現代轎車(chē)發(fā)動(dòng)機電控技術(shù)

　　在微機控制點(diǎn)火系統中，目前出現了一種無(wú)分電器點(diǎn)火（DLI）系統，它取消了普通微機控制點(diǎn)火系統中的分電器，改由 ECU內部控制各缸配電。這樣點(diǎn)火線(xiàn)圈產(chǎn)生的高壓電，不需經(jīng)過(guò)分電器分配，直接就送至火花塞發(fā)生點(diǎn)火。無(wú)分電器點(diǎn)火系統可消除分火頭與分電器蓋邊電極的火花放電現象，減少電磁干擾。無(wú)分電器點(diǎn)火系統根據點(diǎn)火順序的不同，有兩缸同時(shí)點(diǎn)火和各缸獨立點(diǎn)火兩種。在兩缸同時(shí)點(diǎn)火方式中，每?jì)筛滓唤M，合用一個(gè)點(diǎn)火線(xiàn)圈，所有缸體分成若干組按組依次進(jìn)行點(diǎn)火；在各缸獨立點(diǎn)火方式中，每缸的火花塞都設有單獨的點(diǎn)火線(xiàn)圈（特別是隨著(zhù)超小型塑料包裝的點(diǎn)火線(xiàn)圈的出現，使之與火花塞合為一體），這樣各缸可依次輪流點(diǎn)火。

　　在發(fā)動(dòng)機的點(diǎn)火控制中，同樣采用了開(kāi)環(huán)和閉環(huán)相結合的控制形式。起動(dòng)階段的點(diǎn)火時(shí)刻由ECU中的專(zhuān)門(mén)信號進(jìn)行開(kāi)環(huán)控制；正常運行期間，則通過(guò)增設爆震傳感器進(jìn)行爆震反饋控制，根據爆震傳感器的反饋信號調整點(diǎn)火時(shí)刻使發(fā)動(dòng)機在臨界爆震狀態(tài)。

　　（三）怠速控制（ISC）系統

　　怠速性能的好壞是評價(jià)發(fā)動(dòng)機性能優(yōu)越與否的重要指標，怠速性能差將導致油耗增加，排污嚴重，因此，需進(jìn)行必要的控制?，F代轎車(chē)中一般都設有怠速控制系統，由ECU控制并維持發(fā)動(dòng)機怠速在某一穩定轉速范圍內。因此，怠速控制通常是指怠速轉速控制，其實(shí)質(zhì)就是對怠速工況時(shí)的進(jìn)氣量進(jìn)行調節（同時(shí)配合噴油量及點(diǎn)火提前角的控制）。 怠速控制的基本原理是 ECU根據冷卻水溫、空調負荷、空檔信號等計算目標轉速，并與實(shí)際轉速相比較，同時(shí)檢測節氣門(mén)全關(guān)信號及車(chē)速信號，判斷是否處于怠速狀態(tài)，確認后則按目標轉速與實(shí)際轉速之間的差值來(lái)驅動(dòng)執行器調整控制進(jìn)氣量。

　　目前，除了怠速轉速的穩定性控制之外，怠速控制還可以實(shí)現起動(dòng)控制、暖機控制以及負荷變化控制等功能，這樣多種功能的集中，不僅簡(jiǎn)化了機構，而且也提高了怠速控制的精確性。

　　怠速控制系統根據進(jìn)氣量控制方式的不同可分為節氣門(mén)直動(dòng)式和旁通空氣式兩種，后者的應用較廣，其中的執行器—怠速控制閥的發(fā)展較快，相應有步進(jìn)電機型、旋轉電磁閥型、占空比型和開(kāi)關(guān)控制型等，各自在怠速控制中有不同程度的應用。

　　（四）排氣再循環(huán)（EGR）電控系統

　　國外的早期研究發(fā)現，將少量的排氣（5%～20 %）再次循環(huán)進(jìn)入氣缸與新鮮可燃混合氣混合后燃燒，可有效抑制 NOx 的產(chǎn)生。事實(shí)上，除了可采用氣門(mén)重疊產(chǎn)生排氣回流的內部EGR方式外，更常用的措施是用專(zhuān)門(mén)的管道將部分排氣引至進(jìn)氣管，由ECU控制EGR閥改變流通截面來(lái)調節排氣量，實(shí)現再循環(huán)排氣率的變化。通常在發(fā)動(dòng)機暖機、怠速、低負荷、高負荷等工況不需進(jìn)行EGR控制。

