汽車發動機電控系統技術分析
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摘要：汽車的發展在很大的程度上體現出了一個國家的工業水平情況，發動機是汽車中比較關鍵的部件，其整體的設計水平直接關系著汽車工業的整體發展情況。發動機進行工作的過程，也是進行能量轉換的過程。發動機能夠把燃料的熱能轉化成相應的機械能，從而推動汽車的前進運動，由于發動機所使用的燃料不一樣，發動機的類型也有很大的區別，現階段，我國在不斷的研發新的電控系統新技術，從而實現節能的重要目標。
0引言
發動機在汽車中是非常關鍵的部位，發動機的性能直接影響著汽車的整體運動情況，而其電控系統的意義也在不斷的增加，通過使用電控系統，能夠極大的提升發動機的燃油經濟性，讓汽車能夠在任何情況下，都可以處于最佳的運行模式。隨著電氣系統新技術的發展，汽車的性能將越來越提高到一個新的高度，如果其中一個系統出現不足，就會導致發動機出現問題。
1汽車發動機電控系統簡介
汽車發動機的電氣控制技術也是電子技術在汽車領域中主要的運用方式，電子技術在現代汽車的各個部位中都進行了相應的應用，如車身、底盤以及發動機等。雖然每個組件的功能都不同，但主要的原理是一樣的，這些組件本身與電子技術都是由很大關系的，無論是進行故障排除還是缺陷檢測都比較復雜和困難，通過運用傳統的汽車維修方法，無法有效地解決這些問題。汽車發動機的電氣控制系統是保障汽車進行正常運行的重要環節，汽車中的所有元件都是通過使用電控系統進行控制。汽車發動機電氣控制技術主要是通過電控點火系統、電子燃油噴射系統以及空轉控制系統進行組成的。汽車發動機電氣控制技術進行工作的原理是，通過自控制系統發布相應的指令，然后運用內部傳感器，把相應的指令轉換成電信號，通過電子控制模塊對信號進行相應的處理，最后把電氣控制模塊中的指令在汽車控制操作中進行體現。電氣工程對整個汽車工業的影響是非常大的，能夠極大的提升汽車發動機的性能以及動能，能夠降低汽車能耗，減少對廢氣的排放，有效降低污染。汽車的電氣控制系統由ECU、傳感器和執行裝置共同的組成。傳感器的主要任務是檢查發動機的運行參數，并將其傳輸到特定的控制模塊。傳感器的數量與精度成正比，傳感器越多，傳輸的數據被檢測得越準確。ECU主要負責向傳感器提供基本的電壓數據。當ECU接收傳感器傳輸的信號時，這些數據能夠通過計算的方式傳輸到執行器。執行器接收信號后，能夠產生相應的執行動作對汽車進行有效地控制。在汽車進行行駛的過程中，傳感器能夠傳遞各種信號到ECU，ECU需要結合收集到的信息對發動機運動進行相應的計算以及評估，及時對發動機進行調整，并將相關信號傳輸到執行裝置，讓車輛能夠在最佳的狀態運行。
2汽車發動機電控系統的發展趨勢
2.1機動車駕駛能力的演變
傳統發動機中的發動機驅動裝置通常是電磁式以及電動式的，主要是以電動機為主要的動力的，這在很大程度上促進了汽車發動機的快速發展。但隨著時間的推移，逐漸不能滿足發動機的要求。隨著新能源技術的發展，傳統的電磁以及電氣執行器開始被流體的動力執行器所替代。特別是隨著發動機的不斷更新，電機電氣控制系統中出現的傳動裝置越來越多。
2.2ECU處理器的發展
現在，電子自動化也開始進入到了新的發展階段，與汽車中微處理器的使用是緊密相連的。ECU在汽車電氣控制系統中的應用范圍比較廣，ECU中的信息處理速度也極大的決定了汽車對信息進行處理的性能。隨著對汽車電子控制進行的重組，高速EU處理器也成為了汽車微處理器中的核心元素。
2.3發動機故障智能處理系統的發展
隨著人工智能技術的發展，汽車發動機的電控系統也開始向著智能化的方向發展。以前，汽車發動機經常會出現發動機的故障不能準確確定的情況，在維修的過程中，需要拆卸發動機。但隨著電機電控技術的發展，智能故障排除系統應運而生，這不僅能夠更好的控制發動機零件的故障修復，還可以對發動機的電氣控制系統進行相應的優化。
