汽车发动机电控系统技术分析

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摘要：汽车的发展在很大的程度上体现出了一个国家的工业水平情况，发动机是汽车中比较关键的部件，其整体的设计水平直接关系着汽车工业的整体发展情况。发动机进行工作的过程，也是进行能量转换的过程。发动机能够把燃料的热能转化成相应的机械能，从而推动汽车的前进运动，由于发动机所使用的燃料不一样，发动机的类型也有很大的区别，现阶段，我国在不断的研发新的电控系统新技术，从而实现节能的重要目标。

关键词：汽车发动机；电控系统；新技术；分析

0引言

发动机在汽车中是非常关键的部位，发动机的性能直接影响着汽车的整体运动情况，而其电控系统的意义也在不断的增加，通过使用电控系统，能够极大的提升发动机的燃油经济性，让汽车能够在任何情况下，都可以处于最佳的运行模式。随着电气系统新技术的发展，汽车的性能将越来越提高到一个新的高度，如果其中一个系统出现不足，就会导致发动机出现问题。

1汽车发动机电控系统简介

汽车发动机的电气控制技术也是电子技术在汽车领域中主要的运用方式，电子技术在现代汽车的各个部位中都进行了相应的应用，如车身、底盘以及发动机等。虽然每个组件的功能都不同，但主要的原理是一样的，这些组件本身与电子技术都是由很大关系的，无论是进行故障排除还是缺陷检测都比较复杂和困难，通过运用传统的汽车维修方法，无法有效地解决这些问题。汽车发动机的电气控制系统是保障汽车进行正常运行的重要环节，汽车中的所有元件都是通过使用电控系统进行控制。汽车发动机电气控制技术主要是通过电控点火系统、电子燃油喷射系统以及空转控制系统进行组成的。汽车发动机电气控制技术进行工作的原理是，通过自控制系统发布相应的指令，然后运用内部传感器，把相应的指令转换成电信号，通过电子控制模块对信号进行相应的处理，最后把电气控制模块中的指令在汽车控制操作中进行体现。电气工程对整个汽车工业的影响是非常大的，能够极大的提升汽车发动机的性能以及动能，能够降低汽车能耗，减少对废气的排放，有效降低污染。汽车的电气控制系统由ECU、传感器和执行装置共同的组成。传感器的主要任务是检查发动机的运行参数，并将其传输到特定的控制模块。传感器的数量与精度成正比，传感器越多，传输的数据被检测得越准确。ECU主要负责向传感器提供基本的电压数据。当ECU接收传感器传输的信号时，这些数据能够通过计算的方式传输到执行器。执行器接收信号后，能够产生相应的执行动作对汽车进行有效地控制。在汽车进行行驶的过程中，传感器能够传递各种信号到ECU，ECU需要结合收集到的信息对发动机运动进行相应的计算以及评估，及时对发动机进行调整，并将相关信号传输到执行装置，让车辆能够在最佳的状态运行。

2汽车发动机电控系统的发展趋势

2.1机动车驾驶能力的演变

传统发动机中的发动机驱动装置通常是电磁式以及电动式的，主要是以电动机为主要的动力的，这在很大程度上促进了汽车发动机的快速发展。但随着时间的推移，逐渐不能满足发动机的要求。随着新能源技术的发展，传统的电磁以及电气执行器开始被流体的动力执行器所替代。特别是随着发动机的不断更新，电机电气控制系统中出现的传动装置越来越多。

2.2ECU处理器的发展

现在，电子自动化也开始进入到了新的发展阶段，与汽车中微处理器的使用是紧密相连的。ECU在汽车电气控制系统中的应用范围比较广，ECU中的信息处理速度也极大的决定了汽车对信息进行处理的性能。随着对汽车电子控制进行的重组，高速EU处理器也成为了汽车微处理器中的核心元素。

2.3发动机故障智能处理系统的发展

随着人工智能技术的发展，汽车发动机的电控系统也开始向着智能化的方向发展。以前，汽车发动机经常会出现发动机的故障不能准确确定的情况，在维修的过程中，需要拆卸发动机。但随着电机电控技术的发展，智能故障排除系统应运而生，这不仅能够更好的控制发动机零件的故障修复，还可以对发动机的电气控制系统进行相应的优化。