　　EGR控制的一般過(guò)程是：ECU根據發(fā)動(dòng)機的轉速、節氣門(mén)開(kāi)度、冷卻水溫等信號，計算最佳再循環(huán)排氣率，再通過(guò)控制 EGR閥的開(kāi)度來(lái)實(shí)現EGR控制。而ECU對EGR閥的控制，實(shí)質(zhì)上是通過(guò)對真空調節閥的控制來(lái)實(shí)現的。真空調節閥一般是電磁式的，用于將ECU輸出的電信號轉換為氣壓變化，從而實(shí)現對氣動(dòng)式EGR閥的控制。并且，ECU還通過(guò)壓力傳感器測量再循環(huán)排氣率信號來(lái)進(jìn)行反饋控制。在實(shí)施反饋控制時(shí)，最初使用的是獨立式壓力或壓差傳感器，而今又出現了與EGR閥共為一體的EGR位置傳感器，提高了控制精度。

　　（五）增壓電控系統

　　發(fā)動(dòng)機中增壓系統的安裝日漸增多，其目的是為了提高進(jìn)氣效率。電控增壓系統的研制開(kāi)發(fā)使增壓技術(shù)又跨上了一個(gè)新臺階。目前，應用較普遍的是電控廢氣渦輪增壓系統。通常增壓器是為與發(fā)動(dòng)機低速小負荷工況相匹配而設計的，當發(fā)動(dòng)機大負荷運行時(shí)容易導致增壓器超速運行而損壞，為此，電控廢氣渦輪增壓系統專(zhuān)門(mén)在排氣管中廢氣渦輪室處增加了一旁通氣道，由ECU控制切換閥的開(kāi)度大小進(jìn)行調整。通常情況下切換閥閉合，廢氣通過(guò)渦輪氣室排出；一旦發(fā)動(dòng)機大負荷運行將導致廢氣渦輪轉速升高，當進(jìn)氣壓力超過(guò)限值，ECU便會(huì )通過(guò)相應機構開(kāi)啟切換閥，使旁通氣道導通，廢氣不經(jīng)渦輪室而直接由旁通氣道排出，增壓器停止工作。

　　（六）故障自診斷系統

　　現代轎車(chē)發(fā)動(dòng)機的電控系統中，ECU一般都帶有故障自診斷系統，自行監測、診斷發(fā)動(dòng)機控制系統各部分的故障。對于傳感器，可通過(guò)檢測其信號是否超出規定范圍來(lái)直接進(jìn)行判斷；對于執行器，則在其初始電路中增設專(zhuān)門(mén)回路來(lái)實(shí)現監測，對于ECU本身，也有專(zhuān)用程序進(jìn)行診斷。

　　故障自診斷系統時(shí)刻監測各控制系統的工作情況，當出現故障時(shí)，一般轎車(chē)儀表板上的故障指示燈可閃爍報警，同時(shí)將故障信息以代碼的形式保存在微機的存儲器中，維修時(shí)不僅可以通過(guò)故障指示燈間斷閃爍來(lái)顯示，也可以通過(guò)專(zhuān)用的檢測儀器以數字的形式顯示故障代碼，以便進(jìn)一步通過(guò)手冊查出故障原因。自診斷系統很好地解決了復雜電控系統難以判斷故障的問(wèn)題。

　　（七）故障保險系統及故障備用控制系統

　　當自診 斷系統檢測出傳感器及其電路故障后，ECU中的故障保險系統隨之自動(dòng)啟動(dòng)發(fā)揮作用。故障保險系統會(huì )用程序設定的數據取代故障部分輸入的非正常信號，進(jìn)行直接控制。故障保險系統一般通過(guò)軟件編程來(lái)實(shí)現。

　　而當微機或主要傳感器（如進(jìn)氣歧管壓力傳感器）出現故障時(shí)，ECU立即將主控權由微機切換至故障備用系統中，由其代替微機工作。故障備用系統作為 ECU的一個(gè)集成電路模塊，根據起動(dòng)信號和怠速觸點(diǎn)狀態(tài)信號，一般只能確定維持汽車(chē)運行的最簡(jiǎn)單的控制方案，保證轎車(chē)“緩慢回家”以便修理，而不能達到微機控制時(shí)的最佳性能。

