現代轎車(chē)發(fā)動(dòng)機電控技術(shù)

　　隨著(zhù)現代電子技術(shù)的飛速發(fā)展，特別是微機技術(shù)在汽車(chē)上的廣泛應用，使得汽車(chē)的內涵和功能不斷拓展和延伸，汽車(chē)機電一體化—汽車(chē)電子化正逐漸成為現代汽車(chē)（特別是轎車(chē)）的基本特征。發(fā)動(dòng)機電控作為汽車(chē)電控中的重要一環(huán)，為適應日趨嚴格的排放、安全法規，已受到國內外汽車(chē)廠(chǎng)商的高度重視，并得到了空前發(fā)展。

　　一、概述

　　現代轎車(chē)電控技術(shù)的理論基礎就是現代控制理論。從早期的經(jīng)典控制到目前的智能控制，控制理論在汽車(chē)電控中得到了廣泛的應用。主要有PID控制、最優(yōu)控制、自適應控制、滑?？刂?、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )控制以及預測控制等?，F代控制理論的發(fā)展使得電控系統更能適應復雜的多變量系統、時(shí)變系統和非線(xiàn)性系統，甚至對于數學(xué)模型不甚精確的系統也能實(shí)施精確有效的控制。而這正是發(fā)動(dòng)機電控得以實(shí)現的前提。就其結構而言，電控系統主要由傳感器、電子控制組件（ECU）、執行器 3個(gè)部分組成。傳感器作為輸入部分，用于測量物理信號（溫度、壓力等），將其轉換為電信號；ECU的作用是接收傳感器的輸入信號，并按設定的程序進(jìn)行計算處理，輸出處理結果；執行器則根據 ECU輸出的電信號驅動(dòng)執行機構，使之按要求變化。

　　（一）電子控制組件（ECU）

　　ECU以微機為中心。還包括前置的A/D轉換器、數字信號緩沖器以及后置的信號放大器等。微機運算速度快、精度高，能實(shí)時(shí)控制，并具備多中斷響應等功能。目前除了8位、16位微機外，32位特別是64位微機已開(kāi)始逐步使用。而且，不僅有通用型微機和單片機，專(zhuān)用的汽車(chē)微機也已研制出來(lái)。正是微機技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展促進(jìn)了汽車(chē)電控技術(shù)的不斷完善?？梢哉f(shuō)，當前 ECU的發(fā)展總趨勢是從單系統單機控制向多系統集中控制過(guò)渡。不久以后，汽車(chē)電控系統將采用計算機網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，把發(fā)動(dòng)機電控系統、車(chē)身電控系統、底盤(pán)電控系統及信息與通信系統等各系統的ECU相聯(lián)結，形成機內分布式計算機網(wǎng)絡(luò )，實(shí)現汽車(chē)電子綜合控制。

　　（二）傳感器

　　汽車(chē)傳感器的工作條件極為惡劣，因此，傳感器能否精確可*地工作至關(guān)重要。近年來(lái)在該領(lǐng)域中，理論研究及材料應用發(fā)展較為迅速，半導體和金屬膜技術(shù)、陶瓷燒結技術(shù)等迅猛發(fā)展。毋庸置疑，智能化、集成化和數字化將是傳感器的未來(lái)發(fā)展趨勢。

　　（三）執行器

　　執行器用來(lái)精確無(wú)誤地執行 ECU發(fā)出的命令信號。因此，執行器工作的精確與否將最終影響電控的成敗，正因如此，其工作可靠性和精確性一直作為研究重點(diǎn)而倍受關(guān)注。目前，汽車(chē)電控系統的執行器類(lèi)型繁多，有電磁閥、電動(dòng)機、壓電元件、點(diǎn)火器、電磁繼電器、熱電偶等，結構與功能不盡相同。執行器的發(fā)展方向是智能化執行器和固態(tài)智能動(dòng)力裝置。

　　二、發(fā)動(dòng)機電控技術(shù)及應用

　　發(fā)動(dòng)機電控技術(shù)可分為電控汽油噴射、電子點(diǎn)火、怠速控制、排氣再循環(huán)控制、增壓控制、故障自診斷、故障保險、備用控制以及其它控制技術(shù)。

　　（一）電控汽油噴射（EFI）系統

　　電控汽油噴射系統（簡(jiǎn)稱(chēng)電噴系統）是60年代末開(kāi)始發(fā)展起來(lái)的，較之早期普遍使用的化油器供油系統，其突出優(yōu)點(diǎn)在于空燃比的控制更為精確，可實(shí)現最佳空燃比；而且電噴技術(shù)提高了汽油的霧化、蒸發(fā)性能 ,加速性能更好 ,發(fā)動(dòng)機功率和扭矩顯著(zhù)升高。

　　目前，電噴系統主要采用開(kāi)環(huán)與閉環(huán)控制（反饋控制）相結合的方式。對諸如暖機、怠速等需要供給濃混合氣的工況采取開(kāi)環(huán)控制，此外則通過(guò)排氣管中設置的氧傳感器，測量實(shí)際空燃比來(lái)進(jìn)行反饋控制。由空氣流量計或進(jìn)氣歧管絕對壓力傳感器和轉速傳感器測量進(jìn)氣空氣量，由ECU根據冷卻水溫、進(jìn)氣溫度、氧傳感器信號等確定合適的空燃比，計算所需噴油量，進(jìn)而對執行器（噴油器和電路斷開(kāi)繼電器）進(jìn)行控制。按照噴油器的安裝位置的不同，電噴系統可分為3種型式：?jiǎn)吸c(diǎn)噴射（SPI）、多點(diǎn)噴射（MPI）和缸內直接噴射。單點(diǎn)噴射用 1～2個(gè)噴油器安裝在進(jìn)氣管節氣門(mén)處。多點(diǎn)噴射將各個(gè)噴油器分別安裝在各缸的進(jìn)氣歧管中，使各缸混合氣分配較均勻，故而在轎車(chē)中應用較廣。并且，按照其噴油時(shí)序的不同，多點(diǎn)噴射又可細分為同時(shí)噴射、分組噴射和順序噴射 3種，其中順序噴射使噴油器能按各缸的點(diǎn)火順序進(jìn)行噴油，每循環(huán)噴一次，該種方式較前兩種應用效果更好。缸內直噴特別是四沖程汽油機缸內直噴是當前轎車(chē)汽油噴射中的前沿技術(shù)，最早由日本三菱公司研制開(kāi)發(fā)，其噴油器安裝在氣缸蓋上，工作時(shí)直接將汽油噴入氣缸內進(jìn)行混合燃燒。直噴技術(shù)的實(shí)現大大降低了汽油機的油耗，動(dòng)力性能也較多點(diǎn)噴射更為優(yōu)越；同時(shí)，配合其他機構，使得高空燃比稀燃技術(shù)得以實(shí)現。

　　（二）電子點(diǎn)火控制系統

　　早在 2 0世紀初 ,點(diǎn)火系統在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機上已開(kāi)始應用，從有觸點(diǎn)式、普通無(wú)觸點(diǎn)式、集成電路式，發(fā)展到現今的微機控制電子點(diǎn)火系統。微機控制電子點(diǎn)火系統可控制并維持發(fā)動(dòng)機點(diǎn)火提前角（ESA）在最佳范圍以?xún)?，使汽油機的點(diǎn)火時(shí)刻更接近于理想狀態(tài)，進(jìn)一步 挖掘發(fā)動(dòng)機的潛能。