3汽車發動機電控系統新技術
3.1渦輪技術
在內燃機以及混合動力的汽車領域中，越來越開始向著排量的小型化方向進行發展。通過運用渦輪增壓技術，能夠很好的降低燃料消耗，實現節能減排的目標，具有巨大的市場機會。例如，在變截面的渦輪增壓器（VTG）中，隨著排氣渦輪進口截面出現的變化，這也極大的提高了渦輪增壓器進行響應以及增壓的速度，現階段，汽油發動機的VTG渦輪增壓技術在不斷的進行改進，為在不同類型的汽油發動機中，都開始運用了VTG渦輪增壓引擎。同時，VTG汽油發動機渦輪增壓器在裝配以及設計過程中也進行了相應的改進，這極大地提升了發動機的動力效率以及可靠性。VTG汽油發動機渦輪增壓器與米勒循環的融合能夠將發動機與混合動力系統進行有效地結合，更好的推動了混合動力汽車的發展。融合米勒循環的VTG渦輪增壓器，能夠更好的對低速、高功率等性能要求進行平衡，從而有效地提升發動機的整體效率。
3.2可變進氣歧管
進氣歧管是發動機中，主要的進氣通道，為發動機提供均勻的進氣，這也是發動機中比較重要的部件。可變進氣歧管系統是由進氣管的開關閥以及控制機構所組成的。進氣管的開關控制機構主要包含ECU組件、真空電磁閥開關進氣管兩部分，對進氣管的膜盒以及真空裝置進行切換。當發動機的轉速在3500r/min以下時，ECU能夠結合負載、溫度以及其他信號對真空電磁閥電路進行關閉，當電磁閥發生損壞，真空放大器以及真空膜之間的真空管道也需要進行關閉，當真空箱膜的兩側的大氣壓增大時，彈性彈簧會將薄膜被壓到腔室的另一側，并推動推桿進行移動，為了使進氣管開關閥關閉，空氣能夠通過長進氣道到達氣缸中，在發動機轉速比較低的情況下對大扭矩進行開啟。當發動機轉速的轉速在3500r/min以上時，ECU需要結合負載、溫度等信號進行調整。這時候進氣管內的空氣會通過真空裝置以及電磁閥進到達真空膜中。在這種情況下，膜的空氣室中，大氣壓力與真空壓力存在兩側。這就產生了壓力差，在這種情況下，在壓降作用下，膜能夠更好的客服壓縮彈簧向真空室方向的彈性，旋轉了帶推料器的開關閥，打開開關閥。
3.3可變閥相位
可變閥相位技術能夠結合發動機轉速、負載以及外部環境，對氣門進行轉變，從而能夠滿足不同情況下的要求，這能夠極大的提升發動機的有效扭矩，減少油耗。現階段，應用比較多的可變閥相位技術主要是寶馬公司的ValVetronic和Vanos以及本田公司的VTEC等，但是，這些技術中都存在一定的不足，比如產品成本高，監管的復雜性和受監管分布范圍的局限性，這也對可變閥相位技術的發展提供了廣闊的空間。可變閥相位技術通過運用全變液壓閥的方案，在控制方法以及壓力波動方面進行了相應的轉變，對電液可變氣體分配系統進行了研發，運用仿真和實驗對閥門的運動規律進行分析。此外，還能夠對電控液壓雙活塞配氣系統進行相應的，運用仿真軟件對閥門運動仿真平臺進行構建，并結合具體的要求對系統結構參數進行優化。根據現有技術的發展，通過運用液壓可變配氣技術，閥門的運動會受油壓差的影響，閥桿彈簧參數、閥座緩沖性能等影響，情況相對復雜。因此，對閥門運動控制方法進行研究是非常重要的，新型液壓可調配氣系統能夠運用容積調節的方式，實現連續變相以及閥升，與現有的可變配氣系統進行對比，可以提高發動機性能。
3.4缸內直接噴射技術
