浅析汽车发动机电控技术及发展趋势

周鹏 苟洪瑞 刘智勇

摘 要：电控系统在维持发动机的正常运行和提高发动机的各项性能方面具有至关重要的作用，也是推动汽车工业可持续发展的重要保障。本文通过介绍电控技术的组成、对发动机性能的提升以及现阶段的发展状况，对未来汽车发动机电控技术的发展给出了一些观点。

关键词：发动机电控系统；节能减排；电控技术

一、引言

传统车用发动机一般是利用化石燃料在缸内燃烧对外放出机械功的机器，由于燃料和发动机结构的特性，发动机动力性能、排放性能和经济性在实际工作过程中易受其他因素影响不利于提高发动机性能。为了提高发动机性能，满足日益严格的排放法规，电子控制技术便被引入了汽车发动机中。经过几十年的发展，电控技术已经比较成熟，提升了发动机的性能，特别是排放性能和经济性。

二、汽车发动机电控系统的组成

发动机电控系统有三大核心部分组成，包括传感器、执行器和电子控制单元。这三个部分相互配合，互相支持，实现电控系统的功能。

（一）传感器

发动机控制传感器主要包括温度传感、氧传感器、压力传感器、转速-曲轴位置传感器、节气门位置传感器、进气流量传感器、爆震传感器等，主要收集发动机工作过程中的参数，比如进气流量传感器，通过测量工作过程中的进气量，再根据测得的进气量以及发动机的工作状况，并对照存储器中存储的MAP图，计算出发动机需要的供油量。同时汽车发动机上的传感器还可以收集信息，并反映发动机故障的作用，其有利于发动机后期的维修工作。

（二）电子控制单元

电子控制单元相当于电控系统的大脑，其主要功能是将传感器收集的信息转化为数字信息，并且根据算法计算相关参数并存储重要数据，以此来判断发动机的工作状况，同时分析汽车对发动机的需求，最后对照存储器中的控制数据，从事先存入控制单元内的对照数据中，选择合适的空燃比、点火提前角、进排气门开闭时刻、节气门开度等相关参数信息，并转化为电信号传输到执行器，同时接受反馈信息，不断调节各输出信号的参数，从而实现对发动机工况的控制。

（三）执行器

执行器是控制系统调节任务的直接执行者，电控系统通过执行器对发动机各个状态参数进行调节，使发动机保持在最佳状态，即燃油消耗率最小、排放最少、功率足以满足需求的同时尽量降低噪音的状态。汽车发动机电控系统中的执行器主要包括节气门、火花塞、喷油器等。同样由于发动机自身工作时的特性，对执行器提出了很苛刻的要求，比如汽油机中的火花塞，在工作时其会受到周期性变化的高压电流的冲击，以及缸内变化剧烈的压力和高温，同时还要满足发动机运转的要求。

三、发动机电控系统对发动机的重要作用

现代汽车电控系统主要有电子燃油喷射系统、电控点火系统、进气控制系统、排气控制系统、怠速控制系统、自诊断系统、增压器控制系统、失效应急系统以及备用系统等常见系统。他们共同组成发动机电控系统，通过各自程序的控制，调节相应的参数，实现对发动机工况的较准确监控，并且根据发动机的需求调节发动机的各项参数，使发动机在各个工况下保持最佳工作状况，从而达到提高發动机的动力性、经济性和排放性能的目的。受利于现代电子信息技术的发展，以及对发动机性能要求的提高，逐渐发展起来了复杂、高效、可靠的电子控制系统，通过它实现了许多在传统控制系统下无法实现的方案。在发动机实际工作过程中，电控系统对发动机的性能提升发挥着至关重要的作用，甚至先进的控制系统决定了发动机的工作性能，而与先进国家电控系统的差距很多时候就决定了我们在发动机技术上的差距。

四、电控技术发展现状以及发展趋势

近年来，随着电子技术的高速发展，发动机电控系统的发展也取得了较大的进步，传感器的精度和质量都有提高，同时电控系统所需的微处理器也已经采用专业化的处理器，性能也有了相当大的提高，同时执行器也取得了进步，整体而言，发动机电控技术相比以前已经有了很大的变化，控制更加精确，响应速度更快，处理能力也更加强悍。同时在电控系统所用软件方面也逐渐发展起来了各种软件。发动机电控系统各子系统的功能已经取得了不错的进步，但就整体综合控制而言还需要深入研究。

就目前来看，车用内燃机在短期内很难有突破性的技术大幅提高发动机性能，同时传统纯内燃汽车也会面临变化，未来混合动力汽车应该会有较大的发展，而发动机控制技术也会朝着越来越精确的方向发展，即对发动机的控制越来越准确，调节越来越高效。发动机电控技术未来在提高发动机动力性、经济性、排放性能以及提高发动机寿命方面将会发挥越来越大的作用。同时受利与信息技术的发展，发动机电控技术也会向智能化、集成化、网络化方向发展，以便于更好的提升汽车在实际运行中的性能，减少排放和油耗。未来电控系统智能操作系统、中央处理器、发动机再循环自控系统、发动机故障智能处理系统以及节能减排技术方面将迎来较大的发展，使得发动机的性能得到较大的提升。

五、总结

发动机电控技术是一个很复杂的技术，其结合了机械、电子技术、信息技术以及控制技术，同时发动机工作环境极端，这些都是发动机电控技术发展面临的阻碍。我国目前在发动机电控技术方面与美国、日本和德国等国家相比还存在较大差距，使得我们的发动机与他们的发动机在各方面都存在巨大差距。对我国而言，弥补在发动机电控发面的缺陷是提升发动机性能至关重要的一步，只有拥有了先进的电控技术，才能在原有发动机技术的基础上提升发动机的性能，减少排放、提高运转性能，才能将我国的发动机技术提升到新的高度。

参考文献

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作者简介

周鹏 苟洪瑞 刘智勇 汽车与交通学院

（作者单位：四川省成都市西华大学汽车与交通学院）