淺析汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的怠速控制技術(shù)

徐宇隆

摘要：近年來(lái)，隨著人們生活水平的不斷提升，城市汽車(chē)保有量也呈現(xiàn)了日益增加的趨勢(shì)，由此引發(fā)的城市交通問(wèn)題是當(dāng)前社會(huì)面臨的突出問(wèn)題。就汽車(chē)日常行駛過(guò)程而言，怠速是其較常出現(xiàn)的狀態(tài)，不僅汽車(chē)燃油消耗量會(huì)有所增加，而且也會(huì)增加有害氣體的排放。怠速控制技術(shù)的出現(xiàn)，使得這一問(wèn)題得到了有效的解決。

關(guān)鍵詞：汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī);怠速控制技術(shù);研究

在社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展背景下，人們的生活水平有了顯著的提升，汽車(chē)已成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡拇焦ぞ?。雖然汽車(chē)給人們的生活帶來(lái)了便利等優(yōu)勢(shì)不可否認(rèn)，但是隨之而來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題也應(yīng)加以重視。同時(shí)，在汽車(chē)保有量持續(xù)增加的今天，交通堵塞問(wèn)題日益突出，使得汽車(chē)行駛過(guò)程中經(jīng)常處于怠速狀態(tài)。而在此狀態(tài)下的汽車(chē)，不僅其油耗會(huì)有所增加，而且有害氣體排放也較正常行駛狀態(tài)下更多。鑒于此，加大對(duì)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)怠速控制技術(shù)的研究具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義，既與當(dāng)前社會(huì)節(jié)能減排大趨勢(shì)相符合，又響應(yīng)了可持續(xù)發(fā)展理念。

1.發(fā)動(dòng)機(jī)怠速與怠速控制技術(shù)

1.1.發(fā)動(dòng)機(jī)怠速

汽車(chē)的正常行駛都是依靠發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)的，且在怠速階段花費(fèi)的燃油約占整個(gè)行駛過(guò)程的30%。通常而言，汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中的工況可以劃分為穩(wěn)定工況和過(guò)渡工況兩種，穩(wěn)定工況指的是在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門(mén)開(kāi)度穩(wěn)定下，其轉(zhuǎn)速也相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，過(guò)渡工況則是指汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)一直處于動(dòng)態(tài)變化環(huán)境中。例如：故障現(xiàn)象：2003HFC6470KA瑞風(fēng)車(chē)，裝備韓國(guó)原裝G4jS2.4L雙頂置凸輪軸16氣門(mén)電控汽油發(fā)動(dòng)機(jī)和手動(dòng)變速器，累計(jì)行駛187000km。出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)怠速抖動(dòng)、加速無(wú)力現(xiàn)象。該車(chē)在行車(chē)過(guò)程中加速無(wú)力，最高車(chē)速達(dá)不到100km/h，有時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)故障燈也會(huì)點(diǎn)亮，但將發(fā)動(dòng)機(jī)熄火后重新啟動(dòng)，故障燈也會(huì)熄滅。怠速，屬于發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定工況下的一種狀態(tài)，在此環(huán)境下，發(fā)動(dòng)機(jī)不僅轉(zhuǎn)速較低，而且相對(duì)穩(wěn)定，同時(shí)，為了使發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載能夠保持在合理范圍內(nèi)，這時(shí)基于怠速狀態(tài)下的發(fā)動(dòng)機(jī)與傳統(tǒng)系統(tǒng)是脫離的，發(fā)動(dòng)機(jī)僅僅為空調(diào)和發(fā)電機(jī)等輔助設(shè)備提供能量。汽車(chē)日常運(yùn)行過(guò)程中怠速狀態(tài)屬于發(fā)動(dòng)機(jī)中常態(tài)狀態(tài)之一，然而，如果其怠速轉(zhuǎn)速低于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，那么由汽車(chē)排放出的有害氣體將會(huì)大大增加，因此，加大對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)怠速相關(guān)控制方法的探究是當(dāng)下值得深入研究的課題。

1.2.怠速控制技術(shù)

怠速控制技術(shù)是近年來(lái)具有先進(jìn)性和實(shí)踐性的一種技術(shù)，其應(yīng)用到汽車(chē)運(yùn)行過(guò)程中可以實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量的有效控制，進(jìn)而對(duì)怠速轉(zhuǎn)速予以控制。處于怠速狀態(tài)下的發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門(mén)是閉合狀態(tài)，換言之，此種狀態(tài)下一旦有空氣進(jìn)入到發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)中，發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門(mén)無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)入到其中的空氣量進(jìn)行控制。怠速執(zhí)行調(diào)節(jié)器是怠速控制運(yùn)行過(guò)程中的關(guān)鍵所在，此裝置也是對(duì)進(jìn)入到發(fā)動(dòng)機(jī)中空氣量進(jìn)行調(diào)節(jié)與控制的重要因素。然而，在實(shí)施調(diào)節(jié)的過(guò)程中，此裝置需要有噴油量和點(diǎn)火提前角等參數(shù)的配合與支撐，這樣才能達(dá)到對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃料情況的掌控，提升怠速狀態(tài)下的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性。

通常來(lái)講，怠速過(guò)程中對(duì)充氣量的控制策略會(huì)受到汽車(chē)車(chē)型的影響，就現(xiàn)階段的控制策略予以審視可知，直動(dòng)式和旁通式是最常應(yīng)用的控制策略。直動(dòng)式可以對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)位置產(chǎn)生影響并控制，而旁通式則是基于旁通空氣到來(lái)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)空氣量予以掌控。