3汽车发动机电控系统新技术

3.1涡轮技术

在内燃机以及混合动力的汽车领域中，越来越开始向着排量的小型化方向进行发展。通过运用涡轮增压技术，能够很好的降低燃料消耗，实现节能减排的目标，具有巨大的市场机会。例如，在变截面的涡轮增压器（VTG）中，随着排气涡轮进口截面出现的变化，这也极大的提高了涡轮增压器进行响应以及增压的速度，现阶段，汽油发动机的VTG涡轮增压技术在不断的进行改进，为在不同类型的汽油发动机中，都开始运用了VTG涡轮增压引擎。同时，VTG汽油发动机涡轮增压器在装配以及设计过程中也进行了相应的改进，这极大地提升了发动机的动力效率以及可靠性。VTG汽油发动机涡轮增压器与米勒循环的融合能够将发动机与混合动力系统进行有效地结合，更好的推动了混合动力汽车的发展。融合米勒循环的VTG涡轮增压器，能够更好的对低速、高功率等性能要求进行平衡，从而有效地提升发动机的整体效率。

3.2可变进气歧管

进气歧管是发动机中，主要的进气通道，为发动机提供均匀的进气，这也是发动机中比较重要的部件。可变进气歧管系统是由进气管的开关阀以及控制机构所组成的。进气管的开关控制机构主要包含ECU组件、真空电磁阀开关进气管两部分，对进气管的膜盒以及真空装置进行切换。当发动机的转速在3500r/min以下时，ECU能够结合负载、温度以及其他信号对真空电磁阀电路进行关闭，当电磁阀发生损坏，真空放大器以及真空膜之间的真空管道也需要进行关闭，当真空箱膜的两侧的大气压增大时，弹性弹簧会将薄膜被压到腔室的另一侧，并推动推杆进行移动，为了使进气管开关阀关闭，空气能够通过长进气道到达气缸中，在发动机转速比较低的情况下对大扭矩进行开启。当发动机转速的转速在3500r/min以上时，ECU需要结合负载、温度等信号进行调整。这时候进气管内的空气会通过真空装置以及电磁阀进到达真空膜中。在这种情况下，膜的空气室中，大气压力与真空压力存在两侧。这就产生了压力差，在这种情况下，在压降作用下，膜能够更好的客服压缩弹簧向真空室方向的弹性，旋转了带推料器的开关阀，打开开关阀。

3.3可变阀相位

可变阀相位技术能够结合发动机转速、负载以及外部环境，对气门进行转变，从而能够满足不同情况下的要求，这能够极大的提升发动机的有效扭矩，减少油耗。现阶段，应用比较多的可变阀相位技术主要是宝马公司的ValVetronic和Vanos以及本田公司的VTEC等，但是，这些技术中都存在一定的不足，比如产品成本高，监管的复杂性和受监管分布范围的局限性，这也对可变阀相位技术的发展提供了广阔的空间。可变阀相位技术通过运用全变液压阀的方案，在控制方法以及压力波动方面进行了相应的转变，对电液可变气体分配系统进行了研发，运用仿真和实验对阀门的运动规律进行分析。此外，还能够对电控液压双活塞配气系统进行相应的，运用仿真软件对阀门运动仿真平台进行构建，并结合具体的要求对系统结构参数进行优化。根据现有技术的发展，通过运用液压可变配气技术，阀门的运动会受油压差的影响，阀杆弹簧参数、阀座缓冲性能等影响，情况相对复杂。因此，对阀门运动控制方法进行研究是非常重要的，新型液压可调配气系统能够运用容积调节的方式，实现连续变相以及阀升，与现有的可变配气系统进行对比，可以提高发动机性能。

