淺談電子控制技術在汽車發動機中的應用

摘 要：本文闡述電子控制技術在汽車發動機中的應用，以及電子控制技術對發動機性能和汽車行業發展的重要作用。

關鍵詞：發動機 電子控制系統 傳感器 ECU 執行器

汽車發動機的工作過程基本上都由四個沖程組成，利用燃料和空氣的混合氣在汽缸內燃燒產生的高溫高壓氣體的膨脹，發動機借助于曲柄連桿機構通過曲軸向外輸出扭矩而做功。

發動機按照所用燃料通常分為汽油機和柴油機，按照點火方式可分成點燃式（汽油機）和壓燃式（柴油機）。汽油機按照空氣和燃油的比例可分成理論當量燃燒和稀薄燃燒。

發動機按其功能可分成曲柄連桿傳動機構、配氣機構、燃油供應系統、進氣排氣系統、點火系統、潤滑系統、冷卻系統和輔助系統。

汽油機電子控制的核心問題是燃油定量和點火定時。柴油機電子控制的核心問題是燃油定量和噴油定時。

一、汽車發動機電子控制系統的組成

1.傳感器

（1）汽油機電子控制系統常用的傳感器有：

進氣歧管絕對壓力傳感器（提供進氣岐管絕對壓力信息供計算負荷等）；

燃油壓力傳感器（提供油軌燃油壓力信息）；

燃油箱壓力傳感器（提供燃油箱壓力信息）；

機油壓力傳感器（提供機油壓力信息）；

冷卻液溫度傳感器（提供發動機溫度信息）；

進氣溫度傳感器（提供進氣溫度信息供計算空氣密度等）；

空調蒸發器溫度傳感器（提供空調蒸發器溫度信息）；

空調冷凝器溫度傳感器（提供空調冷凝器溫度信息）；

空氣流量傳感器（提供空氣流量信息供計算負荷等）；

節氣門位置傳感器（提供負荷信息、負荷范圍信息、加速減速信息）；

油門踏板位置傳感器（提供負荷信息、負荷范圍信息、加速減速信息等）；

霍爾傳感器（提供轉速信息、曲軸位置和相位信息）；

感應式轉速傳感器（提供轉速信息和曲軸位置信息）；

燃油箱液面位置傳感器（提供燃油箱液面位置信息）；

爆震傳感器（提供發動機機體接收到的振動信息）；

排氣再循環閥閥桿位移傳感器（提供排氣再循環閥開度信息）；

氧傳感器（提供過量空氣系數是大于1還是小于1的信息）。

（2）柴油機電子控制系統常用的傳感器有：

增壓壓力傳感器（提供增壓壓力信息）；

燃油壓力傳感器（提供共軌燃油壓力信息）；

機油壓力傳感器（提供機油壓力信息）；

冷卻液溫度傳感器（提供發動機溫度信息）；

燃油溫度傳感器（提供燃油溫度信息）

進氣溫度傳感器（提供進氣溫度信息）；

排氣溫度傳感器（提供排氣口和排氣管的溫度信息）；

空調蒸發器溫度傳感器（提供空調蒸發器溫度信息）；

空調冷凝器溫度傳感器（提供空調冷凝器溫度信息）；

空氣流量傳感器（提供空氣流量信息）；

節氣門位置傳感器（提供節氣門位置信息用于排氣再循環控制）；

轉角傳感器（提供分配泵軸轉角信息）；

油門踏板位置傳感器（提供負荷信息、負荷范圍信息、加速減速信息）；

霍爾傳感器（提供轉速和曲軸相位信息）；

海拔高度傳感器（提供海拔高度信息）；

車速傳感器（提供車速信息）；

感應式轉速傳感器（提供轉速信息和曲軸位置信息）；

燃油箱液面位置傳感器（提供燃油箱液面位置信息）；

排氣再循環閥閥桿位移傳感器（提供排氣再循環閥開度信息）；

氧傳感器（提供過量空氣系數l的具體數值）；

壓差傳感器（提供微粒物捕集器的壓差信息）；

NOX傳感器（提供排氣后處理系統的NOX濃度信息）。