　　（八）其他電控系統

　　1．進(jìn)氣渦流電控系統進(jìn)氣渦流可以促進(jìn)汽油蒸發(fā)以及與空氣的均勻混合，提高燃燒效率。電控進(jìn)氣渦流在某些轎車(chē)（特別是采用稀燃技術(shù)的轎車(chē)）上應用較多。其結構是在進(jìn)氣口附近增設一渦流控制閥，通過(guò)ECU采集轉速、節氣門(mén)開(kāi)度、冷卻水溫等信號，并加以處理后控制其旋轉角度，引導氣流偏轉產(chǎn)生渦流，調節渦流比，實(shí)現渦流控制。

　　2．可變進(jìn)氣控制系統可變進(jìn)氣控制系統是從增加進(jìn)氣量、提高進(jìn)氣效率的角度出發(fā)來(lái)改善發(fā)動(dòng)機動(dòng)力性能的，該系統有兩種類(lèi)型：一種是可變流通面積控制方式，它通過(guò)ECU控制安裝在進(jìn)氣管道中的控制閥的旋轉角度來(lái)改變其進(jìn)氣流通截面，滿(mǎn)足不同工況對進(jìn)氣量的需求；另一種是可變流通長(cháng)度控制方式，由ECU控制進(jìn)氣管道中的控制閥來(lái)調整進(jìn)氣管的長(cháng)度。實(shí)踐證明，可變進(jìn)氣控制系統可增強發(fā)動(dòng)機動(dòng)力性和經(jīng)濟性。

　　3．進(jìn)氣溫度預熱控制系統 進(jìn)氣溫度預熱控制系統通過(guò)調節低溫起動(dòng)時(shí)的進(jìn)氣溫度來(lái)促進(jìn)汽油蒸發(fā)，改善排放性能。預熱方式主要有排氣管預熱、水溫預熱和正溫度元件（PTC）預熱3種型式。

　　4．燃油蒸發(fā)電控系統燃油蒸發(fā)電控系統用來(lái)降低燃油箱中汽油蒸氣排向大氣所造成的污染。目前，活性炭罐蒸發(fā)電控裝置得到了廣泛應用。停車(chē)期間，利用活性炭罐吸收汽油蒸氣，防止向大氣擴散；發(fā)動(dòng)機運行后，ECU控制活性炭罐與進(jìn)氣管之間的導通，利用進(jìn)氣真空度將活性炭罐中吸附的汽油蒸氣吸入進(jìn)氣管，這樣可有效防止汽油蒸氣的外逸，降低 HC的排放污染。

　　5．曲軸箱強制通風(fēng)電控系統曲軸箱強制通風(fēng)電控系統的目的是將氣缸中經(jīng)活塞環(huán)間隙滲入曲軸箱內的氣體再次循環(huán)進(jìn)入進(jìn)氣管中，以減少該部分氣體直接排向大氣造成的污染?，F代電控系統中，由ECU根據節氣門(mén)位置信號、轉速信號等控制強制通風(fēng)閥，從而實(shí)現曲軸箱內氣體與進(jìn)氣管之間的導通，再利用曲軸箱內氣體。

　　6．二次空氣噴射系統二次空氣噴射作為早期控制污染物排放的措施之一，目前與催化轉換器配合使用。它同樣由ECU控制二次空氣噴射氣道的導通，將空氣引入催化轉換器中，實(shí)現對 NOx、CO、HC的轉變。在將空氣引入排氣管的方式中，除了空氣泵控制外，還可用排氣脈沖波來(lái)實(shí)現。另外，隨著(zhù)研究的進(jìn)一步深入，又出現了許多新技術(shù)。如停缸控制，它可根據負荷的不同要求，停止部分氣缸的燃油供給與點(diǎn)火控制，減少浪費，提高發(fā)動(dòng)機效率；再如加速踏板電控系統，可避免機械式加速踏板因為磨損而產(chǎn)生的誤差，增加控制精度。

　　三、結束語(yǔ)

　　從上述發(fā)動(dòng)機電控系統的應用技術(shù)中不難看出，轎車(chē)汽油發(fā)動(dòng)機的微機控制時(shí)代已經(jīng)來(lái)臨，并且，隨著(zhù)微機、電子技術(shù)的日臻完善以及材料工藝的蓬勃發(fā)展，再加上控制理論的不斷成熟完善，發(fā)動(dòng)機電控技術(shù)有望取得更大的突破。因此，可以確切地講，發(fā)動(dòng)機電控技術(shù)的開(kāi)發(fā)研究仍將是2 1世紀汽車(chē)工業(yè)的重要課題。