关于汽车发动机电控系统的研究

喻燕华 刘子阳 樊立军

【摘 要】在电子计算机技术的广泛普及使用下，目前汽车发动机当中主要采用的就是电控系统技术，即通过使用电子计算机以及传感器等装置，对汽车发动机组及其工作情况进行动态识别和实时控制，进而有效提升汽车性能。在这一背景下，本文将以汽车发动机电控系统作为主要研究对象，在对其系统组成和功能进行简单阐述的基础之上，分别从汽车发动机电控系统的设计和故障检测两方面进行探究。

【关键词】汽车发动机；电控系统；系统设计；故障检测

汽车发动机电控系统的设计应用一方面能够有效帮助优化汽车性能，另一方面自动化的电控系统能够在很大程度上降低汽车发动机组的维修成本，为汽修人员的维修检查工作提供便利，并实现维修效率的有效提升。因此研究汽车发动机电控系统，了解其容易出现的故障和故障检测方法，对于进一步优化汽车发动机电控系统，充分发挥其应有成效具有积极的帮助作用。

一、汽车发动机电控系统的简要概述

（一）系统组成

采用了电控系统技术的汽车发动机组，主要构成元素包括电控点火正时系统、怠速控制系统和发动机电控燃油喷射系统等在内的众多系统。而整个汽车发动机电控系统则主要是由传感器以及执行元件和电子控制单元共同组成。其中传感器负责感知各项信息，如发动机工作情况信息、汽车运行信息等，随后将此类信息直接传输至电子控制单元处[1]。当电子控制单元接受到传感器发送的感知信息之后，将对其进行相应处理并直接向执行元件发送相应的执行命令，由各执行元件接受并执行指令，从而实现对汽车发动机电控，确保系统的正常运行。

（二）系统功能

汽车发动机电控系统最为重要的功能在于，通过对汽车发动机的运行信息、故障信息进行搜集和分析存储，从而为维修人员提供详细、精准的参考信息。譬如说在汽车发动机电控系统当中，点火控制系统则主要是利用微机型计算机，通过依照曲轴和凸轮轴位置处的传感器，对点火时刻基准进行统一明确，并结合发动机的实际运行情况确定出最佳的点火时刻。而汽车发动机电控系统当中的自诊断控制系统则是通过直接对异常传感器进行检测，并在电子控制单元中存储故障码、启动故障灯，检修人员通过使用专门的解码器即可准确读取故障码并在此基础之上完成相关检修工作。在燃油控制系统当中，通过立足于汽车的实际运行情况，通过对喷油器的通电时间等进行有效控制，从而实现对喷油时刻以及喷油量的实时控制，其中打开进气门前70°为开启喷油器的时刻。而利用汽油泵继电器，发动机电子计算机能够对汽油泵进行有效控制，发动机和电动汽油泵的工作状态相一致。

二、汽车发动机电控系统的设计分析

（一）硬件设计

为了能够有效实现汽车发动机电控系统的故障信息接收、查询以及清除等功能，本文所设计的汽车发动机电控系统的硬件结构，包括中央处理单元、通讯接口以及显示模块和存储器。其中作为电控系统最为核心的部分，中央处理单元将负责实现电控系统的各项功能。在通讯方面本文则选择运用了同时支持DDE、OPC通讯的RSLinx软件，通过在汽车发动机电控系统当中运用该软件，用户可以任选一种计算机与电控系统的通讯模块，完成电子控制单元与其他相关设备的有效通讯。在启动软件后进行通讯参数的设置，并直接建立起连接关系。随后将电控单元中的EDS文件添加至网络管理软件当中，在线搜索和上载电控单元参数[2]。进而有效在汽车发动机电控系统当中实现各项信息数据的实时共享和传输，完成电控单元的各项功能。而为了能够实现用户和汽车发动机电控系统的实时交互，在设计这一系统的过程中，本文还增加了液晶显示模块设计。即通过利用专业的液晶显示屏技术，将传感器获取的有关汽车发动机以及汽车运行实时情况的信息数据等直接显示在液晶屏上，搭配与之相对应的可编程功能按键矩阵，使得用户可以直接在液晶显示屏当中清晰获取相关信息参数，并根据实际需要进行触控操作。此外，在电控系统当中还将设计使用ROM和RAM程序存储器以及数据存储器，用于对电控系统获取的各信号信息和代码等进行存储。