2.電子控制單元（ECU）

電子控制單元（ECU）接受傳感器提供的各種信息并加以處理，根據處理向執行器發出指令，對發動機實施控制。電子控制單元由微型計算機和模擬電路組成。

3.執行器

（1）汽油機電子控制系統常用的執行器有：電動燃油泵、電磁噴油器、點火線圈、各種怠速執行器、炭罐控制閥、排氣再循環控制閥、電動節氣門（又稱電子油門）、液壓回路電磁閥（用于可變氣門定時控制等）、氣動回路電磁閥（用于可變進氣管長度控制等）、全可變氣門電子控制執行器、渦輪增壓廢氣放空控制閥、電動二次空氣泵、三效催化轉化器加熱執行元件、冷卻風扇、空調壓縮機電磁離合器、發動機上的其他輔助設備。

（2）柴油機電子控制系統常用的執行器有：電動輸油泵、各種燃油噴射泵、噴油量執行器（集成于燃油噴射泵內）、噴油提前角執行器（集成于燃油噴射泵內）、燃油切斷閥（集成于燃油噴射泵內）、共軌高壓泵、共軌壓力控制閥、各種共軌噴油器、單元噴嘴系統和單元泵系統的高壓燃油電磁閥、熾熱塞、排氣再循環控制閥、電動節氣門（又稱電子油門）、可變氣門控制執行器、可變進氣管長度執行器、渦輪增壓廢氣放空控制閥、冷卻風扇、空調壓縮機電磁離合器、發動機上的其他輔助設備。

一部分柴油機傳感器和執行器集成于燃油噴射設備之內，因所用的柴油噴射設備而異。

二、汽油機基本的電子控制項目

1.燃油定量

燃油定量電子控制，控制對象是進入發動機的空氣與燃油的質量比例，由ECU根據發動機的負荷、轉速和冷卻液溫度等參數決定。負荷就是駕車人對發動機的扭矩要求，通過吸入空氣量或油門踏板位置傳遞給ECU。執行器是電動燃油泵和電磁噴油器。燃油定量影響汽車的動力性、燃油經濟性、舒適性、排放和零部件的安全。

2.點火定時

點火定時通常用點火發生時活塞在壓縮沖程上止點之前多少度曲軸轉角，即點火提前角來表征，也要根據發動機的負荷、轉速和冷卻液溫度等工況參數決定。執行器是點火線圈。點火定時同樣影響汽車的動力性、燃油經濟性、舒適性、排放和零部件的安全。

3.爆震控制

汽油機爆震會損壞發動機，惡化排放和燃油經濟性。通過電子控制避免爆震的主要途徑是減小點火提前角，所以，爆震控制通過點火定時控制實施。但是過小的點火提前角會影響燃油經濟性。爆震控制的目的就是使點火提前角保持在恰好不發生爆震的臨界點。

4.油箱蒸發排放物控制

油箱蒸發排放物必須利用活性炭罐加以吸附，并在適當的時候用新鮮空氣清洗活性炭罐。清洗氣流通過進氣管送入汽缸燃燒，并不是任何工況下都可以進行清洗，所以要利用炭罐控制閥對清洗氣流加以控制。

5.擴展的汽油機電子控制項目

可變進氣管長度電子控制：用于提高發動機動力性。

可變氣門電子控制：用于提高發動機動力性和經濟性，降低有害物質排放。

增壓壓力電子控制：用于提高發動機動力性和經濟性，降低有害物質排放。

排氣再循環電子控制：用于降低發動機氮氧化物排放。

二次空氣電子控制：用于滿足歐4以上法規對碳氫化合物和一氧化碳排放的要求。

三效催化轉化器燃油加熱或電加熱電子控制：用于滿足歐4以上法規對排放的要求。

停車—啟動運行電子控制：用于提高發動機經濟性和滿足歐4以上法規對排放的要求。

汽缸封閉和氣門封閉電子控制：用于提高發動機經濟性，降低有害物質排放。

噴油壓力和噴油定時控制：用于汽油直噴，提高動力性和經濟性，降低有害物質排放。

（作者單位：海南省技師學院）