淺析汽車發動機電控技術及發展趨勢

周鵬 茍洪瑞 劉智勇

摘 要：電控系統在維持發動機的正常運行和提高發動機的各項性能方面具有至關重要的作用，也是推動汽車工業可持續發展的重要保障。本文通過介紹電控技術的組成、對發動機性能的提升以及現階段的發展狀況，對未來汽車發動機電控技術的發展給出了一些觀點。

關鍵詞：發動機電控系統；節能減排；電控技術

一、引言

傳統車用發動機一般是利用化石燃料在缸內燃燒對外放出機械功的機器，由于燃料和發動機結構的特性，發動機動力性能、排放性能和經濟性在實際工作過程中易受其他因素影響不利于提高發動機性能。為了提高發動機性能，滿足日益嚴格的排放法規，電子控制技術便被引入了汽車發動機中。經過幾十年的發展，電控技術已經比較成熟，提升了發動機的性能，特別是排放性能和經濟性。

二、汽車發動機電控系統的組成

發動機電控系統有三大核心部分組成，包括傳感器、執行器和電子控制單元。這三個部分相互配合，互相支持，實現電控系統的功能。

（一）傳感器

發動機控制傳感器主要包括溫度傳感、氧傳感器、壓力傳感器、轉速-曲軸位置傳感器、節氣門位置傳感器、進氣流量傳感器、爆震傳感器等，主要收集發動機工作過程中的參數，比如進氣流量傳感器，通過測量工作過程中的進氣量，再根據測得的進氣量以及發動機的工作狀況，并對照存儲器中存儲的MAP圖，計算出發動機需要的供油量。同時汽車發動機上的傳感器還可以收集信息，并反映發動機故障的作用，其有利于發動機后期的維修工作。

（二）電子控制單元

電子控制單元相當于電控系統的大腦，其主要功能是將傳感器收集的信息轉化為數字信息，并且根據算法計算相關參數并存儲重要數據，以此來判斷發動機的工作狀況，同時分析汽車對發動機的需求，最后對照存儲器中的控制數據，從事先存入控制單元內的對照數據中，選擇合適的空燃比、點火提前角、進排氣門開閉時刻、節氣門開度等相關參數信息，并轉化為電信號傳輸到執行器，同時接受反饋信息，不斷調節各輸出信號的參數，從而實現對發動機工況的控制。

（三）執行器

執行器是控制系統調節任務的直接執行者，電控系統通過執行器對發動機各個狀態參數進行調節，使發動機保持在最佳狀態，即燃油消耗率最小、排放最少、功率足以滿足需求的同時盡量降低噪音的狀態。汽車發動機電控系統中的執行器主要包括節氣門、火花塞、噴油器等。同樣由于發動機自身工作時的特性，對執行器提出了很苛刻的要求，比如汽油機中的火花塞，在工作時其會受到周期性變化的高壓電流的沖擊，以及缸內變化劇烈的壓力和高溫，同時還要滿足發動機運轉的要求。

三、發動機電控系統對發動機的重要作用

現代汽車電控系統主要有電子燃油噴射系統、電控點火系統、進氣控制系統、排氣控制系統、怠速控制系統、自診斷系統、增壓器控制系統、失效應急系統以及備用系統等常見系統。他們共同組成發動機電控系統，通過各自程序的控制，調節相應的參數，實現對發動機工況的較準確監控，并且根據發動機的需求調節發動機的各項參數，使發動機在各個工況下保持最佳工作狀況，從而達到提高發動機的動力性、經濟性和排放性能的目的。受利于現代電子信息技術的發展，以及對發動機性能要求的提高，逐漸發展起來了復雜、高效、可靠的電子控制系統，通過它實現了許多在傳統控制系統下無法實現的方案。在發動機實際工作過程中，電控系統對發動機的性能提升發揮著至關重要的作用，甚至先進的控制系統決定了發動機的工作性能，而與先進國家電控系統的差距很多時候就決定了我們在發動機技術上的差距。

四、電控技術發展現狀以及發展趨勢

近年來，隨著電子技術的高速發展，發動機電控系統的發展也取得了較大的進步，傳感器的精度和質量都有提高，同時電控系統所需的微處理器也已經采用專業化的處理器，性能也有了相當大的提高，同時執行器也取得了進步，整體而言，發動機電控技術相比以前已經有了很大的變化，控制更加精確，響應速度更快，處理能力也更加強悍。同時在電控系統所用軟件方面也逐漸發展起來了各種軟件。發動機電控系統各子系統的功能已經取得了不錯的進步，但就整體綜合控制而言還需要深入研究。

就目前來看，車用內燃機在短期內很難有突破性的技術大幅提高發動機性能，同時傳統純內燃汽車也會面臨變化，未來混合動力汽車應該會有較大的發展，而發動機控制技術也會朝著越來越精確的方向發展，即對發動機的控制越來越準確，調節越來越高效。發動機電控技術未來在提高發動機動力性、經濟性、排放性能以及提高發動機壽命方面將會發揮越來越大的作用。同時受利與信息技術的發展，發動機電控技術也會向智能化、集成化、網絡化方向發展，以便于更好的提升汽車在實際運行中的性能，減少排放和油耗。未來電控系統智能操作系統、中央處理器、發動機再循環自控系統、發動機故障智能處理系統以及節能減排技術方面將迎來較大的發展，使得發動機的性能得到較大的提升。

五、總結

發動機電控技術是一個很復雜的技術，其結合了機械、電子技術、信息技術以及控制技術，同時發動機工作環境極端，這些都是發動機電控技術發展面臨的阻礙。我國目前在發動機電控技術方面與美國、日本和德國等國家相比還存在較大差距，使得我們的發動機與他們的發動機在各方面都存在巨大差距。對我國而言，彌補在發動機電控發面的缺陷是提升發動機性能至關重要的一步，只有擁有了先進的電控技術，才能在原有發動機技術的基礎上提升發動機的性能，減少排放、提高運轉性能，才能將我國的發動機技術提升到新的高度。

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作者簡介

周鵬 茍洪瑞 劉智勇 汽車與交通學院

（作者單位：四川省成都市西華大學汽車與交通學院）