2.汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)怠速控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.1.汽車(chē)怠速控制系統(tǒng)的硬件組成

針對(duì)電子節(jié)氣門(mén)開(kāi)度予以調(diào)節(jié)和控制時(shí)，主要是在直流電機(jī)依托下對(duì)脈寬予以運(yùn)用使其作為控制信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而對(duì)于電子節(jié)氣門(mén)控制系統(tǒng)來(lái)講，其將閉環(huán)形式應(yīng)用到其中，并將特定的目標(biāo)開(kāi)度納入到系統(tǒng)加速踏板模塊中，從而在節(jié)氣門(mén)位置傳感器作用下實(shí)現(xiàn)對(duì)節(jié)氣門(mén)實(shí)際開(kāi)度的反饋。在此次研究過(guò)程中，主要將Intel公司生產(chǎn)的80C196KC單片機(jī)作為了直流電機(jī)的主芯片，并圍繞芯片外存儲(chǔ)器及相應(yīng)端口為對(duì)象予以了拓展處理，以此使單片機(jī)通信電路具有的通信功能得到充分的提升。

對(duì)于控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)來(lái)講，節(jié)氣門(mén)位置的信號(hào)反饋主要是依托電子節(jié)氣門(mén)位置傳感器起來(lái)實(shí)現(xiàn)的，加速踏板控制信號(hào)輸入工作則由加速踏板位置傳感器來(lái)負(fù)責(zé);在對(duì)模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換時(shí)，16位機(jī)80C196KC的A/D轉(zhuǎn)換器發(fā)揮著關(guān)鍵性作用，以此推動(dòng)了輸入信號(hào)向數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)變;之后會(huì)以系統(tǒng)中控制算法為手段，開(kāi)展有關(guān)理論控制量的計(jì)算，在高速輸出口等端口載體下確保控制信號(hào)的輸出，以此達(dá)到對(duì)直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的直接控制;最后，驅(qū)動(dòng)信號(hào)會(huì)由直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器輸出，以此對(duì)直流電機(jī)運(yùn)行過(guò)程予以有效的控制，節(jié)氣門(mén)開(kāi)度的調(diào)節(jié)也因此實(shí)現(xiàn)。

2.2.怠速控制技術(shù)研究的必要性

通過(guò)上文分析可知，汽車(chē)正常運(yùn)行過(guò)程中會(huì)有尾氣的排出，且汽車(chē)數(shù)量逐漸增多排出的有害氣體也會(huì)呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)，給大氣環(huán)境等帶來(lái)了一定的污染。同時(shí)，氮氧化物是汽車(chē)尾氣中的重要成分，汽車(chē)尾氣排出會(huì)與大氣中的臭氧及硝基酸鹽等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并產(chǎn)生不利于人體健康的物質(zhì)。發(fā)動(dòng)機(jī)是構(gòu)成汽車(chē)制造系統(tǒng)中的不可或缺的裝置，也正是由于其中控制部件的存在，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)其他燃燒比率的有效掌控，尾氣中有害物質(zhì)的產(chǎn)生正是基于發(fā)動(dòng)機(jī)怠速狀態(tài)下產(chǎn)生的。

大城市汽車(chē)數(shù)量相對(duì)較多，這也導(dǎo)致了其交通狀態(tài)相對(duì)復(fù)雜，道路擁堵等情況也時(shí)有發(fā)生。在此背景下，使得汽車(chē)怠速狀態(tài)成為常態(tài)，不僅會(huì)使消耗的燃油量有所增加，而且也會(huì)產(chǎn)生大氣污染情況。從這個(gè)角度來(lái)講，實(shí)施對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)怠速的有效控制是非常必要的，同時(shí)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)工作效率的提高也具有重要意義。處于怠速狀態(tài)下的發(fā)動(dòng)機(jī)主要是維持汽車(chē)處于啟動(dòng)狀態(tài)，這也就是說(shuō)，要保證其不熄火，并不會(huì)產(chǎn)生對(duì)外的功。因此，從這個(gè)角度剖析發(fā)動(dòng)機(jī)怠速產(chǎn)生油耗的原因可以得知，是因?yàn)榭朔Σ亮?dǎo)致的。然而，在這一過(guò)程中如果轉(zhuǎn)速低于標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速下，且燃油不充分，那么由發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣將會(huì)提升，大氣污染由此形成。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在社會(huì)不斷進(jìn)步發(fā)展且人們生活水平快速提高的背景下，汽車(chē)已成為現(xiàn)下最為重要且使用最多的交通工具，無(wú)論在工作還是日常生活中都體現(xiàn)了其便捷性的特征。眾所周知，汽車(chē)是由多個(gè)零部件組合而成，而怠速則是汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)情況下呈現(xiàn)的一種具體的工作狀態(tài)。怠速控制是汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)施電子控制時(shí)不可或缺的部分，采取各種措施，確保汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)怠速控制的有效性，一方面可以在現(xiàn)有基礎(chǔ)上延長(zhǎng)汽車(chē)的使用壽命，提高汽車(chē)燃油經(jīng)濟(jì)性，另一方面對(duì)提升開(kāi)乘舒適度、降低尾氣排放、響應(yīng)和落實(shí)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略等也具有積極意義。

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