缸內直接噴射技術也可以被稱之為是燃料分層技術，主要是把燃料從噴嘴直接噴射到氣缸中，讓發動機功率與燃油的經濟性進行完美的結合，這也是汽油直噴發動機領域中比較具有革命性的技術。通過運用缸內直接噴射技術能夠有效地提升汽油機的熱效率，減少汽油發動機的排放量，能夠有效地減少燃料消耗，提高對燃料的利用效率。氣缸內直接噴射的方法包含兩種不同的燃燒模式，即均勻燃燒模式和層狀燃燒模式。平均燃燒模式是指在吸入后期將燃料注入燃燒室，在進氣和壓縮過程中與空氣完全混合，能夠在點火的過程中，在氣缸內形成比較均勻的混合物，確保點火穩定。層狀燃燒模型是主要是指壓縮過程中注入燃料，能夠把燃料與空氣進行有效地混合，從而確保有效點火，實現正常的火焰傳播，有效地提升燃料的經濟性。在缸內直接噴射技術中，主要是把汽油注入進氣管，與空氣進行相應的混合，然后在氣缸內進行燃燒，對起動時排放和輸出的不穩定進行優化。由于這是一項新技術，研發的成本比較高，對于車主來說，缸內直接噴射技術需要對點火設備進行頻繁的更換，對燃油質量的要求是非常高的，這也會在無形中增加車主的養車成本。在汽缸中，缸內直接噴射技術比傳統的電動噴射發動機也會更容易出現碳的積累，車主需要使用相應的添加劑，對碳積累問題進行解決。
3.5自動啟停系統
應用自動啟停發動機的優點是，可以結合車輛的實際行駛情況對發動機的啟動和停止進行自動化的檢查。當車輛由于擁堵或交通信號燈停車時，發動機也可以進行自動停止，從而將車輛正常行駛過程中的燃油消耗問題降至最低，且不干擾正常駕駛。該系統的應用原則是仔細評估駕駛員停止或開始收集各種信息的意圖，以實現發動機的自動啟動以及關閉。在此過程中，不需要手動檢查，這也保證了車輛的安全。
3.6創新溫度管理系統
這是屬于電子控制系統，能夠對發動機的熱流分布進行優化。由溫度（熱）控制器進行協調，該控制器是新開發的軟件模塊，完全集成到發動機控制單元中。能夠有效地減少發動機預熱時間，并有效地條件發動機溫度，減少對燃料的消耗。
4汽車發動機電控系統新技術發展趨勢
4.1多種技術融合的發展
傳統的汽車發動機都有自己的優缺點。汽車工業在未來的發展中，具有很多的不定性因素。目前通過運用各種新技術能夠極大的提升發動機的燃油經濟性。同時比較嚴格的排放標準以及燃料經濟標準，也需要更多的對“新技術”踐行新運用。平滑和超細燃燒技術將是減少污染物排放的重要方式。就目前的碳排放而言，傳統發動機和清潔能源系統的性能并不能完全滿足我們的想象，因為煤炭能源仍然占世界的很大一部分。在現階段，大量的資金投入到電動汽車的發展中，而不增加核能和天然氣能源等清潔能源生產設施，清潔電動汽車的普及將在一定程度上加劇碳排放。因此，各國應制定適合本國國情的目標，而不應盲目否定現有發動機。運用多樣化的技術方法是正確的解決方案。
4.2新型缸內噴射點火技術
未來的發動機燃燒系統采用了新的噴射和氣缸點火技術。在歐洲，對整個機器的工作條件有明確的了解。在傳統發動機中，極端工況（如冷起動、低城市速度和低負載、高溫和高負載）處于中心位置。發動機技術要求注意使用電氣化技術，使發動機在最佳工作點工作。高壓噴射技術（1巴=105帕）可以顯著改善霧化，增加局部湍流，改善混合，改善快速燃燒。現階段，在許多熱工況下，主要是運用集中燃燒的方式來避免出現爆震的情況，這也極大的降低了發動機的經濟性，而新技術主要是運用蒸汽來冷卻和降低燃燒溫度，爆震的情況可以有進一步的改善。從而能夠讓燃燒系統的點火時間加快，有效地減少空燃比。預混合室的點火系統配有預點火火焰噴射系統。在燃燒室內噴涂火焰可以顯著提高燃燒速度，減少爆震傾向。電暈點火不同于正常的爆裂點火。等離子體點火可導致深度燃燒和低燃燒溫度。在燃油噴射方式方面，新的噴射技術以及噴射模型，例如超臨界噴射，能夠達到瞬時汽化的現象，顯著提高霧化程度。
4.3集成模塊化熱管理系統
