作为车辆的核心部件之一的动力系统早已从纯机械时代跨入电子时代，而且越来越多应用到动力系统的新技术都离不开电控。对于常规车的动力系统源头——发动机，不仅在零部件的制造上要求很高，而且对其控制也是所有车辆控制系统中最为复杂的部分。然而令国人失望的是，在中国汽车技术总体落后于世界的大背景下，发动机的控制也没有什么起色。那么，发动机电控到底是怎么回事，又难在何处？作为一名电控工程师，我想聊聊我的看法。
ECU硬件内部难在何处
我在中国的某研究院工作的时候，听了一个日本工程师的讲座，他没有很张狂的说中国汽车的不是，但是有一句话应该会触动我们每一个中国汽车行业人的心——中国要想造世界一流的车，就要引进世界一流的汽车零部件供应商。这句话有两层含义，其一，中国的车和零部件不行；其二，车不行是零部件不行造成的，所以汽车的关键是零部件的问题。
其它的零部件我没有参与过，因此无发言权，但是就发动机的控制部分，我已从事多年，或多或少还是了解一些。总体来说情况不容乐观。有在从事这方面研发的企业，但是结果并不是很好，并不能打破国外公司对发动机电控系统市场的垄断的格局。我认为，有以下几点原因造成了目前的现状。
从公司角度来说，没有一个老板愿意投入了资金却得不到回报，甚至想以最少的投入尽快的得到高额的回报(这个也是房地产为什么红火的原因)，而汽车发动机控制，又恰恰是这样一个高投入、慢回报的细分行业。发动机电控技术它的开发周期长，投入成本高，风险也很高。
由于汽车要在不同的环境下进行全适应的工作，要进行三高实验(高温、高原、高寒)，由于温度、环境的原因，完成这三个实验周期至少一年；然而在这之前要进行软件、硬件的开发。软硬件的开发最少要两拨人，其中硬件的开发周期稍微短些，难度也较小，基本上有图纸就可以完成。软件的开发较为复杂，顶层策略上，要将发动机的优化算法和将优化算法的结果转化为最终的喷油量、喷油提前角(柴油机)、点火角(汽油机)和节气门开度(汽油机)。底层策略上，对各种传感器的输入值进行AD转换，将顶层计算的物理量转换为相关执行器的PWM波进行控制。保守估计，如果想要用最快的速度来开发发动机电控最少也得2到3年，这还是在有一大批有工作经验的工程师前提下才得以实现。
ECU的硬件构成图如果想要开发一套自己能够掌握的电控系统，开发工具少不了，这些开发工具种类繁多，价格偏贵，而且国内大多是代理商，自己并没有完全掌握这套工具。上面提到的三高实验属于验证性实验，真正的标定是要在环境实验室完成，因为只有在环境实验室里才能产生所需求的稳定状态。此外加上人力成本，确实相当的昂贵。据说伟世通觉得动力系统的投入太大，都决定放弃powertrain控制这一块了。
从个人角度来说，中国普遍对工程师的重视程度不够，这就造成了很多人不愿意从事工程师行业。这样形成了一个恶性循环，越是少的人从事工程师，研发的成功几率就越低，几率越低，越是没有人愿意投入，越是没有人投入，工程师的待遇就越低，长此以往，中国很难摆脱制造大国的尴尬地位。
上述的情况，我们可以看到很多不成熟的前提条件，这无疑是提高了风险。但是，是不是有这些原因就应该成为我们放弃的理由？显然不对。发动机的电喷控制，实际上也是一个长期学习和不断创新的过程，我们不可能一下就做到最好。以上笔者提到了电控控制的两层策略，那么柴油机的电喷控制到底是咋回事呢？
是咋回事
由于柴油机和汽油机的工作机理有着本质的不同，因此控制完全不同；柴油机的控制被称为质调节，汽油机则是量调节。为了表述更清楚，笔者本文主要探讨柴油机的控制，后面再聊聊汽油机的电控技术。当然，限于篇幅所限，这里也只能做一些普及型的介绍。
实际上，本人更推崇柴油机的普及，现在在欧美日等发达国家，柴油机早就走向小型化。这是因为柴油机具有以下的优点：
1.热效率高(30%)，节约能源、降低燃料成本；
2.功率大，寿命长，动力性能好；
3.排放产生的温室效应比汽油低45%；
4.一氧化碳与碳氢排放也低(但在整车的使用寿命期氮氧化合物排放略大于汽油机)；
5.柴油的冶炼比汽油节能。
但是又由于以下几点限制了柴油机的普及：
1.压缩比高，所以柴油机要比同等汽油机更重一些，燃料喷射装置价格昂贵(20:1/8:1)；
2.维修费用高(喷油泵和喷油器加工精度要求高)；
3.转速低，加速较慢(重量和压缩比的原因)；
4.柴油机会产生更多烟雾和“怪味”，有害颗粒物排放大；
5.天冷时柴油机会很难启动(如含有电热塞，要等待其加热后，才能启动)；
6.柴油机的噪声很大且容易震动。
这些限制条件在有了电控之后，会得到很好的解决，因为在控制算法中有很多对烟尘、噪音、震动的限制和保护。
对于柴油机而言，它的控制策略我把它划分为4大块：(1)扭矩路控制；(2)气路控制；(3)油路控制；(4)诊断功能。
(1)扭矩的控制和发动机的动力输出密切相关。比如说在怠速的时候，有怠速的PID控制，为的是保证怠速的稳定性；在加减速的时候，对驾驶员需求扭矩进行调节，为的是让驾驶员有个舒适的驾驶感觉。对于一些工况的判断，如overrun(带挡滑行)，这个就是根据扭矩需求小于最小扭矩时出现的。
(2)气路控制是指对EGR和涡轮增压的控制。通过对这些影响进气量的装置控制，实现在燃烧的气缸中引入目标进气期量，一方面保证动力性，一方面可以控制排放。
(3)油路控制很容易理解，就是对柴油喷射的控制。相对而言，柴油机的比汽油机的简单多了，它一方面根据扭矩计算得到喷油量，另一方面，它根据扭矩值和转速来计算喷油器的开启时间点和时间长短。由于柴油机在一个工况的喷油会出现多次喷射，因此在计算喷油器开启时刻的策略中，要考虑到这一因素计算出在上止点前多少度进行预喷，多少度进行主喷，多少度进行后喷。
(4)诊断功能。大多数为电子元器件的诊断，包括对电池正极短接、对地短接、SPI电路的诊断等等。这些故障确定后就要进行对某些功能的抑制。
总结：
对于发动机电控这一综合性的科技产品，其开发难度很大是可以想象的。除了上面讲到的环境和人的因素外，技术角度来讲也有很多是在发动机行业工作多年的工程师也难以理解。比如其中有个关于曲轴角度的控制策略，很少有人把它理解透，这是一个在eTPU中运行的函数，是产生相位进行事件触发控制的基础，国内所谓做国家项目的单位没有一家把它弄清楚。大多是花了一年时间，做了很简单的底层让柴油机运转起来就完事，其目的只有一个——获取国家的项目经费，结果不重要。这只是其中一个方面的差距，随着深入的研究控制策略，我们会发现更多的以前没有弄清楚的地方，但这并不是坏事，认识到自身的错误并加以改正，这本身就是一种进步。
