◎孟慧琳

汽車的動(dòng)力主要來(lái)源于發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車最重要的組成部件。發(fā)動(dòng)機(jī)的良好運(yùn)轉(zhuǎn)決定著整個(gè)汽車的駕駛舒適度和駕駛性能。1950年-1980年，當(dāng)電子技術(shù)逐漸被引用到汽車發(fā)動(dòng)機(jī)上時(shí)，原本的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)被電子發(fā)動(dòng)機(jī)逐漸取代。上個(gè)世紀(jì)90年代，汽車電子化逐漸實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制，隨著汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的不斷改進(jìn)，發(fā)動(dòng)機(jī)的電控系統(tǒng)的重要性越來(lái)越凸顯出來(lái)：發(fā)動(dòng)機(jī)燃油的經(jīng)濟(jì)性越來(lái)越好，發(fā)動(dòng)機(jī)排放污染狀況也越來(lái)越少等?？傊S著電控系統(tǒng)新技術(shù)的不斷發(fā)展，汽車的性能也隨之提升到一個(gè)嶄新的高度。

一、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)組成與應(yīng)用

發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)是由ECU、傳感器以及執(zhí)行器組成。傳感器主要職責(zé)是對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，并將其參數(shù)輸送到固定的控制單元。傳感器的數(shù)量與精確度成正比，傳感器越多，檢測(cè)傳送的數(shù)據(jù)越準(zhǔn)確。ECU主要是負(fù)責(zé)為傳感器提供電壓參考數(shù)據(jù)。當(dāng)ECU接受到傳感器傳送的信號(hào)后，對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算分析，并將分析的結(jié)果數(shù)據(jù)傳送到執(zhí)行器。執(zhí)行器接收到控制單元輸出的信號(hào)時(shí)，產(chǎn)生相應(yīng)的執(zhí)行動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車的控制。當(dāng)汽車在行駛狀態(tài)時(shí)，傳感器會(huì)傳遞給ECU不同的信號(hào)，ECU會(huì)根據(jù)收集到的不同信息進(jìn)行計(jì)算并判斷發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行情況，及時(shí)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)整，與此同時(shí)向執(zhí)行器傳遞相應(yīng)的信號(hào)，從而使得汽車達(dá)到最佳的運(yùn)行狀態(tài)。

二、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)新技術(shù)

1.渦輪增壓技術(shù)。在內(nèi)燃機(jī)和混合動(dòng)力車領(lǐng)域，發(fā)動(dòng)機(jī)排量小型化的趨勢(shì)愈加明顯。渦輪增壓技術(shù)憑借其在降低油耗及節(jié)能減排方面的巨大優(yōu)勢(shì)，迎來(lái)了極大的市場(chǎng)機(jī)遇。例如，博格華納首創(chuàng)的汽油機(jī)可變截面渦輪增壓器（VTG）通過(guò)改變廢氣渦輪的進(jìn)氣截面，能大大提升渦輪增壓器的響應(yīng)和增壓效率。該技術(shù)始于2002年與保時(shí)捷的合作，十年間，博格華納對(duì)汽油機(jī)VTG渦輪增壓技術(shù)進(jìn)行了持續(xù)的革新，推出面向各類汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的VTG渦輪增壓器。2017年，博格華納成功研發(fā)出了基于第六代產(chǎn)品設(shè)計(jì)的汽油機(jī)VTG渦輪增壓器，在裝配和結(jié)構(gòu)上進(jìn)行了更新?lián)Q代，進(jìn)一步提高了空氣動(dòng)力學(xué)效率和可靠性。預(yù)計(jì)該款VTG渦輪增壓器將于2019年年中廣泛投入市場(chǎng)。汽油機(jī)VTG渦輪增壓器可與米勒循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)組成最佳“黃金組合”，有利于未來(lái)搭配電機(jī)組成混合動(dòng)力系統(tǒng)，為混合動(dòng)力汽車大規(guī)模市場(chǎng)化做準(zhǔn)備。通過(guò)VTG渦輪增壓器結(jié)合米勒循環(huán)工作模式，可兼顧低速和高功率兩端的性能要求，提高發(fā)動(dòng)機(jī)高轉(zhuǎn)速下的整體效率。另外在較低發(fā)動(dòng)機(jī)排放溫度下運(yùn)行的米勒循環(huán)，使得汽油VTG采用更為經(jīng)濟(jì)的核心調(diào)節(jié)系統(tǒng)材料變得更加可能，也進(jìn)一步讓汽油VTG技術(shù)從原來(lái)高端汽車應(yīng)用變成更具有普適性的技術(shù)。