（二）软件设计

本文在设计汽车发动机电控系统当中采用了模块化的思维方式，通过将电控系统需要完成的任务进行划分，并利用与之相对应的各个子程序依次完成任务功能。在主程序对不同子程序的功能实现情况進行检测之后，用户通过结合实际需要对其进行相应的修改扩充即可完成后续功能任务。在主程序中，首先需要对寄存器进行初始化，此时系统将会系统显示版本信息，并在延时3ms之后显示硬件自检的提示画面，进入到硬件自检环节。如果在自检过程中发现有故障问题存在，则系统将自动显示故障信息并提醒相关人员尽快对故障位置进行维修处理。如果没有发现故障问题，则电控系统将在延时3ms之后自动显示功能选择提示画面，此时用户点击查询等待案件，即可通过移动滚动条实现显示内容的上下移动[3]。在查询故障信息的过程中，如果系统曾经接受过故障信息和故障代码，则用户在点击查询按键之后，电控系统将自动显示其查询的故障信息，此时用户通过移动滚动条则可以实现查询信息的上下翻页。而如果用户点击返回按键，即可从当前故障信息查询页面中退出。如果用户先要将故障信息清除，则只需要在电控系统当中利用RSLinx软件，将相应的指令码发送至系统当中，当接收到相应信息指令之后，电控系统中的执行元件将自动执行故障信息清除指令，并在清除结束后自动返回至主页面中。

（三）外观设计

在汽车发动机电控系统的外观设计上，本文选择使用+5V和±12V电源作为计算机电源，并且出于节约电能和控制成本等角度的考量，在电源供电选择上则采用太阳能蓄电池，以有效践行节能减排的目标。此外，在面模设计上，本文选择直接使用现有仪器壳体，并通过结合壳体本身的结构和尺寸设计安排包括电路板、液晶显示屏等在内的相关设备，并确保设备排列整齐，使其具有良好的整体外观。

三、汽车发动机电控系统的常见故障

通过对汽车发动机电控设计系统进行实践应用，发现其确实能够在一定程度上对汽车的发动机及其运行状态进行实时监控和显示，对汽车故障率实现了有效控制。但随着应用时间的逐渐延长，系统自身也随之出现了相应的故障问题，其常见故障问题大约有以下几种：

（一）动力不足

在没有负荷的情况下，发动机基本能够实现正常运转，但随着负荷的不断增大，发动机加速越来越慢，并在汽车上坡时出现了动力不足的情况。在将加速踏板踩到底后，发动机转速仍然存在加速迟滞的问题。而通过对其进行深入分析可知，汽车发动机存在动力不足以及加速不良故障，很有可能与喷油器无法正常喷油或是燃油压力过高、点火高压不足等因素有关。此外，当排气管存在堵塞或是气缸压缩压力不足时，也容易引起汽车发动机出现动机不足的问题。

（二）怠速不稳

当转速在中等以上的情况下，发动机基本能够实现正常运行，但如果转速逼近怠速，此时发动机容易出现怠速不良的故障，甚至直接导致汽车熄火。而笔者通过查阅大量相关研究文献了解到，喷油控制系统以及进气系统与发动机怠速故障之间有着极为紧密的联系[4]。有研究显示，如果进气量过少，则怠速转速明显小于规定要求值，此时发动机极有可能出现剧烈抖动甚至熄火问题。而如果在“暖车”之后，电控系统下发动机的怠速仍然较快，则过高的怠速将使其在运转过程中失去平稳性，从而使得发动机出现剧烈抖动、转速失衡等问题。而如果混合气浓度与规定值不符或是无法完全点火，同样也会直接导致发动机出现怠速不良的故障问题。

（三）发动机故障

在打开汽车点火开关，并将开关调至启动位置之后，发动机无反应，无法正常启动，此时发动机出现了无法正常发动的故障。而汽车的起动系统和点火系统，以及进气系统等如果出现故障或异常情况，均有可能导致发动机出现此类故障。因此为了确保汽车发动机电控系统能够实现安全稳定运行，工作人员有必要加强对电控系统的故障检验，及时锁定故障原因和故障位置，进而采取行之有效的方法予以解决。

