汽車發動機電控系統新技術探究

摘要：隨著汽車制造技術水平的不斷提升，汽車制造領域呈現出快速發展的態勢，用戶對于汽車發動機電控系統控制的要求也在不斷提升。汽車發動機電控系統作為汽車發展的重要內容，其運行質量將直接影響著駕駛員的使用體驗和車輛行駛安全。因此，需要切實提高汽車發動機電控系統運行質量，滿足車輛行駛需求以及保證駕駛員的安全，全面促進我國汽車發動機電控系統研究領域的健康可持續發展。基于此，對汽車發動機電控系統新技術進行了分析與探究，研究結論可供相關技術人員參考與借鑒。

關鍵詞：汽車發動機；電控系統；燃料；排放

中圖分類號：U464? 收稿日期：2024-02-22

DOI：1019999/jcnki1004-0226202405013

1 前言

發動機作為汽車的重要構件，其運行質量直接影響汽車的實際運行安全，而電控系統作為發動機的核心，其運行功能以及運行質量也對發動機有著直接的影響。本文發動機電控系統主要由ECU組件、傳感器以及執行器構成，能夠對發動機的運行數據進行采集，同時將采集到數據轉變成為電信號，傳輸至控制模組。而ECU模組可以為傳感器提供電壓，同時將傳感器所采集的信號進行接收，并生成輸出信號，將信號傳遞至執行器，等執行器對信號接收后，便可以根據指令完成相應動作，從而實現發動機的運行[1]。

為適應發動機電控系統技術發展，相關技術人員需要不斷地研發電控系統新技術，并對現行的電控系統技術進行優化，全面提高汽車發動機的運行質量，滿足駕駛人員的基本使用需求，促進汽車行業的安全高效發展。根據筆者自身的工作經驗及教學經驗，本文對汽車發動機電控系統新技術進行簡要分析，以期對相關工作人員提供參考與借鑒。

2 可變進氣歧管技術

進氣歧管是汽車發動機中的重要構件之一，是發動機的主要進氣路徑，能夠保證汽車發動機平穩吸氣，如圖1所示。開關閥、控制部件等模組共同構成可變進氣歧管。其中開關閥模組可以分為真空電磁閥開關進氣管以及ECU組件，開關閥模組可以切換汽車發動機的進氣管膜盒和真空設備。倘若發動機的運轉速度小于3 500 r/min，該組件便可以對發動機溫度、負載等信號進行采集，并對真空電磁閥的電路進行關閉，如果真空電磁閥出現故障，技術熱源還需要將真空膜與放大器之間的真空管道進行關閉，真空膜的兩側氣壓會提高，在彈性彈簧的影響下，真空薄膜會被擠壓到腔室的另一側，從而將作用力施加在推桿上。為切實保證進氣管的開關閥處于關閉狀態下，空氣可以通過長進氣道進入氣缸，在發動機運轉速度相對較低的條件下提高發動機扭矩。倘若發動機的運轉速度大于3 500 r/min時，ECU組件便需要綜合發動機的運行溫度和負載等情況，對發動機進氣進行調整。在該條件下，發動機進氣管中的空氣會借助電磁閥和真空裝置進入真空膜，真空膜兩側會存在真空壓力和大氣壓而差生壓力差，在壓降的作用下，真空膜可以克服壓縮彈簧的彈性作用[2]。

3 直接噴射技術

汽車發動機缸內直接噴射技術也被稱為燃料分層技術，是相對較為常見的汽車發動機電控系統新技術之一，被廣泛地應用在當前的汽車發動機電控系統之中，受到廣大發動機制造企業的青睞。借助該項新技術，可以使汽車燃料從噴嘴中直接噴射到氣缸內部，使得汽車發動機的運行功率得到一定的提高，最大限度地提高汽車發動機的熱效率，降低發動機的排放量，使得汽車發動機的運行功率與經濟效益得到有機統一。

直接噴射技術可以分為兩大模塊，即均勻模塊與層狀燃燒模塊。均勻模塊是指在發動機吸入后期，可以減少燃燒室中的燃料噴射數量，同時在進氣過程中與空氣進行組合，在汽車點火啟動后，氣缸中會形成均勻的燃燒混合物，從而保證汽車點火的安全與穩定。層狀燃燒模式是指在壓縮中注入燃料，并保證燃料可以與空氣進行全面混合，使得汽車點火成功，最大限度地提高汽車燃料的使用效率，降低使用成本。

