淺析汽車發動機的怠速控制技術

徐宇隆

摘要：近年來，隨著人們生活水平的不斷提升，城市汽車保有量也呈現了日益增加的趨勢，由此引發的城市交通問題是當前社會面臨的突出問題。就汽車日常行駛過程而言，怠速是其較常出現的狀態，不僅汽車燃油消耗量會有所增加，而且也會增加有害氣體的排放。怠速控制技術的出現，使得這一問題得到了有效的解決。

關鍵詞：汽車發動機;怠速控制技術;研究

在社會經濟持續發展背景下，人們的生活水平有了顯著的提升，汽車已成為人們日常生活中不可或缺的代步工具。雖然汽車給人們的生活帶來了便利等優勢不可否認，但是隨之而來的環境污染問題也應加以重視。同時，在汽車保有量持續增加的今天，交通堵塞問題日益突出，使得汽車行駛過程中經常處于怠速狀態。而在此狀態下的汽車，不僅其油耗會有所增加，而且有害氣體排放也較正常行駛狀態下更多。鑒于此，加大對汽車發動機怠速控制技術的研究具有十分重要的現實意義，既與當前社會節能減排大趨勢相符合，又響應了可持續發展理念。

1.發動機怠速與怠速控制技術

1.1.發動機怠速

汽車的正常行駛都是依靠發動機正常運轉實現的，且在怠速階段花費的燃油約占整個行駛過程的30%。通常而言，汽車發動機運行過程中的工況可以劃分為穩定工況和過渡工況兩種，穩定工況指的是在汽車發動機節氣門開度穩定下，其轉速也相對穩定的狀態，過渡工況則是指汽車發動機參數一直處于動態變化環境中。例如：故障現象：2003HFC6470KA瑞風車，裝備韓國原裝G4jS2.4L雙頂置凸輪軸16氣門電控汽油發動機和手動變速器，累計行駛187000km。出現發動機怠速抖動、加速無力現象。該車在行車過程中加速無力，最高車速達不到100km/h，有時發動機故障燈也會點亮，但將發動機熄火后重新啟動，故障燈也會熄滅。怠速，屬于發動機穩定工況下的一種狀態，在此環境下，發動機不僅轉速較低，而且相對穩定，同時，為了使發動機負載能夠保持在合理范圍內，這時基于怠速狀態下的發動機與傳統系統是脫離的，發動機僅僅為空調和發電機等輔助設備提供能量。汽車日常運行過程中怠速狀態屬于發動機中常態狀態之一，然而，如果其怠速轉速低于相關標準，那么由汽車排放出的有害氣體將會大大增加，因此，加大對發動機怠速相關控制方法的探究是當下值得深入研究的課題。

1.2.怠速控制技術

怠速控制技術是近年來具有先進性和實踐性的一種技術，其應用到汽車運行過程中可以實現對汽車發動機進氣量的有效控制，進而對怠速轉速予以控制。處于怠速狀態下的發動機節氣門是閉合狀態，換言之，此種狀態下一旦有空氣進入到發動機當中，發動機節氣門無法實現對進入到其中的空氣量進行控制。怠速執行調節器是怠速控制運行過程中的關鍵所在，此裝置也是對進入到發動機中空氣量進行調節與控制的重要因素。然而，在實施調節的過程中，此裝置需要有噴油量和點火提前角等參數的配合與支撐，這樣才能達到對發動機燃料情況的掌控，提升怠速狀態下的發動機轉速的穩定性。

通常來講，怠速過程中對充氣量的控制策略會受到汽車車型的影響，就現階段的控制策略予以審視可知，直動式和旁通式是最常應用的控制策略。直動式可以對發動機氣門位置產生影響并控制，而旁通式則是基于旁通空氣到來對發動機空氣量予以掌控。

2.汽車發動機怠速控制系統結構

2.1.汽車怠速控制系統的硬件組成

針對電子節氣門開度予以調節和控制時，主要是在直流電機依托下對脈寬予以運用使其作為控制信號來實現的，而對于電子節氣門控制系統來講，其將閉環形式應用到其中，并將特定的目標開度納入到系統加速踏板模塊中，從而在節氣門位置傳感器作用下實現對節氣門實際開度的反饋。在此次研究過程中，主要將Intel公司生產的80C196KC單片機作為了直流電機的主芯片，并圍繞芯片外存儲器及相應端口為對象予以了拓展處理，以此使單片機通信電路具有的通信功能得到充分的提升。

對于控制系統硬件結構來講，節氣門位置的信號反饋主要是依托電子節氣門位置傳感器起來實現的，加速踏板控制信號輸入工作則由加速踏板位置傳感器來負責;在對模擬信號轉換時，16位機80C196KC的A/D轉換器發揮著關鍵性作用，以此推動了輸入信號向數字信號的轉變;之后會以系統中控制算法為手段，開展有關理論控制量的計算，在高速輸出口等端口載體下確保控制信號的輸出，以此達到對直流電機驅動器的直接控制;最后，驅動信號會由直流電機驅動器輸出，以此對直流電機運行過程予以有效的控制，節氣門開度的調節也因此實現。

2.2.怠速控制技術研究的必要性

通過上文分析可知，汽車正常運行過程中會有尾氣的排出，且汽車數量逐漸增多排出的有害氣體也會呈現增長趨勢，給大氣環境等帶來了一定的污染。同時，氮氧化物是汽車尾氣中的重要成分，汽車尾氣排出會與大氣中的臭氧及硝基酸鹽等發生化學反應，并產生不利于人體健康的物質。發動機是構成汽車制造系統中的不可或缺的裝置，也正是由于其中控制部件的存在，能夠實現對發動機其他燃燒比率的有效掌控，尾氣中有害物質的產生正是基于發動機怠速狀態下產生的。

大城市汽車數量相對較多，這也導致了其交通狀態相對復雜，道路擁堵等情況也時有發生。在此背景下，使得汽車怠速狀態成為常態，不僅會使消耗的燃油量有所增加，而且也會產生大氣污染情況。從這個角度來講，實施對發動機怠速的有效控制是非常必要的，同時對發動機工作效率的提高也具有重要意義。處于怠速狀態下的發動機主要是維持汽車處于啟動狀態，這也就是說，要保證其不熄火，并不會產生對外的功。因此，從這個角度剖析發動機怠速產生油耗的原因可以得知，是因為克服摩擦力導致的。然而，在這一過程中如果轉速低于標準轉速下，且燃油不充分，那么由發動機排出的廢氣將會提升，大氣污染由此形成。

結束語

綜上所述，在社會不斷進步發展且人們生活水平快速提高的背景下，汽車已成為現下最為重要且使用最多的交通工具，無論在工作還是日常生活中都體現了其便捷性的特征。眾所周知，汽車是由多個零部件組合而成，而怠速則是汽車發動機空轉情況下呈現的一種具體的工作狀態。怠速控制是汽車發動機實施電子控制時不可或缺的部分，采取各種措施，確保汽車發動機怠速控制的有效性，一方面可以在現有基礎上延長汽車的使用壽命，提高汽車燃油經濟性，另一方面對提升開乘舒適度、降低尾氣排放、響應和落實可持續發展戰略等也具有積極意義。

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