发动机电子控制的原理和应用

发动机电子控制的原理和应用
作者：薛宏珍
来源：《电子技术与软件工程》2016年第13期
摘要发动机电子控制系统主要是通过电子控制器实现对发动机的智能化控制，主要应用包括电子点火装置、电子控制燃油喷射装置、无空转控制系统、自适应巡航控制系统，这些应用的实现既节约了能源，减轻了环境污染，同时也大大提高了汽车驾驶的舒适度和便捷性。

【关键词】发动机电子控制系统
随着我国社会经济的发展，人们的生活越来越离不开汽车，汽车的节能性能和安全性越来越关乎人们生活品质的提升。

为满足人们对于汽车的舒适性以及便捷性要求，发动机电子控制系统的发展需求越来越高。

其水平的高低是衡量一个国家汽车工业生产水平高低的重要指标。

我国已经迈入了汽车电子控制时代，但是汽车电子控制装置制造水平有限，需要从多方面发展发动机电子控制的实际应用水平。

1 电子控制系统的基本原理
在汽车发动机电子控制系统中电子控制器是最为关键的核心器件。

电子控制器是基于单片机进行设计和组织，其主要功能是在接收汽车内部各种传感器所输出的工况信号，这些工况信号代表了发动机的工作状态，在接收工况信号的基础上，电子控制器按照内部事先编制与存储的相关程序进行数学计算与逻辑判断以确定汽车发动机的实际工作状况的参数，如点火提前角、喷油时间等数据，并且将这些数据转换为电信号以实现对元件动作的控制。

如图1所示为汽车发动机电子控制系统的基本工作结构与流程。

发动机电子控制系统一般都是由传感器、电子控制单元（ ECU）、执行器三部分组成的。

在电子控制系统的基本结构中电控单元ECU处于中心关键部位，其主要作用是接收来自传感器的各种信号并根据电控单元ECU内部事先编写的软件和存储的试验脉普图与处理所接收的信号。

经过电控单元处理之后，可以计算得到当前工况条件下的合适喷油量和点火正时等重要参数。

电控单元进一步将相关工况参数转换为电信号，发送电子控制系统的下一环节—执行器，保证发动机处于最佳的运行状态。

反馈控制也是发动机的电子控制的重要环节。

汽车一般需要装有三元催化剂以达到尾气的排放要求，为保证三元催化剂处于理论空燃比附近的环境下以发挥最佳作用，就需要相应的检测设备进行反馈控制，确保混合气的空燃比保持在理论空燃比14.7附近。

2 发动机电子控制的主要应用
2.1 电子点火装置
电子点火装置的主要作用是保证汽车点火的稳定性，确保充足的点火能力和复杂的点火提前性，从而满足汽车排放、油耗等相关法制法规要求。

电子点火装置要达到上述要求，就必须进行精准地控制汽车发动机点火时刻，这就需要先进的电子控制技术作为基础保证。

随着电子控制技术的发展进步，晶体管在电子控制元件中广泛应用，促使了电子控制技术的稳定性更强、性能更好、并且价格更加的低廉。

目前市场上流转的汽车电子点火装置的种类繁多，从电子元件种类角度可以将汽车电子点火装置分为晶体管点火装置、可控硅点火装置和集成电路点火装置。

汽车电子点火装置主要组成部分有微机、传感器和执行机构，三个主要组成部分相互协调共同实现参数在微机与发动机之间传送、计算、判断等流程，实现点火时刻的有效调节，降低燃料消耗，减轻空气污染。

2.2 电子控制燃油喷射装置
电子控制燃油喷射装置通过电子控制单元接收处理传感器测得的参数，从而计算确定所需供给的油量，根据实际需求的油量向喷油嘴发出确切的喷油指令，向气缸中喷入适量的燃油，改变传统的发动机将燃油喷入进气歧管进行预先混合，造成燃油的浪费和效率的低下，这是电子控制燃油喷射装置的最大特点。

电子控制燃油喷射装置将柴油机发动机中直接喷入气缸内的方式应用到汽油发动机上，汽油直喷入气缸内使得汽油雾化彻底，使汽油和空气混合完全，分层燃烧，燃烧更加彻底。

电子控制燃油喷射装置的发动机瞬态响应效果好，对空燃比的控制更为精确，快速的冷起动和减速断油能力较强。

目前国内大众FSI发动机采用的就是电子控制燃油喷射装置的发动机，由于该装置对对汽油的品质要求较高，所以大众在中国只采取了均匀燃烧模式。

2.3 无空转控制系统
发动机在空转状态下，不但造成了对汽油的浪费，而且汽油燃烧不彻底，排出的废气中的有害物质的含量比车辆正常行驶时所排放的尾气要多。

因此保证发动机无控制既能够解决能源，又能保护环境。

无空转控制系统的主要作用是在等待红灯等车速为零的情况下自动关闭发动机，档位处于空挡且离合器踏板被松开时发动机自动熄火，进入零油耗零排放状态，从而节省汽油，减轻空气污染。

而当驾驶人员踏踩离合器踏板，发动机将迅速平稳地自动恢复运转。

无空转控制系统节省的燃料要求大于启动发动机所需的能耗，这样才能起到应有的作用。

2.4 自适应巡航控制系统
自适应巡航控制系统是汽车自动巡航控制系统和汽车前向撞击报警系统的结合体，既有自动巡航控制系统的自动巡航功能，又有前向撞击报警系统的防止前向撞击功能。

沃尔沃汽车目前采用的自适应巡航控制系统在车辆行驶过程中，通过传感器能够实现对车辆前方道路的连续“扫描”，通过轮速传感器采集车速信号。

根据采集的信号判断车距过小时，自适应巡航控制系统可以自动协调汽车动作，在不影响舒适度的程度的条件下适当制动车轮，降低发动机输出功率，保持安全距离。

采集的数据判断与前车之间的车距增加到安全距离时，自适应巡航控制系统将控制车辆按照设定的车速行驶。

3 发动机电子控制未来发展趋势
发动机电子控制是汽车未来发展的重要趋势，主要表现在：
（1）逐渐建立软硬件一体化应用系统，实现发动机管理系统自动化；
（2）相关技术逐渐趋于标准化，相应的技术标准不断建立和完善；
（3）汽车发动机电子控制系统集成化、智能化、微型化以及多功能化优势凸显；
（4）相关设施工具的开发更加投入，技术产品的开发效率更高。

4 结语
发动机电子控制系统的主要应用包括电子点火装置、电子控制燃油喷射装置、无空转控制系统、自适应巡航控制系统。

这些应用的实现主要是通过电子控制器电子控制器的作用。

发动机电子控制系统的主要优势是节约能源，减轻环境污染，提高了汽车驾驶的舒适度和便捷性。

参考文献
[1]程建磊.浅谈发动机电子控制原理[C]. 河南省汽车工程科技学术研讨会，2009.
[2]周存芳.汽车发动机电子技术应用分析[J].中国科技博览，2012（11）：125-125.
[3]李建明.汽车发动机电子控制技术应用及相关问题研究[J].机电元件，2015， 35（06）：36-38.
[4]郑智勇，郑忠，赵云，等.汽车发动机电子控制技术应用浅析[J].电子世界， 2014（09）：34-34.
作者简介
薛宏珍（1985-），女，山西省临汾市人。

大学本科学历。

毕业于河北理工大学。

现为重庆海联职业技术学院助教。

研究方向为电子与通信。

作者单位
1.重庆海联职业技术学院重庆市 401120
2.重庆大学研究生院通信学院重庆市 400044。