在直接噴射技術的作用下，汽油進入進氣管后，與空氣混合，在氣缸中燃燒。該項技術要求車主需要對點火設備進行頻繁的更換，同時對汽車燃料質量也有著相對較高的要求，從而在一定程度上會提高汽車運行成本。值得注意的是，缸內直接噴射是指通過電腦控制噴油器將燃油直接噴射到氣缸中。在這種方式下，燃油直接進入氣缸，與空氣混合后進入燃燒室內燃燒。相比傳統的供油方式，這種方式可以使發動機的動力性更強，并且排放更低，但是這種方式對發動機ECU的控制能力提出了更高的要求。

4 多點噴射技術

根據常規汽油機，控制噴油的方式可以分為兩種：一種是直接控制，另一種是多點噴射。多點噴射技術需要在汽車噴油器的出油口與進氣歧管之間安裝一個壓力傳感器，借助ECU組件對壓力傳感器輸出的信號進行處理，通過電子控制單元的指令來控制噴油時間、噴油壓力和噴油角度等。

多點噴射技術不僅可以實現提高混合氣濃度，還可以實現降低排放和油耗的目的。當前，在轎車上廣泛使用的多點噴射系統主要為電子節氣門多點噴射系統。帶電子節氣門的多點噴射系統利用電子控制單元來控制進氣歧管內混合氣的形成，其中ECU可通過油門踏板、加速踏板和制動踏板等傳感器對發動機轉速、節氣門開度和節氣門位置等參數進行全面的采集，并根據這些參數確定發動機進氣歧管內的混合氣濃度。ECU還可以根據實際情況通過增加噴油器數量和噴油角度來實現對混合氣濃度的控制，從而判斷發動機是否處于正常工作狀態，再通過計算得出合適的噴油時刻，最終確定發動機進氣歧管內混合氣的濃度。當發動機處于正常工作狀態時，ECU根據節氣門開度和節氣門位置傳感器提供的信號確定最佳噴油時刻。

總而言之，該項技術可以使混合氣濃度在整個工作過程中保持穩定，并降低燃油消耗率。與傳統噴油系統相比，多點噴射系統在使用相同燃油情況下能使燃油消耗量降低20%～30%[3]。

5 啟停及溫度管理系統技術

自動啟停系統可以根據汽車的實際運行情況對發動機系統進行啟停狀態自動檢查。當汽車處于擁堵路段或是在等待信號燈的過程之中，發動機可以自動停止，從而降低汽車在行駛過程中不必要的燃油消耗，同時不會影響車主的正常駕駛。自動啟停系統在應用的過程中，會對車主啟動或是停止發動機的意圖信息進行采集，從而實現發動機的自動啟停，行之有效地確保行駛安全，溫度管理系統屬于典型的電控系統，能夠對發動機所生產的熱流分布變化情況進行分析，同時對溫度控制器進行控制。溫度管理電控系統屬于軟件模組，可以融合在發動機的電控單元中，并在應用的過程中，最大限度地降低發動機的預熱時間，調整發動機的運行溫度，降低汽車發動機的燃油消耗。

6 廢氣循環技術

汽車發動機在運行的過程中，不可避免地會產生一定數量的廢氣，從而影響發動機的動力性能以及燃油經濟性，而該項技術可以借助發動機排氣再循環，將部分廢氣重新引入發動機進氣道，以降低尾氣中的有害氣體濃度的一種技術。當發動機在怠速或低速時，可通過廢氣再循環來降低尾氣中有害氣體的濃度，以提高發動機的動力性和經濟性。當發動機在中速或高速運轉時，則不需再進行廢氣再循環。廢氣再循環技術按控制方式分為直接排放式和間接排放式兩種。直接排放式廢氣再循環是將進入汽缸的燃燒廢氣通過增壓器中的再循環管路直接排入大氣中；間接排放式廢氣再循環是將從氣缸內排出的燃燒廢氣通過增壓器中的再循環管路導入進氣道，以降低尾氣中的有害氣體濃度。目前應用較多的是間接排放式廢氣再循環，這種方法主要用于降低HC和CO濃度，對于改善燃燒過程、降低尾氣中有害氣體的排放量有一定作用。

7 可變閥相位技術

該項技術可以根據汽車發動機的轉速以及實際運行負載對發動機額的氣門進行調整，從而使得汽車發動機可以滿足不同條件下的運行需求，最大限度地提高汽車發動機的運行扭矩，降低燃油消耗。根據當前的可變閥相位技術的應用情況而言，本田公司的VTEC技術以及寶馬公司的Vetrnoic技術的應用范圍相對較廣。但是這些技術在應用的過程中同樣存在不足之處，例如應用成本相對較高，其監管范圍存在一定的缺陷等，這也使得該項技術具有相對較為遠大的前景。

