機械電子在汽車發動機上的應用

匡淑梅

[摘 要]在現代汽車上，電子技術的應用越來越廣泛，今天的汽車已經進人了電腦控制的時代。電子技術和計算機技術的發展為汽車技術性能的提高，經濟性和舒適性的改善，乃至對減少汽車廢氣污染都創造了良好的條件。汽車電子化被認為是汽車技術發展進程中的一次革命，汽車電子化的程度被看作是衡量現代汽車水平的重要標志，是用來開發新車型，改進汽車性能最重要的技術措施。

[關鍵詞]電子控制技術；汽車發動機；應用

中圖分類號：F416.44 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2018）21-0398-01

1 汽車發動機基本原理和構造

當今世界上的汽車發動機工作過程基本上都由四個沖程組成，即進氣、壓縮、膨脹和排氣。利用燃料和空氣的混合氣在氣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對外輸出扭矩而作功。發動機按照所用燃料可分成汽油機、柴油機和燃氣發動機；按照點火方式可分成點燃式和壓燃式；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；按照汽油噴射地點可分成中央噴射、進氣口噴射和缸內噴射。

發動機的各個部分按其功能可分成燃油供應系統、進氣排氣系統、點火系統、曲柄連桿傳動機構、潤滑系統、冷卻系統和輔助系統如發電機、起動機、空調壓縮機和各種泵等。

發動機工況可分成冷起動、起動后、暖機、怠速、部分負荷、全負荷、加速、減速和倒拖滑行等。這些工況主要根據負荷與轉速，結合發動機溫度（即冷卻液溫度）來區分。

2 發動機采用電子控制是必然趨勢

由于汽車的保有量不斷增加，人們對生活質量也越來越注重，因而，汽車排放的有害氣體對大氣的污染日益引起人們的重視，特別是在美國洛杉礬以及日本東京發生光化學煙霧事件后，造成很大影響。一些發達國家的政府開始研究制定法規對汽車的排放進行限制。美國、日本及歐洲一些國家在20世紀60年代末相繼提出限制排放的法規，而且不斷地嚴格。美國有的州甚至還提出了低污染或無污染車的要求。這樣日趨嚴格的要求，用傳統的結構是無法達到的，于是電子技術起了很大的作用。也可以說是排放法規推動了電子技術在發動機上的應用，大量采用電子控制是從發動機管理開始的。

3 電子控制技術在汽車發動機上的應用

3.1 冷起動控制

發動機起動時，由起動機帶動發動機運轉。由于轉速很低，轉速的波動變化也很大，因此這時空氣流量傳感器所測得的進氣量信號的誤差很大。基于這個原因，在發動機起動時候，電腦不會依據空氣流量傳感器的信號來計算噴油量，而是按預先設定的起動程序來進行噴油控制。電腦根據點火開關及轉速信號，來確定發動機是否處于起動狀態，以決定是否按起動程序控制噴油。當點火開關接通，且發動機轉速較低時，電腦判定發動機處于起動狀態，從而按起動程序來計算噴油量。

在起動噴油控制程序中，電腦按發動機進氣溫度、發動機水溫、起動時的轉速計算出一個固定的噴油量。這一噴油量能使發動機獲得順利起動所需的濃混合氣。發動機冷車起動時，發動機溫度低，噴入進氣道的燃油不易蒸發。為了能產生足夠的燃油蒸氣，形成足夠濃度的可燃混合氣，保證發動機在低溫下也能正常起動，必須進一步增大噴油量。由電腦控制，通過增加噴油器的噴油持續時間或噴油次數來增加噴油量。所增加的噴油量及加濃持續時間完全由電腦根據進氣溫度和發動機水溫的溫度高低來確定。發動機水溫或進氣溫度越低，噴油量就越大，加濃的持續時間也就越長。

3.2 運轉噴油量控制

在發動機運轉中，電腦主要根據發動機進入空氣量和發動機轉速來計算基本噴油量。另外，電腦還要根據節氣門開度、發動機水溫、進氣溫度、海拔高度及怠速工況、加速工況、全負荷工況、蓄電池電壓、等參數來確定噴油量的修正參數，以提高ECM的控制精度。

