隨著汽車電子技術的發(fā)展，汽車的電子化程度逐年增加。當前，汽車電子技術進入了優(yōu)化人、汽車、環(huán)境的整體關系階段，向著智能化、網(wǎng)絡化以及安全化方向發(fā)展，并為汽車上的集中控制提供了基礎。

電子技術已經(jīng)在車輛發(fā)動機控制、底盤控制、故障診斷以及音響、導航等各個方面得到廣泛應用，顯著提高了車輛的整體性能。今天我們主要來講一講發(fā)動機控制系統(tǒng)。

動力控制系統(tǒng)以電子控制單元（ECU）為控制核心，以空氣流量和發(fā)動機轉速為控制基礎，以噴油器、怠速空氣調(diào)整器等為控制對象，保證獲得與發(fā)動機各工況相匹配的最佳混合氣成分和點火時刻，主要由燃油系統(tǒng)、進氣系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng)三大部分組成。

1控制系統(tǒng)的基本組成

控制系統(tǒng)是指控制對象與控制器的總稱。

1.控制對象

控制服務的對象,稱控制對象。發(fā)動機是發(fā)動機控制系統(tǒng)的控制對象，它受兩種干擾量的作用：一種是外界條件的作用,這種作用量稱干擾作用量；另一種是通過調(diào)準機構改變的控制量的作用，這種作用稱控制作用量。

2.控制器

用來完成控制的裝置,稱控制器。例如控制發(fā)動機轉速的裝置，稱為轉速控制器。控制器由多個元件組成。不同的控制器有不同的元件，但都有敏感元件、放大隨動裝置和執(zhí)行機構這三個基本部分。

（1）敏感元件

敏感元件又稱測量元件,它感受被控參數(shù)或弓|起被控參數(shù)變化的干擾量的變化。例如,感受被控參數(shù)轉速變化的離心飛重，就是轉速敏感元件；感受引|起被控參數(shù)轉速變化的干擾作用量變化的膜盒，就是壓力敏感元件。

（2）放大隨動裝置

放大隨動裝置由放大元件和隨動裝置兩部分組成。在控制器中,由于放大元件與隨動裝置是聯(lián)合使用的，有著密切的聯(lián)系，通常把它們一起稱為放大隨動裝置。

（3）執(zhí)行機構

執(zhí)行機構也稱控制機構,用來改變控制量的大小。發(fā)動機轉速控制系統(tǒng)中的油門]開關、柱塞式油泵的斜盤都是執(zhí)行機構。

控制器除了具有上述三個基本元件外,還常常設有一一些其它元件。如比較元件、計算元件和校正元件等，在此不再敘述。

2動力控制系統(tǒng)的技術路線

為了落實我國汽車發(fā)展總體路線，支撐節(jié)能汽車、純電動和混合動力汽車、氫燃料電池汽車、智能網(wǎng)聯(lián)汽車等重要產(chǎn)品的發(fā)展，制定了相關的關鍵技術路線圖。

汽車動力控制技術路線重點在于采用高效燃燒、降摩擦、先進控制等技術提高發(fā)動機熱效率，以多檔化和高效化提高傳動效率，采用混合動力技術進一步降低整車油耗。

3熱效率

有關燃油經(jīng)濟和二氧化碳排放的法規(guī)逐漸出臺，迫使汽車制造商們制造更加高效的動力系統(tǒng)。

近年來，馬自達和豐田相繼在內(nèi)燃機熱效率上取得突破，馬自達的創(chuàng)馳藍天（SKYACTIV-X）汽油發(fā)動機最早將最大熱效率推進到了38%。在與馬自達交換技術后，豐田做出了目前最大熱率最高的汽油發(fā)動機，達到40%，而混動發(fā)動機熱效率更高，達到41%，并將在未來實現(xiàn)50%熱效率。

4燃油噴射技術

1.三大燃油噴射技術

（1）進氣管汽油噴射技術

該技術難以保證節(jié)氣門后至進氣門的一段管壁上不形成油膜或油滴，因此進氣歧管的結構對混合氣的輸送和分配有重大影響，燃油經(jīng)濟性很差。隨著汽車電控技術發(fā)展，主流的進氣管噴射技術已經(jīng)逐漸淘汰。

（2）缸內(nèi)直噴技術

缸內(nèi)直噴技術簡單的說，就是直接將燃油噴射到氣缸內(nèi)，與由進氣歧管導入的空氣在氣缸內(nèi)混合。這種噴射技術對噴油系統(tǒng)的技術要求很高，因為噴油嘴是安裝在氣缸內(nèi)，缸內(nèi)燃燒溫度是一個很大的考驗。其次這種技術的目的是壓榨每一滴燃油的能量，也就是所謂的稀薄燃燒。讓燃油在氣缸內(nèi)充分燃燒，同時大大減少排期中的碳氫化合物、一氧化碳。

大眾的TSI，奧迪的TFSI，奔馳的CGI，三菱的GDI等等。這些看似很高端的學術名詞，本質上都是缸內(nèi)直噴技術。

（3）混合噴射技術

將傳統(tǒng)的歧管多點噴射與缸內(nèi)直噴相結合。低負荷工況時，歧管噴油嘴在氣缸進氣行程時噴油，混合氣進入氣缸，再配合壓縮行程時氣缸內(nèi)噴油嘴噴油，從而實現(xiàn)分層燃燒；高負荷工況時，只在壓縮行程進行缸內(nèi)直噴。這樣一來，不僅可以提高發(fā)動機的工作效率，還避免了上面提到的在低負荷工況下因氧氣過量導致的排放問題。

