電控技術對提高發動機動力性、經濟性、減少排放分析

作者簡介請保留：黃堅（1967— ），女，廣西橫縣人，副教授，現任廣西機電職業技術學院汽車工程系汽車制造與裝配專業負責人，從事汽車專業教學與建設工作。

摘 要：現代汽車是機械與電子技術的有機結合。電子控制技術在現代汽車上的應用越來越廣泛，汽車發動機上的電控裝置主要有電控燃油噴射系統、電控點火裝置、進氣控制、排氣控制、怠速控制、增壓控制等。本文對汽車發動機上的電子控制技術的應用與改善汽車工作性能、提高動力性、降低油耗、減少排放污染作分析探討。

關鍵詞：電控技術 動力性 油耗 排放

中圖分類號：U26 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2011）12（a）-0000-00

為了解決節油和排放凈化，同時提高動力性，1967年，德國波許公司研制了機械式汽油機燃油噴射系統，不久又開始D型和L型電子控制汽油機燃油噴射系統。隨著電子技術的飛速發展，燃油噴射得到不斷改進和完善。隨著汽車工業的不斷發展，汽車電子化程度越來越高。發動機電控技術是汽車技術與電子技術相結合的產物。采用電子設備的計算機作為自動控制系統的控制裝置使被控對象自動的按照給定的規律運行，使被控對象的一個或數個物理能量能夠在一定的精度范圍內按照給定的規律變化。通過各個不同的傳感器把收集信號輸入控制器，通過控制執行器使被控對象限制參數達到要求。

1 電控發動機的主要控制裝置

為了實現低油耗，低污染減少動力傳遞系統的沖擊，減少駕駛員的疲勞提高汽車的動力性經濟性、和舒適性，目前汽車上常用的電子控制裝置主要包括：

1.1 電控燃油噴射系統

該系統能根據各傳感器送來的信號有效控制空燃比使發動機在各種工況下空燃比達到最佳從而實現提高功率，降低油耗，減少污染排放等功效。該系統可分為開環、閉環兩種控制方式

1.2 電子點火裝置

該裝置可使發動機在不同轉速、進氣量等條件下和最佳點火提前角工況下工作，輸出最大的功率和轉矩并將油耗和排放降低限度，同時該裝置也分為開閉環兩種控制 方式是，電控點火裝置閉環控制方式通過爆震傳感器進行反饋控制，其點火時刻的控制精度比開環高，但排氣凈化差。點火裝置的控制主要包括點火提前角，通電時間及爆震控制等方面。"

1.3 排放控制

該項目主要有廢氣再循環控制，氧傳感器及三元催化轉化器的開閉環的控制 ，二次空氣噴射控制，活性碳罐電磁閥控制等。

1.4 進氣控制

該 裝置包括動力控制閥，渦流控制閥，可變氣門正時和升程電子控制技術，巡航與電控節氣門等方面。

2 發動機電控技術對提高汽車動力性的分析

提高動力性

2.1 影響因素

動力性主要受多個方面的影響，只要有個別或多個工作不良就會給其帶來不利，因此，有必要研究它的影響因素，通過分析總結出以下各項。

（1）空氣過濾器堵塞，（2）空氣流量計與進氣管之間 漏氣。（3）空氣流量計不良（4） 節氣門位置傳感器不良（5）冷卻液溫度傳感器不良（6）進氣溫度傳感器不良（7）A/C信號開關電器不良。（8）燃油泵不良。（9）燃油壓力調節器不良（10）噴油器堵塞。（11）點火正時失準（12）點火高壓電路元件工作不良（13）汽缸壓力不足（14）排氣管排氣 受阻（15）配氣相位失準，（16）機械和其他故障17ECU故障。

2.2 提高方法

2.2.1 空氣供給

電控發動機靠進氣量進行噴油他是按理想的混合氣14.7：1來作為標準的，進氣少則噴油少反之則多點，其都是圍繞這個值來混合進行燃燒。由于他們都是進氣的主要通道，流得通暢的同時是不得漏氣的。以免在不同工況時所需要燃料及混合氣。

