汽车发动机电控系统新技术分析
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摘要：汽车是人们生活的重要交通工具之一，汽车在使用的过程中难免会发生各种故障。电控系统是汽车发动机的核心部件，其性能会直接影响汽车的正常运行和行车安全。随着电控系统新技术的不断发展，会越来越将汽车的性能提高到一个崭新的高度，如果其中某一系统出现问题，发动机便出现故障。本文对汽车发动机电控系统的组成及工作原理进行分析，然后对一些电控系统的新技术进行研究，希望对以后的研究可以有一些参考作用。
关键词：汽车发动机;电控系统;新技术分析
1汽车发动机电控系统介绍
汽车发动机电控技术是电子技术在汽车领域的应用，电子技术遍布现代汽车的各个部位，包括车身、底盘、发动机等等，虽然每个部位功能各异，但是基本原理都是一样的。由于这类部件本身与电子技术和微电子技术有关，所以通常遇到的问题比较复杂，在故障的解决和排查上都有很大的难度，传统的汽车修理办法在这方面毫无用武之地。汽车电控系统是保证汽车正常运转的关键部分，汽车中的每一个关键部分都会受到电控系统的指挥。在本文重点探讨的部分，汽车发动机电控技术的主要组成部分是电控点火系统、电子燃油喷射系统和怠速控制系统。汽车发动机电控技术的工作原理首先通过内部传感器对控制系统发出的指令进行控制，通过指令输入装置将指令转化为电信号传输到各个电子控制单元，然后控制单元对信号进行处理，最后由执行器将各个来自于电控单元的指令变成对汽车具体的控制操作。电控技术对整个汽车工业有着巨大的影响，提高了汽车发动机的性能和动能，减少了汽车能耗，也减少了废气的排放，减少了污染。
2汽车发动机电控系统新技术
2.1涡轮增压技术
在内燃机和混合动力车领域，发动机排量小型化的趋势愈加明显。涡轮增压技术凭借其在降低油耗及节能减排方面的巨大优势，迎来了极大的市场机遇。例如，博格华纳首创的汽油机可变截面涡轮增压器（VTG）通过改变废气涡轮的进气截面，能大大提升涡轮增压器的响应和增压效率。该技术始于2002年与保时捷的合作，十年间，博格华纳对汽油机VTG涡轮增压技术进行了持续的革新，推出面向各类汽油发动机的VTG涡轮增压器。2017年，博格华纳成功研发出了基于第六代产品设计的汽油机VTG涡轮增压器，在装配和结构上进行了更新换代，进一步提高了空气动力学效率和可靠性。预计该款VTG涡轮增压器将于2019年年中广泛投入市场。汽油机VTG涡轮增压器可与米勒循环发动机组成最佳“黄金组合”，有利于未来搭配电机组成混合动力系统，为混合动力汽车大规模市场化做准备。通过VTG涡轮增压器结合米勒循环工作模式，可兼顾低速和高功率两端的性能要求，提高发动机高转速下的整体效率。另外在较低发动机排放温度下运行的米勒循环，使得汽油VTG采用更为经济的核心调节系统材料变得更加可能，也进一步让汽油VTG技术从原来高端汽车应用变成更具有普适性的技术。
2.2可变进气歧管
进气歧管是发动机进气的主要通道，为发动机提供均匀的进气，是发动机的重要零件之一。可变长度进气歧管系统主要由进气管转换阀、进气管转换阀控制机构等组成。进气管转换阀控制机构包括ECU、进气管转换真空电磁阀、进气管转换真空膜盒和真空作用器等部件。当发动机转速低于3500r/min时，ECU根据负荷、温度等信号将真空电磁阀的电路切断，电磁阀不工作。真空作用器与真空膜盒间的真空管路被关闭，真空膜盒真空腔通过电磁阀与空气相通，这时，真空膜盒膜片两侧均为大气压力，膜片在弹簧弹力的作用下被压向空气腔一侧，并带动推杆移动，使进气管转换阀处于关闭状态，空气通过较长进气道进入气缸，使发动机在低转速时可获得较大的扭矩。当发动机转速超过3500r/min时，ECU根据负荷、温度等信号将电磁阀电路接通，电磁阀工作，将真空作用器与真空膜盒之间的管路接通。此时进气管内的真空度经真空作用器、电磁阀被传入到真空膜盒的真空腔。这时，膜片的空气腔一侧为大气压力，真空腔一侧为真空压力，并形成压力差△P（△P=PO-PU），在此压力差的作用下，膜片克服压缩弹簧的弹力被压向真空腔一侧，并通过推杆带动转换阀转动，使转换阀打开。此时空气通过较短的轨迹流入气缸内可降低沿程阻力，使发动机高转速时获得较大的功率。