3.4缸内直接喷射技术

缸内直接喷射技术也可以被称之为是燃料分层技术，主要是把燃料从喷嘴直接喷射到气缸中，让发动机功率与燃油的经济性进行完美的结合，这也是汽油直喷发动机领域中比较具有革命性的技术。通过运用缸内直接喷射技术能够有效地提升汽油机的热效率，减少汽油发动机的排放量，能够有效地减少燃料消耗，提高对燃料的利用效率。气缸内直接喷射的方法包含两种不同的燃烧模式，即均匀燃烧模式和层状燃烧模式。平均燃烧模式是指在吸入后期将燃料注入燃烧室，在进气和压缩过程中与空气完全混合，能够在点火的过程中，在气缸内形成比较均匀的混合物，确保点火稳定。层状燃烧模型是主要是指压缩过程中注入燃料，能够把燃料与空气进行有效地混合，从而确保有效点火，实现正常的火焰传播，有效地提升燃料的经济性。在缸内直接喷射技术中，主要是把汽油注入进气管，与空气进行相应的混合，然后在气缸内进行燃烧，对起动时排放和输出的不稳定进行优化。由于这是一项新技术，研发的成本比较高，对于车主来说，缸内直接喷射技术需要对点火设备进行频繁的更换，对燃油质量的要求是非常高的，这也会在无形中增加车主的养车成本。在汽缸中，缸内直接喷射技术比传统的电动喷射发动机也会更容易出现碳的积累，车主需要使用相应的添加剂，对碳积累问题进行解决。

3.5自动启停系统

应用自动启停发动机的优点是，可以结合车辆的实际行驶情况对发动机的启动和停止进行自动化的检查。当车辆由于拥堵或交通信号灯停车时，发动机也可以进行自动停止，从而将车辆正常行驶过程中的燃油消耗问题降至最低，且不干扰正常驾驶。该系统的应用原则是仔细评估驾驶员停止或开始收集各种信息的意图，以实现发动机的自动启动以及关闭。在此过程中，不需要手动检查，这也保证了车辆的安全。

3.6创新温度管理系统

这是属于电子控制系统，能够对发动机的热流分布进行优化。由温度（热）控制器进行协调，该控制器是新开发的软件模块，完全集成到发动机控制单元中。能够有效地减少发动机预热时间，并有效地条件发动机温度，减少对燃料的消耗。

4汽车发动机电控系统新技术发展趋势

4.1多种技术融合的发展

传统的汽车发动机都有自己的优缺点。汽车工业在未来的发展中，具有很多的不定性因素。目前通过运用各种新技术能够极大的提升发动机的燃油经济性。同时比较严格的排放标准以及燃料经济标准，也需要更多的对“新技术”践行新运用。平滑和超细燃烧技术将是减少污染物排放的重要方式。就目前的碳排放而言，传统发动机和清洁能源系统的性能并不能完全满足我们的想象，因为煤炭能源仍然占世界的很大一部分。在现阶段，大量的资金投入到电动汽车的发展中，而不增加核能和天然气能源等清洁能源生产设施，清洁电动汽车的普及将在一定程度上加剧碳排放。因此，各国应制定适合本国国情的目标，而不应盲目否定现有发动机。运用多样化的技术方法是正确的解决方案。

4.2新型缸内喷射点火技术

未来的发动机燃烧系统采用了新的喷射和气缸点火技术。在欧洲，对整个机器的工作条件有明确的了解。在传统发动机中，极端工况（如冷起动、低城市速度和低负载、高温和高负载）处于中心位置。发动机技术要求注意使用电气化技术，使发动机在最佳工作点工作。高压喷射技术（1巴=105帕）可以显著改善雾化，增加局部湍流，改善混合，改善快速燃烧。现阶段，在许多热工况下，主要是运用集中燃烧的方式来避免出现爆震的情况，这也极大的降低了发动机的经济性，而新技术主要是运用蒸汽来冷却和降低燃烧温度，爆震的情况可以有进一步的改善。从而能够让燃烧系统的点火时间加快，有效地减少空燃比。预混合室的点火系统配有预点火火焰喷射系统。在燃烧室内喷涂火焰可以显著提高燃烧速度，减少爆震倾向。电晕点火不同于正常的爆裂点火。等离子体点火可导致深度燃烧和低燃烧温度。在燃油喷射方式方面，新的喷射技术以及喷射模型，例如超临界喷射，能够达到瞬时汽化的现象，显著提高雾化程度。

