现代汽车“智慧”的“心脏”(朱盛镭)
[2009-10-22 22:15:27]

    作者:朱盛镭  朱盛镭博客链接http://blog.sina.com.cn/zhushenglei

    尽管心脏不能思想,但古人总误以为心脏是充满智慧的器官。要不然在汉语中怎会有“心领神会”、“计上心来”这样的词汇呢?然而,在当今汽车电子化高速发展的时代,被人们称为汽车发动机“心脏”的化油器由电子控制燃油喷射系统取代后,有关“心脏充满智慧”的古老想法便成为现实。

    “心”余力拙
    传统的化油器是汽车发动机的“心脏部件”,具有计量燃油、雾化并形成可燃混合气以及控制发动机工作的三大功能。60年代以来,随着社会对汽车的燃油经济性、行驶性,特别是废气排放要求的日益严格,化油器厂商不断地寻找改进化油器性能的新对策。其中包括采用新材料和先进的结构设计;严格控制加工工艺和试验方法;增加多种附加装置乃至到最后发展为电子控制化油器。而这一切,都难以满足日益严格的汽车排放法规。在性能改善的同时,化油器成本也大幅度上升。因此在满足排放法规的对策上,化油器由于自身结构上的先天不足,无论如何加以改进,都不可能产生“质变”的效果。于是,充当了汽车发动机“心脏部件”一百多年的化油器终于在最严的排放法规面前表现出“心”有余而力不足的尴尬。

    换“心”有方
    1952年,一种曾用于二次大战德军飞机的机械控制式汽车喷射装置开始用于轿车。到了1957年,美国本迪克斯公司电子喷嘴首次装用于克莱斯勒豪华型轿车和赛车上,于是,最早的电子控制汽油喷射系统问世并开始了崭新的旅程。比起化油器来,由于控制燃油喷射系统计量更准确,雾化燃油更精细,控制发动机工作更为敏捷,因此在汽车节油、行驶性,特别是降低排放方面表现出明显的优势。六十年代一度出现的世界能源危机以及日益严格的排放法规,致使电子燃油喷射技术得以迅速发展。另一方面,科技进步,尤其是电子装置微型化和电子技术普及化,为电子控制燃油喷射的功能扩大、控制精密及结构紧凑提供了有利条件。目前,工业发达国家的电子控制燃油喷射的技术已十分成熟,正朝着进一步完善性能、提供工作可靠性和降低制造成本的商品化方向发展。电子控制燃油喷射系统已成为取代化油器的汽车发动机最有效的“心脏”部件。
    市场发展表明,越来越多的汽车,特别是轿车开始改换“心脏”。根据1992年统计,美国、日本和欧洲生产的轿车装用电子燃油喷射的已分别达到100%、80%和60%。一些发展中国家也在加紧开发主要用于轿车的电子燃油喷射系统。它已显示出越来越强的市场竞争能力,并成为反映各国轿车水平的重要标志。

   “心脏”剖析
    电子控制燃油喷射系统的构造主要由传感系统、控制系统和执行系统三大系统组成。传感系统好比是“神经”,控制系统好比是“大脑”,而执行系统好比是从事工作的“手脚”。其工作原理是按照传感系统检测的发动机工作信号,如空气流量等,由电子控制单元(ECU)计算出发动机燃烧所必需的汽油量,把信号传给执行机构之一——喷嘴。通过喷嘴开启,将所必需的汽油量供给发动机。
    电子控制燃油喷射的形式较多,最主要分为多点喷射和单点喷射两种。从发展趋势看,多点喷射(即发动机各气缸分别喷射)式由于性能卓越而将占主导地位。

    随“心”所欲
    一旦装上电子控制燃油喷射系统,轿车就如拥有了一个神奇的职能化“心脏”。
    这个“心脏”根据发动机任何工况,精确而适时地提供所需要的燃油。在同样功率下,尽量降低油耗、减少废气中有害物质含量(主要是碳氢、一氧化碳核氧化氮),从而做到“心”中有数。
    电子控制燃油喷射系统还能依照所感知的行驶环境和路况,随时改善和调节发动机工作,以适应轿车在加减速、冷热起动等一系列复杂情况下采取的应变措施,进入“心”有灵犀的境界。
    另外新系统还可以判断驾驶员的操纵是否规范。当驾驶员踩油门过猛或刹车太急时,它可根据ECU的预编程序,对驾驶员的操作不当进行修正,实行“学习控制”,使其“心”手相应。
    当轿车发生故障时,它的“故障保险系统”起作用。ECU判断传感器失灵,指令执行机构进行必需的最简单的操作。通过这种“跛行回家”的功能,可将故障轿车慢慢地开到特约维修站。看来,它还真“心”有防备呢!

   “心”病自诊
    电子控制燃油喷射系统结构复杂,零件繁多,其故障检查非常困难。近年来开发的电子燃油喷射轿车大多数具备自诊断系统。当轿车的电子控制燃油喷射系统出现故障时,ECU通过检查来自传感器和执行器的信号,自己诊断“心脏”系统中的机能失灵和失效零件。这种自诊断系统借助驾驶仪表板上的显示器,先向驾驶员亮出“CHECK ENGINE”指示灯的警告,然后再显示故障所在部位。当指示灯闪了一下,暂停后再闪两下,就表示故障代码为12。在维修站,维修人员可根据故障代号及其表示的涵义,方便、快速地发现故障范围,找出失效的部件,进行更换。
    电子控制燃油喷射系统的成熟发展,使得汽车的“心脏”越来越充满“智慧”。这种四个轮子的交通工具仿佛有了生命,驾驭之外,又多添了几分钟爱。

    (发表于1995年)

朱盛镭 博客文章
2009-10-16
 

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