隨著發動機熱效率的極大地提升，對發動機的熱控制系統的要求也在不斷進行提升。這從根本上促進了熱控制系統的轉變，對熱控制部件產生了非常關鍵的影響。傾斜燃燒具有較高的EGR壓力（廢氣再循環）和較高的熱負荷，但空間較小。我國的燃油經濟性法規要求2020年達到5L/100km，更嚴格的標準將在稍后發布。其中，對溫度控制的要求也較高。過去，車輛溫度控制系統的功能主要是冷卻，但現在需要始終將每組系統控制在最佳工作范圍內。大多數汽車使用自然吸氣，唯一涉及的部件是熱交換器和水箱。另外，利用廢氣提高油或水的溫度的余熱回收系統，可以盡可能減少加熱階段，從而在有效運行中節省燃料和減少廢氣。特別是混合動力電力系統，混合動力電力系統中的電機需要進行經常的啟動和停止，需要對余熱回收系統進行充分的運用。純電動汽車中包含很多的電子和電氣部件，主要有電子泵、電子水閥以及空調系統等，也需要進行常規冷卻。夏季水溫高，所以需要使用電池冷卻模塊與集成泵進行相應的冷卻。隨著需求的增長，熱管理系統必須解決越來越多的問題。通過使用集成和模塊化的方案能夠更好的滿足增長需求。
4.4節能環保是未來發動機的主要發展方向
現階段，中國對發動機尾氣有著非常嚴格的標準；在發動機的發展中，節能環保是發動機進行發展的重要趨勢。為了更好的推動汽車工業進行健康發展，需要對汽車的發動機進行不斷改進，新技術的應用也需要滿足現階段的時代要求。在汽油發動機的發展的中，面臨的主要挑戰是如何有效地提高燃料的燃燒效率。在采用新技術時，節省燃料的幅度可達20%以上，這也代表著在使用新技術時，燃料的使用率有了大幅度的增加。例如，在直接氣缸噴射燃燒中，稀薄燃燒可以節省10%的燃油。
4.5FSI和TSI的完整組合
FSI發動機能夠運用相應的設備進行燃油分層噴射，從而讓燃油燃燒的更加充分。通過使用高壓泵，燃油能夠按照固定軌道到達相應的位置，汽油在這一過程中會形成漩渦，從而讓燃燒效果達到最大化的程度。同時，當氣體處于半開放狀態時，還能夠進行分層注油，這不僅能夠提升燃燒的效率，而且也實現了節能的目標。在汽車行駛的過程中，駕駛員能夠按照不同的路況選擇相應的噴油方式，以最大限度地增加燃油。TSI是一種大眾汽車發動機，中文名稱為渦輪壓縮和直接氣缸噴射。該發動機的性能優勢非常高。缸內直噴能夠使用噴油嘴為氣缸提供燃油，獲得最大的燃燒效果，提升整體的經濟性。T是代表內燃機在運行產生的廢氣驅動空氣壓縮機的技術。能夠轉變汽車發動機的進氣情況，提高發動機的功率以及扭矩，使汽車擁有更大的動力。在正常情況下，渦輪植入式發動機可以增加40%的能量生產，這也代表著相同排量的發動機能夠提升40%的功率，但燃油消耗量是相同的。
5結語
隨著汽車行業的高速發展，汽車的生產工藝水平越來越高，對發動機電控系統的自動化要求越來越高，缺陷的修復也越來越困難。在維修過程中，需要更多的專業維修人員，維修人員的專業知識和工作能力也嚴重影響維修質量。維護人員應熟悉發動機電氣控制系統的工作原理、每個控制單元的結構和功能、發生故障時的性能以及維護方法。隨著電氣控制系統的不斷完善和對駕駛員的要求逐漸降低，駕駛員仍需要更多地了解自己的汽車，并獲得專業知識，以幫助維護和延長車輛的使用壽命。換言之，通過不斷積累經驗，發動機電子控制系統的故障分析能力和維護水平不斷提高。
參考文獻：
[1]李樹會.汽車發動機技術發展趨勢研究[J].內燃機與配件，2019（21）：40-41.
[2]鄒明珠.試論汽車發動機的維修技術現狀與發展[J].中小企業管理與科技（上旬刊），2019（11）：195-196.
[3]鄭俊麗.汽車發動機技術發展趨勢分析[J].時代汽車，2019（15）：125-126.
[4]曾曦.淺談汽車發動機新技術的應用及發展趨勢[J].科學咨詢（科技·管理），2019（07）：24.
[5]劉新宇.汽車發動機電控系統分析與故障檢修關鍵技術探索[J].中國戰略新興產業，2017，04：138-140.
作者:張玉清 張波 單位:鄒城高級職業技術學校
