劉陽陽

摘 要：在城市汽車保有量日益增加的今天，城市交通問題也已經(jīng)成為社會面臨的主要問題，汽車在日常運行過程中，經(jīng)常處于怠速狀態(tài)，不僅增加了汽車燃油的消耗量，還排放出更多的有害氣體，而怠速控制技術(shù)便是解決這一問題的有效手段。該文以發(fā)動機怠速與怠速控制技術(shù)為研究基點，分析對怠速控制技術(shù)進行研究的必要性，論述怠速控制技術(shù)對發(fā)動機產(chǎn)生的影響，最后提出發(fā)動機怠速的系統(tǒng)控制。

關(guān)鍵詞：發(fā)動機 汽車 怠速控制 節(jié)能 減排

中圖分類號：U464 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）09（c）-0032-02

隨著人們生活水平的不斷提高，汽車也日益成為人們?nèi)粘Ｉ钪兄饕拇焦ぞ?，而發(fā)動機作為汽車的“心臟”，其性能的高低會對汽車的整體性能產(chǎn)生影響。在當(dāng)前的汽車設(shè)計中，為了生產(chǎn)出更加經(jīng)濟、舒適、環(huán)保的汽車，很多設(shè)計人員也都傾注了大量的心血，為了解決汽車發(fā)動機在怠速形式狀態(tài)下能耗與廢氣的增加，怠速控制技術(shù)應(yīng)運而生，在很大程度上對汽車尾氣的排放進行了控制，并在此基礎(chǔ)上降低了汽車處于怠速狀態(tài)下的能耗。

1 發(fā)動機怠速與怠速控制技術(shù)

1.1 發(fā)動機怠速

一般情況下，汽車發(fā)動機在運行過程中的工況主要有兩種，其一為穩(wěn)定工況，其二為過渡工況。所謂怠速，指的是發(fā)動機穩(wěn)定工況中的一種狀態(tài)，在怠速狀態(tài)下，發(fā)動機會保持在一定穩(wěn)定的低轉(zhuǎn)速狀態(tài)下，為了降低發(fā)動機的負(fù)載，傳統(tǒng)系統(tǒng)在怠速狀態(tài)下與發(fā)動機之間是處于完全脫離狀態(tài)的，這樣能夠確保發(fā)動機為空調(diào)、發(fā)電機等輔助裝置提供能量[1]。在汽車日常運行的過程中，怠速狀態(tài)是發(fā)動機的一種常態(tài)，但是，如果發(fā)動機怠速轉(zhuǎn)速較高，就會增加汽車的耗油量，如果發(fā)動機怠速轉(zhuǎn)速較低，就會使汽車尾氣中排放出來的有害物質(zhì)增加。所以，找到一種能夠?qū)Πl(fā)動機怠速進行有效控制的方法，是當(dāng)前領(lǐng)域內(nèi)部面臨的重要課題。

1.2 怠速控制技術(shù)

怠速控制技術(shù)是當(dāng)前比較先進的一種實踐技術(shù)，在汽車運行過程中，該技術(shù)主要能夠?qū)ζ嚢l(fā)動機的進氣量進行控制，這是控制怠速轉(zhuǎn)速的主要因素。汽車的發(fā)動機如果處于怠速狀態(tài)下，那么發(fā)動機的節(jié)氣門就會完全關(guān)閉，換句話說，在這種條件下，發(fā)動機的節(jié)氣門無法對進入到發(fā)動機中的空氣量進行有效控制。而怠速控制的運行關(guān)鍵是怠速執(zhí)行調(diào)節(jié)器，該裝置能夠有效的調(diào)節(jié)發(fā)動機進氣量，但在調(diào)節(jié)過程中，該裝置需要配合噴油量與點火提前角等參數(shù)，從而實現(xiàn)對發(fā)動機燃料消耗情況的控制，穩(wěn)定發(fā)動機在怠速狀態(tài)下的轉(zhuǎn)速。

一般情況下，汽車的車型會在很大程度上影響到怠速過程中對充氣量的控制策略。當(dāng)前的控制策略主要分為直動式與旁通式兩種，前者能夠?qū)崿F(xiàn)對發(fā)動機氣門位置的直接控制，后者主要是以旁通空氣到為基礎(chǔ)，實現(xiàn)對發(fā)動機空氣量的控制的。

2 研究怠速控制技術(shù)的必要性

由上文可知，汽車在運行過程中會排出尾氣，隨著汽車保有量的不斷增加，汽車尾氣也在一定程度上對大氣產(chǎn)生了污染，同時，汽車尾氣中含有一些化學(xué)物質(zhì)，如氮氧化物等，這些物質(zhì)會與大氣中的臭氧與硝基酸鹽產(chǎn)生反應(yīng)，其所生成的物質(zhì)還會危害人體健康。而發(fā)動機作為汽車構(gòu)造系統(tǒng)中最重要的裝置之一，其中的控制部件能夠在很大程度上對發(fā)動機其他燃燒比率進行控制，發(fā)動機的怠速狀態(tài)正是產(chǎn)生尾氣中有害物質(zhì)的主要原因。