2.3可变配气相位
可变配气技术能够根据发动机的转速、负载和外界环境改变气门升程和配气相位，满足各种工况的最佳配气要求，对于提升发动机的有效转矩、降低燃油消耗和减小污染物排放具有重要意义。目前，常用的可变配气技术主要有BMW公司的Val-vetronic和Vanos、Honda公司的VTEC、奥迪的AVS以及丰田的VVT-i等，然而这些技术或多或少的存在一些产品成本较高、调节复杂、可调范围有限等缺点，因此可变配气技术的发展仍然存在巨大的潜力。作为可变配气技术中的一类，液压可变配气技术及系统发展迅速。有研究提出了一种全可变液压气门机构方案，研究了气门落座的控制措施和压力波动对气门的影响规律。再有研究人研制了一种电液式可变配气系统，利用仿真与实验相结合的方法分析了气门的运动规律。还有研究对电控液压双活塞配气系统进行研究，利用仿真软件搭建了气门运动仿真平台，并根据气门运动控制要求对系统结构参数进行了优化。总结现有技术的发展状况，在液压可变配气技术中，气门运动主要与油压波动、气门弹簧参数、气门落座缓冲性能等多个因素影响，情况比较复杂。因此，对气门运动控制方法研究显得尤为重要。新型液压可变配气系统通过容积调节实现气门相位和升程连续可变，与现有的可变配气系统相比，能够更好地改善發动机性能。
2.4缸内直喷技术
缸内直喷技术又称燃料分层喷射技术，将燃油由喷油嘴直接喷入缸内，它实现了在同等排量下发动机动力性和燃油经济性的完美结合，是直喷式汽油发动机领域的一项创新的革命性技术。该技术可以进一步提高汽油机热效率与降低汽油机排放，尤其是低负荷下的燃油消耗降低、动力显著提升。缸内直喷技术采用了两种不同的燃烧模式，即均质燃烧模式和分层燃烧模式。均质燃烧模式是指在进气行程后期向燃烧室内喷入燃油，在进气行程与压缩行程中完成与空气的充分混合，并在点火时刻使缸内形成较为均匀的混合气，确保稳定点火。分层燃烧模式是指在压缩行程喷入燃油，随着压缩行程的进行，燃油与空气混合，直至点火时刻，从火花塞处至缸壁，燃油浓度由浓到稀，保证有效点火，火焰传播也正常，从而提高燃油经济性。而传统的汽油发动机是将汽油喷射到进气管中，与空气混合后再进入气缸内燃烧，优化启动时不稳定循化的排放和输出。虽然有许多优点，也存在一些缺点。因为是新技术，研发成本很大，对于车主来讲较传统电喷车需要更加频繁更换火花塞等零部件。对燃油质量要求比较高，需要使用更高标号的燃油，无形中增加了车主的用车成本。缸内直喷发动机比传统电喷发动机更容易产生积碳，车主需要使用价格昂贵的缸内直喷发动机专用添加剂来解决积碳困扰。
3结束语
科学技术的进步与发展给汽车行业注入了勃勃生机，原有的技术经过改良衍生而成了新的技术体系，更为符合新时期汽车产业的发展需要。本文主要对发动机电控系统进行了研究分析，得出了其组成及控制系统的具体工作过程，最后对发动机电控系统的一些新技术进行分析。本文的工作为后续对发动机电控系统的研究提供一定的参考。
参考文献
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（作者单位：长城汽车股份有限公司）
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