4.3集成模块化热管理系统

随着发动机热效率的极大地提升，对发动机的热控制系统的要求也在不断进行提升。这从根本上促进了热控制系统的转变，对热控制部件产生了非常关键的影响。倾斜燃烧具有较高的EGR压力（废气再循环）和较高的热负荷，但空间较小。我国的燃油经济性法规要求2020年达到5L/100km，更严格的标准将在稍后发布。其中，对温度控制的要求也较高。过去，车辆温度控制系统的功能主要是冷却，但现在需要始终将每组系统控制在最佳工作范围内。大多数汽车使用自然吸气，唯一涉及的部件是热交换器和水箱。另外，利用废气提高油或水的温度的余热回收系统，可以尽可能减少加热阶段，从而在有效运行中节省燃料和减少废气。特别是混合动力电力系统，混合动力电力系统中的电机需要进行经常的启动和停止，需要对余热回收系统进行充分的运用。纯电动汽车中包含很多的电子和电气部件，主要有电子泵、电子水阀以及空调系统等，也需要进行常规冷却。夏季水温高，所以需要使用电池冷却模块与集成泵进行相应的冷却。随着需求的增长，热管理系统必须解决越来越多的问题。通过使用集成和模块化的方案能够更好的满足增长需求。

4.4节能环保是未来发动机的主要发展方向

现阶段，中国对发动机尾气有着非常严格的标准；在发动机的发展中，节能环保是发动机进行发展的重要趋势。为了更好的推动汽车工业进行健康发展，需要对汽车的发动机进行不断改进，新技术的应用也需要满足现阶段的时代要求。在汽油发动机的发展的中，面临的主要挑战是如何有效地提高燃料的燃烧效率。在采用新技术时，节省燃料的幅度可达20%以上，这也代表着在使用新技术时，燃料的使用率有了大幅度的增加。例如，在直接气缸喷射燃烧中，稀薄燃烧可以节省10%的燃油。

4.5FSI和TSI的完整组合

FSI发动机能够运用相应的设备进行燃油分层喷射，从而让燃油燃烧的更加充分。通过使用高压泵，燃油能够按照固定轨道到达相应的位置，汽油在这一过程中会形成漩涡，从而让燃烧效果达到最大化的程度。同时，当气体处于半开放状态时，还能够进行分层注油，这不仅能够提升燃烧的效率，而且也实现了节能的目标。在汽车行驶的过程中，驾驶员能够按照不同的路况选择相应的喷油方式，以最大限度地增加燃油。TSI是一种大众汽车发动机，中文名称为涡轮压缩和直接气缸喷射。该发动机的性能优势非常高。缸内直喷能够使用喷油嘴为气缸提供燃油，获得最大的燃烧效果，提升整体的经济性。T是代表内燃机在运行产生的废气驱动空气压缩机的技术。能够转变汽车发动机的进气情况，提高发动机的功率以及扭矩，使汽车拥有更大的动力。在正常情况下，涡轮植入式发动机可以增加40%的能量生产，这也代表着相同排量的发动机能够提升40%的功率，但燃油消耗量是相同的。

5结语

随着汽车行业的高速发展，汽车的生产工艺水平越来越高，对发动机电控系统的自动化要求越来越高，缺陷的修复也越来越困难。在维修过程中，需要更多的专业维修人员，维修人员的专业知识和工作能力也严重影响维修质量。维护人员应熟悉发动机电气控制系统的工作原理、每个控制单元的结构和功能、发生故障时的性能以及维护方法。随着电气控制系统的不断完善和对驾驶员的要求逐渐降低，驾驶员仍需要更多地了解自己的汽车，并获得专业知识，以帮助维护和延长车辆的使用寿命。换言之，通过不断积累经验，发动机电子控制系统的故障分析能力和维护水平不断提高。

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作者:张玉清 张波 单位:邹城高级职业技术学校