閉狀態(tài)，空氣通過較長進氣道進入氣缸，使發(fā)動機在低轉(zhuǎn)速時可獲得較大的扭矩。當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速超過3500r/min時，ECU根據(jù)負荷、溫度等信號將電磁閥電路接通，電磁閥工作，將真空作用器與真空膜盒之間的管路接通。此時進氣管內(nèi)的真空度經(jīng)真空作用器、電磁閥被傳入到真空膜盒的真空腔。這時，膜片的空氣腔一側(cè)為大氣壓力，真空腔一側(cè)為真空壓力，并形成壓力差△P（△P=PO-PU），在此壓力差的作用下，膜片克服壓縮彈簧的彈力被壓向真空腔一側(cè)，并通過推桿帶動轉(zhuǎn)換閥轉(zhuǎn)動，使轉(zhuǎn)換閥打開。此時空氣通過較短的軌跡流入氣缸內(nèi)可降低沿程阻力，使發(fā)動機高轉(zhuǎn)速時獲得較大的功率。

2.3可變配氣相位

可變配氣技術(shù)能夠根據(jù)發(fā)動機的轉(zhuǎn)速、負載和外界環(huán)境改變氣門升程和配氣相位，滿足各種工況的最佳配氣要求，對于提升發(fā)動機的有效轉(zhuǎn)矩、降低燃油消耗和減小污染物排放具有重要意義。目前，常用的可變配氣技術(shù)主要有BMW公司的Val-vetronic和Vanos、Honda公司的VTEC、奧迪的AVS以及豐田的VVT-i等，然而這些技術(shù)或多或少的存在一些產(chǎn)品成本較高、調(diào)節(jié)復(fù)雜、可調(diào)范圍有限等缺點，因此可變配氣技術(shù)的發(fā)展仍然存在巨大的潛力。作為可變配氣技術(shù)中的一類，液壓可變配氣技術(shù)及系統(tǒng)發(fā)展迅速。有研究提出了一種全可變液壓氣門機構(gòu)方案，研究了氣門落座的控制措施和壓力波動對氣門的影響規(guī)律。再有研究人研制了一種電液式可變配氣系統(tǒng)，利用仿真與實驗相結(jié)合的方法分析了氣門的運動規(guī)律。還有研究對電控液壓雙活塞配氣系統(tǒng)進行研究，利用仿真軟件搭建了氣門運動仿真平臺，并根據(jù)氣門運動控制要求對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)進行了優(yōu)化?？偨Y(jié)現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r，在液壓可變配氣技術(shù)中，氣門運動主要與油壓波動、氣門彈簧參數(shù)、氣門落座緩沖性能等多個因素影響，情況比較復(fù)雜。因此，對氣門運動控制方法研究顯得尤為重要。新型液壓可變配氣系統(tǒng)通過容積調(diào)節(jié)實現(xiàn)氣門相位和升程連續(xù)可變，與現(xiàn)有的可變配氣系統(tǒng)相比，能夠更好地改善發(fā)動機性能。

2.4缸內(nèi)直噴技術(shù)

缸內(nèi)直噴技術(shù)又稱燃料分層噴射技術(shù)，將燃油由噴油嘴直接噴入缸內(nèi)，它實現(xiàn)了在同等排量下發(fā)動機動力性和燃油經(jīng)濟性的完美結(jié)合，是直噴式汽油發(fā)動機領(lǐng)域的一項創(chuàng)新的革命性技術(shù)。該技術(shù)可以進一步提高汽油機熱效率與降低汽油機排放，尤其是低負荷下的燃油消耗降低、動力顯著提升。缸內(nèi)直噴技術(shù)采用了兩種不同的燃燒模式，即均質(zhì)燃燒模式和分層燃燒模式。均質(zhì)燃燒模式是指在進氣行程后期向燃燒室內(nèi)噴入燃油，在進氣行程與壓縮行程中完成與空氣的充分混合，并在點火時刻使缸內(nèi)形成較為均勻的混合氣，確保穩(wěn)定點火。分層燃燒模式是指在壓縮行程噴入燃油，隨著壓縮行程的進行，燃油與空氣混合，直至點火時刻，從火花塞處至缸壁，燃油濃度由濃到稀，保證有效點火，火焰?zhèn)鞑ヒ舱?，從而提高燃油?jīng)濟性。而傳統(tǒng)的汽油發(fā)動機是將汽油噴射到進氣管中，與空氣混合后再進入氣缸內(nèi)燃燒，優(yōu)化啟動時不穩(wěn)定循化的排放和輸出。雖然有許多優(yōu)點，也存在一些缺點。因為是新技術(shù)，研發(fā)成本很大，對于車主來講較傳統(tǒng)電噴車需要更加頻繁更換火花塞等零部件。對燃油質(zhì)量要求比較高，需要使用更高標(biāo)號的燃油，無形中增加了車主的用車成本。缸內(nèi)直噴發(fā)動機比傳統(tǒng)電噴發(fā)動機更容易產(chǎn)生積碳，車主需要使用價格昂貴的缸內(nèi)直噴發(fā)動機專用添加劑來解決積碳困擾。

3結(jié)束語

科學(xué)技術(shù)的進步與發(fā)展給汽車行業(yè)注入了勃勃生機，原有的技術(shù)經(jīng)過改良衍生而成了新的技術(shù)體系，更為符合新時期汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需要。本文主要對發(fā)動機電控系統(tǒng)進行了研究分析，得出了其組成及控制系統(tǒng)的具體工作過程，最后對發(fā)動機電控系統(tǒng)的一些新技術(shù)進行分析。本文的工作為后續(xù)對發(fā)動機電控系統(tǒng)的研究提供一定的參考。

參考文獻

[1]劉新宇.汽車發(fā)動機電控系統(tǒng)分析與故障檢修關(guān)鍵技術(shù)探索[J].中國戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，2017，04：138-140.

[2]甘光武.汽車發(fā)動機電控系統(tǒng)的獨特特點[J].科學(xué)大眾（科學(xué)教育），2014，03：174+127.

[3]吳會敏.汽車發(fā)動機電控系統(tǒng)分析與檢修技術(shù)探索[J].中外企業(yè)家，2018，05：119.

（作者單位：長城汽車股份有限公司）