可變閥相位技需要通過全變液壓閥來對發動機的壓力波動控制進行優化與升級，同時技術人員需要對電液可變氣體分配系統進行建模分析，通過模擬仿真以及技術試驗，對閥門的實際運動情況進行詳實分析，并且技術人員還能夠在仿真軟件的幫助下，搭建仿真運動平臺，通過仿真平臺對汽車發動機結構進行分析。汽車閥座緩沖性和閥桿彈簧作用等要素皆會對汽車發動機閥門造成影響，因此，技術人員需要對閥門運動控制形式進行調整，進而實現汽車發動機的連續變相和閥升，最大限度地提高汽車發動機運行性能，滿足車主對于汽車動力性能的基本要求[4]。

8 渦輪技術

根據當前內燃機以及混合動力在汽車行業中的發展前景，其正在朝排量小型化的方向快速發展。借助渦輪增壓技術，可以最大限度地降低汽車燃料的消耗量，同時減少汽車尾氣排放，滿足節能減排的基本需求。當前的汽車發動機市場中，渦輪技術有著相對較為廣闊的發展空間，比如渦輪增壓器。

隨著汽車制造技術的不斷發展，排氣渦輪進口截面出現明顯變化，渦輪增壓的響應速度以及熟讀速度得到了明顯的提高。當前，渦輪增壓技術在汽車發動機制造中有著相對較為普遍的應用。技術人員在實際的應用過程中，也會對該項技術進行優化升級，從而保證汽車發動機在運行的過程中，其動力以及運行安全得到有效的保障。技術人員將其與米勒循環進行有效結合，從而實現了汽車發動機混合動力系統的有效運轉，進而對汽車發動機的低速以及高功率性能進行平衡，行之有效地提高汽車發動機整體運行質量。

9 集成化熱管理系統技術

隨著發動機熱效率的不斷提升，發動機的運行質量也受到了熱效率的影響，在該種情況下，技術人員需要對汽車發動機的熱控制系統進行分析與研究，并對其進行轉變。傳統汽車在溫度控制方面主要是通過冷卻，但是現在汽車需要保證所有的控制系統都可以始終處于最好的工作狀態。由于大部分汽車都使用了自然吸氣的形式，這便會涉及熱交換器以及汽車水箱，因此為進一步提高汽車發動機運行質量，降低燃料耗損，減少排放，技術人員可以對集成化熱管理系統進行全面的應用。例如，借助余熱回收系統，最大限度地降低加熱時間，從而在一定程度上減低廢氣排放，節約汽車燃料。

以新能源汽車為例，該種汽車存在很多電子部件，比如電子水閥以及電子泵等，這些電子部件都需要通過常規冷卻的形式進行溫度控制。而在夏季，需要通過電池冷卻模塊和汽車集成泵來實現溫度控制。總而言之，隨著汽車運行需求的不斷提高，集成化熱管理系統的應用重要性也將越來越明顯。

10 結語

本文對汽車發動機電控新技術進行了研究，該技術不僅可以有效地提高汽車發動機運行質量，降低燃油消耗，減少廢氣排放，實現節能減排，還可以最大限度地提高駕駛員的行駛體驗，保證車輛行駛安全，促進汽車行業的高效平穩發展。因此，技術人員需要全面提高新技術研發力度，并對現行的電控系統技術進行優化，從而行之有效地提高汽車發動機電控系統研究成效，促進汽車發動機電控系統的長足發展與進步。

參考文獻：

[1]郭丙轉，黨樂樂汽車電控發動機點火系統故障的診斷及排除[J]內燃機與配件，2023（21）：87-89

[2]曹曉敏，展建波發動機電噴系統的常見故障診斷和診斷分析[J]林業機械與木工設備，2023，51（7）：60-61+66

[3]張丁根，但永平，劉沖小型二沖程航空汽油電噴發動機電控系統的設計[J]電工技術，2023（12）：7-10

[4]馬子龍，曹華淺析電控系統在新能源汽車發動機上的應用[J] 內燃機工程，2023，44（3）：128

作者簡介：

江亮根，男，1974年生，工程師，汽車維修高級技師，研究方向為汽車維修技術及其高校教育教學。