2.2.2 燃油供給

發動機工作時缺少不了燃油，他是主要的一種燃料能源，不過這種能源過多過少將會影響發動機的動力性，正所謂工作時燃料不足時做的有用功就少，不能滿足所需要達到的工作要求，所以應檢查燃油泵工作情況，及燃油壓力調節器，油泵是使燃油輸送到燃燒室內進行燃燒是有利工具，一旦有漏油，漏氣，或被堵塞，將會泵不起油，發動機就不能工作，當然也要使油壓保持在一個很好的壓力下以便噴油，但是要然油能正常與空氣混合達到很好的混合比，噴油器一定要霧化。

2.2.3 點火情況

當發動機曲軸位置信號與凸輪軸位置信號及上止點位置傳感器信號輸入到ECU進行點火時，便要在正確的 位置也就是活塞達到上止點被點燃，而且火花能量一定要強以便擊穿混合氣。點燃混合氣。所以點火正時不能失準，間隙變大應進行調整。

2.2.4 排氣與配氣情況

發動機燃燒工作后必須要不廢氣排出缸外，方便下次的燃燒工作。同時給新鮮的混合氣進入汽缸。所以配氣相位不能失準。必要時進行調整，同時排氣管工作避免堵塞。

2.2.5 相關輸入信號

電控發動機由于受ECU控制，必然要有信號給他，通過進行比較計算后方可是執行器進行工作，所以他的相關傳感器絕對不能失效，因為他會影響燃油噴射和點火正時，會影響發動機的動力性。

2.2.6 機械和ECU的故障

機械故障主要是活塞環和氣門漏氣。因此，發動機能否轉動實際上是靠這些氣壓促使他工作的，動力的強弱那就看氣壓的如何。ECU是電控發動機的控制器，一旦控制器失效，那么他對一些輸入信號也就不能計算分析了，ECU的反饋信號使執行器工作，因此，機械和ECU故障對發動機動力性影響極大。

3 發動機電控技術對提高汽車使用經濟性的分析

2.1影響因素

影響電控發動機經濟性的主要有：（1）燃油供給系統 （2） 相關傳感器的信號與電路故障 （3） 點火系統 （4） 機械和其他故障。

2.1.1、燃油供給系統

（1）管路泄露（2）燃油質量不合格（3）噴油起不量（4）冷啟動噴油器不良 （5） 燃油壓力調節器不良。

2.1.2、點火系統

主要是：（1）火花塞不良（2）點火器不良（3）點火正時失準

2.1.3、相關傳感器和電路故障

（1）冷卻液溫度傳感器故障（2）進氣溫度傳感器不量（3）空氣流量計不良（4） 節氣們位置傳感器不良（5）氧傳感器不良（6）ＩＳＣ閥控制電路不良（7）Ａ／Ｃ信號電路不良（8）ＥＧＲ電路不量。（9）空擋開關不良

2.1.4、機械和其他故障

（1）配氣相位失準（2）油門拉桿不良（3）冷卻風扇系統不良（4）油門切斷系統不良（5）汽缸壓力不良（6）ＥＣＵ故障

2.2 提高方法

2.2.1、燃油供給系統

主要檢查管路或接頭是否漏，有破裂的 地方應該更換防止漏油。冷啟動噴油器應該在冷啟動的情況下才能工作否則將導致然油經濟性差。

2.2.2、點火系統

檢查火花塞是否良好，必要時清潔或更換。

2.2.3、相關傳感器和電路故障

檢查空氣流量計和節氣門位置傳感器是否工作正常，燃油噴射和點火控制，主控信號ECU就是靠他來進行的。如果他們輸入給ECU的信號不符合實際將會嚴重的影響燃油噴射及點火。

2.2.4、機械和其他故障

一般出現的機械故障主要是通過控制后糾正過來的以免造成不必要的經濟損失。汽缸壓縮不良，這些也會對燃油經濟性有一定的不利。我們一定發現就要進行調整，維修。必要是更換相關的不件。ECU故障是最不容許發，因為電控發動機燃油控制系統都是靠他來控制的，只要有反饋信號就將會促使執行器工作。

