汽車電子控制技術

1、汽車電子控制技術汽車電子控制技術姓名：專業(yè)：能源與動力工程班級：學號：摘要：摘要： 本文探討了汽車電子控制技術，對發(fā)動機電子控制、底盤電子控制和車身電子控制進行了全面的論述。并從電子控制技術對汽車智能化上的巨大推動、助力汽車自動調速和自動化高速公路建設、為汽車移動化辦公提供基礎和多通道傳輸技術的運用等四個方面入手，論述了汽車電子控制技術的發(fā)展前景。關鍵詞：關鍵詞：汽車電子控制技術、發(fā)動機電子控制、底盤電 子控制、行駛安全電子控制、舒適性電子控制、信息顯示與傳遞正文：正文：一、一、 電子控制技術在汽車上的應用電子控制技術在汽車上的應用1.1 發(fā)動機上的電子控制發(fā)動機上的電子控制 電子技術在汽車中

2、的運用顯著提升了汽車的技術性能，為汽車的高效運轉提供了技術保障，增加了汽車駕駛過程中的安全系數(shù)，為駕駛員提供更加舒適的駕駛環(huán)境。同時，在人們更加注重環(huán)保的今天，電子技術在汽車中的應用對于降低汽車尾氣污染都起到很好的控制作用。經歷了六十余年的發(fā)展，電子控制技術已經融入到了各種類型的汽車發(fā)展之中，并對汽車技術創(chuàng)新、設計創(chuàng)新與外形創(chuàng)新提供了有力的支撐?，F(xiàn)在的汽車已經融合了汽車技術和電子技術等多種技術，是各種先進技術的綜合產物。從汽車電子控制技術的發(fā)展歷程來看，其經歷了三個階段，即分立電子元件控制、集成電路控制以及微型計算機控制。1.1.1 電控汽油噴射 電子控制噴油裝置(EFI)能夠自動保障發(fā)動機的

3、最佳工作狀態(tài)，在保證發(fā)動機功率的同時節(jié)省燃油，降低污染。當發(fā)動機發(fā)動時，電子控制單元(ECU)通過處理傳感器傳來的的進氣溫度、工作溫度等參數(shù)，對噴油量進行調整和正時，保證發(fā)動機達到最佳的工作效率，提升其綜合性能。其控制過程主要分為以下四個： （1）控制噴油量。ECU根據發(fā)動機轉速、負荷確定噴油量，并予以修正，使A/F=14.7。 （2）控制噴油定時。ECU根據發(fā)動機工作順序對排氣行程的氣缸控制噴油。 （3）控制減速、限速及閉缸斷油。 （4）控制電動油泵。泵油壓力、泵油時間及變速泵油。1.1.2 電控點火 電子打火裝置(ESA)可以將發(fā)動機相關傳感器發(fā)送的信息進行處理，得出最佳的點火時間，優(yōu)化點

4、火特性。該裝置能夠幫助發(fā)動機獲得良好的點火提前角，以達到節(jié)約燃油和減少污染的目的?？偨Y起來有以下三個好處： （1）控制最佳點火提前角。 （2）控制通電時間及最大電流。 （3）控制爆震。1.1.3 怠速控制 受ECU控制的怠速控制閥不僅用于暖機，而且還能根據發(fā)動機負荷的增加而自動提高怠速。如圖1-1為步進電機式怠速控制圖。1.1.4 排放控制 廢氣再循環(huán)系統(tǒng)的執(zhí)行元件為數(shù)控式EGR，能夠對再循環(huán)至發(fā)動機的廢氣量進行有效而精準的控制，能夠有效降低汽車廢氣中的氮氧化物，減少環(huán)境污染。1.2 底盤部分的電子控制底盤部分的電子控制 底盤部分的電子控制主要分為制動防抱死系統(tǒng)控制、電控自動變速器控制、電控動