2.可變配氣相位?？勺兣錃饧夹g(shù)能夠根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、負(fù)載和外界環(huán)境改變氣門升程和配氣相位，滿足各種工況的最佳配氣要求，對(duì)于提升發(fā)動(dòng)機(jī)的有效轉(zhuǎn)矩、降低燃油消耗和減小污染物排放具有重要意義。目前，常用的可變配氣技術(shù)主要有BMW公司的Val-vetronic和 Vanos、Honda公司的VTEC、奧迪的AVS以及豐田的VVT-i等，然而這些技術(shù)或多或少的存在一些產(chǎn)品成本較高、調(diào)節(jié)復(fù)雜、可調(diào)范圍有限等缺點(diǎn)，因此可變配氣技術(shù)的發(fā)展仍然存在巨大的潛力。作為可變配氣技術(shù)中的一類，液壓可變配氣技術(shù)及系統(tǒng)發(fā)展迅速。有研究提出了一種全可變液壓氣門機(jī)構(gòu)方案，研究了氣門落座的控制措施和壓力波動(dòng)對(duì)氣門的影響規(guī)律。再有研究人研制了一種電液式可變配氣系統(tǒng)，利用仿真與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法分析了氣門的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。還有研究對(duì)電控液壓雙活塞配氣系統(tǒng)進(jìn)行研究，利用仿真軟件搭建了氣門運(yùn)動(dòng)仿真平臺(tái)，并根據(jù)氣門運(yùn)動(dòng)控制要求對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化?？偨Y(jié)現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r，在液壓可變配氣技術(shù)中，氣門運(yùn)動(dòng)主要與油壓波動(dòng)、氣門彈簧參數(shù)、氣門落座緩沖性能等多個(gè)因素影響，情況比較復(fù)雜。因此，對(duì)氣門運(yùn)動(dòng)控制方法研究顯得尤為重要。新型液壓可變配氣系統(tǒng)通過(guò)容積調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)氣門相位和升程連續(xù)可變，與現(xiàn)有的可變配氣系統(tǒng)相比，能夠更好地改善發(fā)動(dòng)機(jī)性能。

3.缸內(nèi)直噴技術(shù)。缸內(nèi)直噴技術(shù)又稱燃料分層噴射技術(shù)，將燃油由噴油嘴直接噴入缸內(nèi)，它實(shí)現(xiàn)了在同等排量下發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性的完美結(jié)合，是直噴式汽油發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域的一項(xiàng)創(chuàng)新的革命性技術(shù)。該技術(shù)可以進(jìn)一步提高汽油機(jī)熱效率與降低汽油機(jī)排放，尤其是低負(fù)荷下的燃油消耗降低、動(dòng)力顯著提升。缸內(nèi)直噴技術(shù)采用了兩種不同的燃燒模式，即均質(zhì)燃燒模式和分層燃燒模式。均質(zhì)燃燒模式是指在進(jìn)氣行程后期向燃燒室內(nèi)噴入燃油，在進(jìn)氣行程與壓縮行程中完成與空氣的充分混合，并在點(diǎn)火時(shí)刻使缸內(nèi)形成較為均勻的混合氣，確保穩(wěn)定點(diǎn)火。分層燃燒模式是指在壓縮行程噴入燃油，隨著壓縮行程的進(jìn)行，燃油與空氣混合，直至點(diǎn)火時(shí)刻，從火花塞處至缸壁，燃油濃度由濃到稀，保證有效點(diǎn)火，火焰?zhèn)鞑ヒ舱＃瑥亩岣呷加徒?jīng)濟(jì)性。而傳統(tǒng)的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)是將汽油噴射到進(jìn)氣管中，與空氣混合后再進(jìn)入氣缸內(nèi)燃燒，優(yōu)化啟動(dòng)時(shí)不穩(wěn)定循化的排放和輸出。雖然有許多優(yōu)點(diǎn)，也存在一些缺點(diǎn)。因?yàn)槭切录夹g(shù)，研發(fā)成本很大，對(duì)于車主來(lái)講較傳統(tǒng)電噴車需要更加頻繁更換火花塞等零部件。對(duì)燃油質(zhì)量要求比較高，需要使用更高標(biāo)號(hào)的燃油，無(wú)形中增加了車主的用車成本。缸內(nèi)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)比傳統(tǒng)電噴發(fā)動(dòng)機(jī)更容易產(chǎn)生積碳，車主需要使用價(jià)格昂貴的缸內(nèi)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)專用添加劑來(lái)解決積碳困擾。

三、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

1.汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)能力發(fā)展趨勢(shì)。傳統(tǒng)的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器一般是電磁式以及電動(dòng)式。其主要是以電作為主要能源驅(qū)使發(fā)動(dòng)機(jī)的相應(yīng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行工作，為汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的迅速發(fā)展起到了極大的促進(jìn)作用。但隨著時(shí)代的進(jìn)步，其逐漸不能滿足汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的要求。伴隨著能源新工藝的不斷發(fā)展，液動(dòng)式執(zhí)行器很快取代了傳統(tǒng)的電磁式以及電動(dòng)式執(zhí)行器。尤其是隨著發(fā)動(dòng)機(jī)的不斷更新?lián)Q代，液動(dòng)式執(zhí)行器在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)中的驅(qū)動(dòng)優(yōu)勢(shì)不斷顯現(xiàn)。

2.ECU處理器的發(fā)展趨勢(shì)。汽車電子化進(jìn)入新的發(fā)展階段，與微處理器處理器在汽車中的廣泛使用有著密切的關(guān)系。ECU被廣泛的運(yùn)用于汽車的相關(guān)電控系統(tǒng)中，ECU的信息處理速度決定了汽車的信息處理性能。隨著汽車電子控制的國(guó)際復(fù)合化，高驅(qū)動(dòng)，高效率的ECU處理器將成為汽車微處理的主流。ECU也將進(jìn)一步的不斷發(fā)展。

3.發(fā)動(dòng)機(jī)故障智能處理系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)。隨著人工智能的不斷發(fā)展，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)也越來(lái)越智能。之前汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)無(wú)法精準(zhǔn)判斷的故障難題，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)的廢棄。但隨著發(fā)動(dòng)機(jī)電控技術(shù)的不斷發(fā)展，故障智能處理系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。其不僅能監(jiān)測(cè)修復(fù)發(fā)動(dòng)機(jī)零部件的故障，更進(jìn)一步優(yōu)化了發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)。