混噴技術已經(jīng)慢慢發(fā)展為主流的燃油噴射技術，例如豐田的D-4S技術，在雷克薩斯GS和RC等系列上已經(jīng)應用，大眾第三代EA888發(fā)動機也采用了混噴技術。

2.三大電控主流技術路線

目前國際上實現(xiàn)三次排放的電控方式有三條主流技術路線：分別是電控單體泵、電控泵噴嘴和高壓共軌。

主要國際汽車配件供應商都在進行著柴油共軌噴射系統(tǒng)的開發(fā)，如：博世、德爾福、西門子、電裝、VDO和馬格納馬瑞利公司，他們是全球主要的共軌噴射系統(tǒng)供應商，目前在國內(nèi)生產(chǎn)共軌柴油噴射系統(tǒng)的還只有博世一家。

（1）電控單體泵技術（EUP）

德國博世公司的電控單體泵系統(tǒng)，采用較短的高壓油管，可實現(xiàn)較高的噴油壓力，最高可達250MPa。該系統(tǒng)采用告訴電磁閥控制噴油定時及噴油量。

（2）電控泵噴嘴技術

優(yōu)良的混合氣體是提高柴油發(fā)動機動力性、燃油經(jīng)濟性、降低排放率、降低噪音率的關鍵因素。這要求噴射系統(tǒng)產(chǎn)生足夠高的噴射壓力，確保燃油霧化良好，同時還必須精確控制噴油始點和噴油量。

（3）高壓共軌技術（CRDI）

共軌系統(tǒng)由高壓泵、噴油管、高壓蓄壓器（共軌）、噴油器、電控單元和傳感器及執(zhí)行器組成。共軌式噴油系統(tǒng)最大特點是將噴射壓力的產(chǎn)生與噴射過程彼此完全分開，通過油壓實現(xiàn)精確控制，使高壓油管壓力大小與發(fā)動機的轉速基本無關，極大程度降低了發(fā)動機震動和噪聲，同時將油耗進一步降低，使排放更加清潔。但共軌技術的噴油壓力低于泵噴嘴系統(tǒng)，一般只能達到160MPa左右。

5可變氣門技術

可變氣門正時技術幾乎已成為當今發(fā)動機的標準配置，為了進一步挖掘傳統(tǒng)內(nèi)燃機的潛力，工程人員又在此基礎上研發(fā)出可變氣門升程技術，當二者有效的結合起來時，則為發(fā)動機在各種工況和轉速下提供了更高的進、排氣效率。

我們最熟悉的可變氣門升程系統(tǒng)是本田的i-vtec，利用第三根搖臂和第三個凸輪即實現(xiàn)了看似復雜的氣門升程變化。這項技術在本田車型上的普及度較高，但是分段式的氣門調(diào)節(jié)方式還是令發(fā)動機的動力輸出不夠線性。

此外比較常見的可變氣門技術還有三菱的MIVEC，寶馬的Valvetronic、Double-VANOS、豐田的雙VVT、奧迪的AVS、菲亞特的Multiair等。

6增壓技術

汽油機增壓技術通過提高發(fā)動機充氣密度，從而提高發(fā)動機的功率和轉矩，改善熱效率，提高經(jīng)濟性，降低發(fā)動機設計排量，降低噪聲。

對于發(fā)動機增壓技術，現(xiàn)在常見的主要是機械增壓和廢氣渦輪增壓技術，也有雙增壓、氣波增壓等技術的應用，同時增壓技術正在不斷進步、創(chuàng)新。

機械增壓：直接將皮帶連接在引擎上，所以它的增壓功率和引擎的轉速成正比，同時沒有增壓的延遲問題。但由于皮帶直接連接在引擎上，也增加了引擎的負擔，而且驅動機械增壓需要消耗發(fā)動機功率，因此燃油消耗率比非增壓發(fā)動機略高。

廢氣渦輪增壓：最大亮點即是將尾氣動力充分利用，發(fā)動機排出的尾氣仍有一定動能和熱量，渦輪增壓器正好可以吸收這部分能量，以彌補進氣時的“泵氣損失”。而且尾氣在經(jīng)過渦輪之后，溫度會有一定幅度下降，這不單純是將內(nèi)能傳遞給渦輪，很大程度是將內(nèi)能向動能轉化的過程。這就進一步利用了燃油產(chǎn)生的能量，優(yōu)化了能耗。但是在低速時渦輪不能及時介入，帶有一定的滯后性。

氣波增壓：由空氣定子、燃氣定子和轉子組成，利用內(nèi)燃機廢氣能量使進入氣缸的氣體增壓。由于結構簡單、制造方便、不需要昂貴的耐熱合金材料，而且它的工作適應性能好。但是缺點也很明顯，因為它是利用不穩(wěn)定流動現(xiàn)象來工作的，它本身就是一個噪聲源。由于需要靠曲軸來驅動，它在內(nèi)燃機上的安裝位置受到限制，而且重量和體積都比較大。

混合雙增壓：針對廢氣渦輪增壓的渦輪遲滯現(xiàn)象，排氣管上并聯(lián)兩只同樣的渦輪（每三個缸一組連接一個渦輪增壓器），在發(fā)動機低轉速的時候，較少的排氣即可驅動渦輪高速旋轉以產(chǎn)生足夠的進氣壓力，減小渦輪遲滯效應。如大眾高爾夫GT上裝備的1.4升TSI發(fā)動機，設計師就把渦輪增壓器和機械增壓器結合到了一起，形成優(yōu)勢互補。將機械增壓器安裝到發(fā)動機進氣系統(tǒng)上，渦輪增壓器安裝在排氣系統(tǒng)上，從而保證發(fā)動機在低速、中速和高速時都能有較好的增壓效果。