由于電腦要參考的參數很多，為了簡化電腦的計算程序，通常將噴油量分成基本噴油量、修正值、增量三個部分，并分別計算出結果。然后再將三個部分加在一起，作為總噴油量來控制噴油器噴油。

基本噴油量：基本噴油量是根據發動機每個工作循環的進氣量和發動機轉速，按理論混合比（空燃比14.7：1）計算出的噴油量。

修正值：修正值是根據進氣溫度、大氣壓力、蓄電池電壓等實際運轉行參數，對基本噴油量進行適當修正，使發動機在不同運轉條件下都能獲得最佳濃度的混合氣。

修正的內容：

（1）進氣溫度修正

因為單位容積的空氣的質量和溫是有很多關系的，為了使電腦更加精確的控制空燃比。所以，加入了進氣溫度傳感器來修正噴油量。

（2）大氣壓力修正

不同的海拔高度空氣中氧的含量不同，這會直接影響發動機的燃燒。

（3）蓄電池電壓修正（電壓變化時，自動對噴油脈沖寬度加以修正）

蓄電池電壓過低會影響發動機控制系統的正常工作。

3.3 斷油控制

斷油控制是發動機電腦在某些些特殊工況下，暫時中斷燃油噴射，以滿足發動機運轉中的特殊要求。包括以下幾種斷油控制方式：

3.3.1 超速斷油控制

發動機超速斷油是指在發動機轉速超過允許的最高轉速標準時，由發動機電腦自動中斷噴油，以防止發動機超速運轉，造成機件損壞，也有利于減小燃油消耗量，減少有害排放物。超速斷油控制過程是發動機電腦根據轉速傳感器檢測到的發動機實際轉速與控制程序中設定的發動機最高極限轉速相對比。當實際轉速超過此極限轉速時，發動機電腦就切斷噴油器的噴油脈沖，使噴油器停止噴油，從而限制發動機轉速升高；當斷油后發動機轉速下降至低于極限轉速約100轉/分時，斷油控制結束，發動機電腦控制噴油器繼續噴油。

3.3.2 減速斷油控制

汽車在行駛中駕駛員突然松開油門踏板減速，但發動機仍在汽車前進慣性的帶動下高速運轉。因為發動機節氣門已關閉，氣缸內進入的混合氣數量很少，在高速運轉下燃燒不完全，使廢氣中的有害排放物增多。減速斷油控制就是當發動機在高轉速運轉中突然減速時，中斷燃油噴射，發動機轉速下降到設定的低轉速時再恢復噴油。目的是為了控制減速時汽車發動機有害物的排放以及減少燃油消耗，使發動機轉速下降，并利于汽車減速。減速斷油控制過程是由電腦根據各個發動機傳感器的參數做出的綜合判斷。

3.3.3 減扭矩斷油控制

一般裝有自動變速器的汽車在行駛過程中自動升檔時，控制變速器的電腦會通過CAN總線向汽油噴射系統的電腦發出減小扭矩信號。汽油噴射系統的電腦在收到這一信號時，會暫時中斷個別氣缸的噴油，來降低發動機轉速和扭矩輸出，從而減輕換檔沖擊，使升檔更加平順、柔和。

結語

在現代汽車上，電子技術的應用越來越廣泛，今天的汽車已經進人了電腦控制的時代。電子技術和計算機技術的發展為汽車技術性能的提高，經濟性和舒適性的改善，乃至對減少汽車廢氣污染都創造了良好的條件。汽車電子化被認為是汽車技術發展進程中的一次革命，汽車電子化的程度被看作是衡量現代汽車水平的重要標志，是用來開發新車型，改進汽車性能最重要的技術措施。目前電子技術的應用幾乎已經深人汽車，尤其是發動機上所有的系統。

參考文獻

[1] 《現代汽車脫擋滑行與掛擋滑行節油分析》馮寶山.

[2] 《發動機電噴系統的工作原理_百度文庫》

[3] 《電控發動機標定平臺的開發與研究》李科.

[4] 《淺談發動機電控燃油噴射系統的控制原理》丁新隆天津交通職業學院汽車工程系汽車檢測教研室.

[5] 《汽油機電控系統的設計與開發》孔波江蘇大學.