四、汽车发动机电控系统故障检验要点

（一）ECU检验要点

在检查汽车发动机电控系统的电子控制单元过程中，工作人员首先需要保障点火开关处于关闭状态，并使用包括万用表在内的相关专业检测仪器进行电路故障检测，在自动检测和获取发动机电阻值、电压信号以及其他故障信息之后，通过直接将其传输至电脑故障诊断仪当中，进行相应判断和分析，即可准确掌握具体的故障位置和故障原因信息。工作人员在使用专用检测仪器和仪表之前，需要对其质量水平和精确性进行校准检验，并严格按照相关标准要求进行规范操作，避免影响对后续故障信息的判断结果及其准确性造成干扰影响。

（二）自诊断检验要点

在检查和判断汽车发动机电控系统故障的过程中，自诊断系统诊断法是其中使用比较频繁的一种诊断方法，其主要是通过立足于汽车发动机电控系统从传感器中获取的各项故障信息数据，利用系统自带的自检和自诊功能，对发动机以及底盘等部件中的故障情况进行准确判定。而工作人员在使用自诊断系统诊断法检验和排查汽车发动机故障时，首先需要充分了解具体车辆和车型的相关故障检修资料，以此为参考和维修基础。譬如说在检修汽车发动机电控系统之前，工作人员需要对系统的基本结构、系统具体功能以及故障代码的读取和具体含义等进行充分了解，在此基础之上更有针对性地完成汽车发动机电控系统的故障检验，并有效提升故障检验的准确性和效率。

（三）电控燃油喷射系统检验

在整个汽车发动机电控系统当中，电控燃油喷射系统其作为电路系统之一，本身比较完整，因此在对汽车发动机电控系统中的电控燃油喷射系统进行检修路和故障排除时，可以通过采用其他相关电子系统的检测技术。即立足于电路系统的具体属性和工作性质，包括电压值、电阻特性等，随后通过使用万用表以及相关专用检测仪器仪表对各项与电路系统有关的工作参数进行准确测定，并在将其逐一准确传输至电子计算机控制系统之后，利用系统自带的对比分析功能，将检测获取的各项信息参数与其标准值进行比较分析，与标准值不相符的参数信息及其对应位置即为故障位置，在对其进行深入分析后即可准确了解具体的故障原因[5]。利用此种检验方法能够对汽车发动机电控系统当中零部件松动、接触不良以及磨损、破裂等故障问题进行有效检验，且检测结果的精确性相对较高。

（四）发动机及怠速检验

汽车发动机电控系统中如果出现发动机无法正常启动的故障，则工作人员首先需要对故障和发动机电控系统之间的关联性进行准确判断，如果导致汽车发动机出现无法正常启动的原因为普通机械故障，如接触不良等，则采用一般性故障检验方式对其进行故障排除即可。而在對汽车发动机怠速不稳故障进行检查和排除时，则可以通过调取故障码，通过利用电控系统对其进行解码和解读之后，准确了解具体的故障位置以及故障原因。譬如说当汽车发动机电控系统检测得到的故障代码为0100时，表示出现了短路故障，此时水温传感器与地出现了短路问题，而如果故障代码显示为0101，则代表此时电控系统出现了断路故障，即水温传感器因存在断路问题而影响了发动机的正常工作。

考虑到汽车型号大相径庭，但发动机电控系统基本一致，因此在检测汽车发动机怠速故障时可以参考和借鉴其他故障检测方法，而针对部分特殊零部件或是有特殊检测要求的位置，则需要在检修过程中充分参考汽车出厂维修资料。在实际进入到检测汽车发动机电控系统环节中时，工作人员应当确保发动机此时正处于等待检修的状态，当完成发动机怠速检测，以及完成调整点火正时操作之后，才能读取故障代码。

五、结束语

本文通过分别对汽车发动机电控系统的设计和故障检修进行分析研究，对当前汽车发动机电控技术进行探究，在证明电控系统重要作用的同时指出目前发动机及其怠速不稳故障和动力不足故障，是目前在汽车发动机电控系统当中比较常见的故障类型。因此工作人员需要通过结合实际情况，采用与之相对应的故障检测方法，并按照相关标准要求及时对系统进行故障排除和检测，从而有效确保系统得以实现长久、正常运行。

参考文献：

[1]刘新宇.汽车发动机电控系统分析与故障检修关键技术探索[J].中国战略新兴产业，2017，11（04）：138-140.

[2]沈宇辰，唐静娴，张涛.汽车电控发动机系统故障诊断与维修技术探讨[J].科技资讯，2015，13（10）：43-44.