大城市中的交通狀態(tài)比較復(fù)雜，經(jīng)常會發(fā)生道路擁堵狀況，在這種情況下，汽車的發(fā)動機便會處于怠速狀態(tài)下，這種狀態(tài)會耗費大量燃油，所以，對發(fā)動機怠速進行有效控制，是非常有必要的，只有這樣，才能夠提升發(fā)動機的工作效率。通常來講，發(fā)動機處于怠速狀態(tài)下的任務(wù)便是確保不熄火，而并非要對外做功，所以，在怠速狀態(tài)下，發(fā)動機之所以會產(chǎn)生燃油消耗，主要是因為要克服摩擦力。但是，如果這個過程中的轉(zhuǎn)速過低，燃油在燃燒過程中不充分，就會使發(fā)動機排出的廢氣增加，從而對大氣產(chǎn)生污染。因此，對怠速控制技術(shù)進行研究的意義有兩方面，其一，便是提升燃油消耗率，降低燃油投入成本；其二，便是控制汽車尾氣中有害物質(zhì)的排放，減少大氣污染?？偨Y(jié)起來，便是要控制汽車的排放平衡[2]。

3 怠速控制技術(shù)對發(fā)動機的影響

在汽車運行過程中，發(fā)動機想要實現(xiàn)輸出負(fù)荷，其轉(zhuǎn)速的控制需要通過駕駛員控制加速踏板的方式來實現(xiàn)，該操作可以調(diào)整節(jié)氣門的位置，從而改變發(fā)動機在運行過程中的進氣量。但如果發(fā)動機處于怠速狀態(tài)下，汽車駕駛員就無法通過對加速踏板的控制來改變發(fā)動機進氣量，所以，在發(fā)動機上設(shè)置怠速控制器，是非常有必要的，能夠幫助駕駛員在發(fā)動機處于怠速狀態(tài)下時有效的對進氣量進行控制。

在汽車發(fā)動機裝置中設(shè)置怠速控制系統(tǒng)的作用主要表現(xiàn)在以下兩個方面：其一，運用怠速控制技術(shù)，可以保證汽車發(fā)動機在處于怠速狀態(tài)下的穩(wěn)定性，不僅能夠降低燃油消耗，還可以減少尾氣中有害物質(zhì)的排放；其二，汽車發(fā)動機在處于怠速運行狀態(tài)下時，雖然不會對外部設(shè)備做功，但仍然需要供應(yīng)一些輔助裝置，如動力轉(zhuǎn)向設(shè)備、空調(diào)設(shè)備等，這些設(shè)備的運行會在一定程度上增加汽車怠速運行負(fù)荷，導(dǎo)致發(fā)動機在運行過程中熄火，而使用怠速控制技術(shù)，則能夠減少汽車拋錨情況的發(fā)生[3]。

在對怠速控制技術(shù)進行實際應(yīng)用時，由于汽車型號多種多樣，因此，不同型號的汽車在應(yīng)用的效果與內(nèi)容方面，可能會存在一些差異，但原理是相同的。所以，怠速控制系統(tǒng)可以通過計算機進行控制，并根據(jù)實際的運行情況進行有針對性的調(diào)整，從根本上講，怠速控制技術(shù)實際上就是運用一定的方法，對汽車怠速運行狀態(tài)下發(fā)動機的進氣量進行有效控制。

4 發(fā)動機怠速的系統(tǒng)控制

傳感器是汽車運行過程中行駛速度的主要測定裝置，主要裝置在節(jié)氣門位置，用于提示怠速的開始信號與關(guān)閉信號，其也是對怠速狀態(tài)進行判定的主要依據(jù)。如果汽車發(fā)動機處于怠速狀態(tài)，那么節(jié)氣門的狀態(tài)應(yīng)該是關(guān)閉的，這個時候，傳感器也同樣處在閉合狀態(tài)下。在怠速控制系統(tǒng)中，冷卻液的溫度是調(diào)整轉(zhuǎn)速的主要依據(jù)，在ECU中，會儲存在水溫不同的條件下，對怠速轉(zhuǎn)速最佳的調(diào)整模式，溫度越高，發(fā)動機的怠速轉(zhuǎn)速便越低[4]。開環(huán)與閉環(huán)是當(dāng)前對發(fā)動機怠速進行有效控制的兩種主要方式，空氣流量與兩者都有很大關(guān)系，冷卻水溫與怠速轉(zhuǎn)速之間也存在一定關(guān)系。

5 結(jié)語

綜上所述，當(dāng)今城市中汽車的使用越來越普遍，發(fā)動機作為汽車的“心臟”，對其進行有效控制是非常有必要的，在汽車發(fā)動機中運用怠速控制技術(shù)，不僅能夠減少燃油消耗，還能夠降低尾氣中有害物質(zhì)的含量，達到節(jié)能減排、經(jīng)濟舒適的目的，具有很大的現(xiàn)實意義。

參考文獻

[1] 王耀南，申永鵬，孟步敏，等.車用汽油發(fā)動機電子控制系統(tǒng)研究現(xiàn)狀與展望[J].控制理論與應(yīng)用，2015（4）：432-447.

[2] 秦大同，尚陽，楊官龍.插電式混合動力汽車純電動行進間啟動發(fā)動機的平順性控制[J].重慶大學(xué)學(xué)報，2015（4）：1-9.

[3] 孫曉娜，鄭軼，王道靜，等.基于PID算法的車用天然氣發(fā)動機怠速閉環(huán)控制研究[J].車用發(fā)動機，2010（2）：81-84，88.

[4] 陳紹剛，李孟良，徐達，等.基于PEMS的混合動力客車發(fā)動機啟動/停止對排放影響的研究[J].汽車工程，2010（3）：198—202.