3 發動機電控技術對減少汽車排放污染物的分析

汽油機的有害排放包括了混合氣燃燒不完全產生的碳氧化合物，一氧化碳，氮氧化物，油箱內汽油蒸發產生的汽油蒸汽和曲軸箱摟氣等。一旦這些污染物大量的排放的空氣中后將會污染整個環境此時我們人類必將會受到威脅。所以汽車上常見的減少排放污染的裝置有曲軸箱強制通風系統，燃油蒸汽回收系統，廢氣再循環系統，三元催化轉化系統。

為了使排放改善及充分回收利用，減少大氣污染，在現代汽車上均普遍采用排放電控裝置，一般主要的電控裝置有三元催化轉化器，氧傳感器，與閉環控制電路，廢氣再循環控制系統，燃油蒸汽排放控制等系統。

3.1 三元催化轉化裝置與閉環控制

三元催化轉化器是現代化汽車普遍采用的排氣凈化裝置，他能裝在排氣管中，他能把發動機排出的有害氣體，發動機控制系統中現在以普遍采用了氧傳感器組成的空燃比反饋控制方式，即閉環控制方式。

3.2 氧傳感器與閉環控制

目前實用化的氧傳感器有氧化鋯和氧化鈦式兩種，工作過程是通過中間陶瓷轉化為電離式導體，其兩個表面各鍍一層膜作為電極，在接觸排氣的一側帶有多孔性的陶瓷保護層，另一側直接接觸大氣，在400度時，如果氧化鋯內的表面處的濃度與外表面處的排氣中氧的濃度有很大的差別，氧化鋯元件內外側兩個鉑電極之間將會產生電壓，如此的反復就能將空燃比精確的控制在理論的空燃比附近的一個及小的范圍內，從而實現了控制良好的空燃比，達到了減少污染排放的目的。

3.3 廢氣再循環控制

當燃燒室溫度高時，氧原子與氮原子會發生反應生成氮氧化和物，溫度越高持續的時間越長，氮氧化和物生成的就越多，當新鮮混合氣和部分廢氣混合后，熱空量會隨之增大，在進行相同發熱量的燃燒時，混入廢氣可使燃燒溫度下降，抑制氮氧化和物的生成。

廢氣再循環就是在ECU的控制下，根據發動機的不同工況，將一部分廢氣引入進氣管與新 鮮的混合氣混合后進入燃燒室，從降低了燃燒速度和溫度，減少了氮氧化和物的生成量，但是過度的廢氣循環將會影響發動機正常的運行，特別是在怠速時候，低轉速小負荷及發動機在穩態運行時，再循環的廢氣將降低發動機的性能，因此在排氣管之間安裝廢氣再循環控制閥選擇氮氧化和物多的發動機運轉范圍，自動調節參與在循環的廢氣量。

3.4 燃油蒸汽排放控制

為了防止燃油箱向大氣排放燃油蒸汽而產生的污染，在發動機控制系統中普遍采用ECU控制的活性碳罐汽油蒸汽排放控制，因為活性碳罐具有良好的吸附和托附性能，當燃油箱油壓力升高時蒸汽經油管和止回閥被吸附于碳罐內當發動機發動并暖機后，ECU將開啟真空電磁閥讓碳罐內蒸汽脫附，導入進氣管內，燃油箱內有止回閥，當油蒸汽被吸出壓力下降時，外界空氣便進入油箱補充，使內外的壓力平衡。

4 結語

汽車是一種運輸工具在給人們帶來生活便利的同時，也給環境、生態造成了危害。汽車與能源、環境的問題已成為當今急待解決的一個重要課題。現在汽車已經從化油器時代發展到電控時代，這是汽車工業的進步，電控技術使汽車提高動力性、經濟性、減少排放這一問題的解決有了很大的進步。隨著技術的不斷發展，在不久的將來在這方面一定會取得更大的成績。

參考文獻

[1] 呂彩琴.《汽車發動機電控技術》 [M] .國防工業出版社.2009年

[2] 王茂田.《發動機電控技術的探討》[J] .中國新技術新產品20111