5、力轉向、電控懸架和巡航制。 1.2.1 制動防抱死系統(tǒng)控制 電子控制防抱死系統(tǒng)（ABS）設置的目的為實現(xiàn)汽車制動的瞬態(tài)控制。汽車在行駛狀態(tài)，能夠在緊急狀態(tài)下獲得車輪的最好制動，確保汽車方向穩(wěn)定性良好，防止側滑帶來的危險。 ABS有三種類型，即車輪減速度控制、車輪滑移率控制，還有就是兩者的綜合控制。車輪減速度控制的ABS，其由三部分組成：車輪速度傳感器、制動壓力調節(jié)器和電子控制裝置。當某個車輪輸出抱死信號，車輪速度感受器對電子控制器發(fā)出信號。電子控制器對信號作出判斷后，對電磁閥發(fā)出指令，通過減緩制動力增長的方式阻止車輪抱死的發(fā)生。因此，采用ABS能夠有效防止抱死的發(fā)生，確保了駕駛員對方向盤的有效

6、控制，通過操控方向盤轉向，避免與障礙物碰撞。并且電子技術賦予了其對于地面摩擦力最佳控制，有效縮短了制動長度，避免容易引發(fā)交通事故的側滑發(fā)生。其原理如圖1-2所示。1.2.2 電控自動變速器控制 電子控制自動變速器是通過各種傳感器，將發(fā)動機轉速、節(jié)氣門開度、車速、發(fā)動機水溫、自動變速器液壓油溫度等參數(shù)轉變?yōu)殡娦盘栞斎穗娔X，電腦根據這些電信號，按照設定的換擋規(guī)律，向換擋電磁閥、油壓電磁閥等發(fā)出電子控制信號；換擋電磁閥和油壓明閥再將電腦的電子控制信號轉變?yōu)橐簤嚎刂菩盘枺y板中的各個控制閥根據這些液壓控制信號，控制換擋執(zhí)行機構的動作，從而實現(xiàn)自動換擋。變速器結構及電控系統(tǒng)的位置如下圖所示。1.2.3

7、電控動力轉向 主要是速度控制和電動機電流控制。速度控制是當速度高于某一值時，系統(tǒng)應停止對電動機供電，離合器處于分離狀態(tài)，這時就按普通的轉向控制方式工作。系統(tǒng)確定電動機電流的大小是按照汽車轉向力矩和車速信號。當車速很低時，轉向需要的助力大，此時供給電動機的電流值就應大；當車速接近45km/h時，轉向需要的助力減少，此時供給電動機的電流值就應減少；當車速超過45km/h時，若無需助力，此時就應切斷電動機的電流，并點亮報警燈以通知駕駛人員。其控制圖如圖1-5所示。1.2.4 電控懸架 電子控制懸掛系統(tǒng)(TEMS)有空氣式與液壓式兩種?？諝馐郊赐ㄟ^密封在氣室中的空氣做彈性體，并通過微型計算機對行車條件

8、進行計算，以獲取最佳的車輛高度、彈力常數(shù)轉換和衰減力等。其工作原理為在空氣壓縮機的幫助下獲得壓縮空氣，壓縮空氣在空氣彈簧與減震器的氣室中工作，對車輛高度進行調整。該系統(tǒng)能夠幫助駕駛員進行控制，保證行車的穩(wěn)定性，保證駕駛員的安全，并提供舒適的駕駛環(huán)境。示意圖見圖1-6。1.2.5 巡航控制 汽車巡航控制系統(tǒng)（CCS）就是可使汽車工作在發(fā)動機有利轉速范圍內，減輕駕駛員的駕駛操縱勞動強度，提高行駛舒適性的汽車自動行駛裝置。在大陸型的國家，駕駛汽車長途行駛的機會較多，而且在高速公路上行駛時變換車速的頻率及范圍都較少，較能以穩(wěn)定的車速行駛。但若長途駕駛而右腳不得不踩油門踏板時，久之腳就容易感到疲勞。而汽

9、車巡航控制系統(tǒng)（CCS）的作用是：按司機所要求的速度閉合開關之后，不用踩油門踏板就可以自動地保持車速，使車輛以固定的速度行駛。采用了這種裝置，當在高速公路上長時間行車后，司機就不用再去控制油門踏板，減輕了疲勞，同時減少了不必要的車速變化，可以節(jié)省燃料。1.3 行駛安全方面的電子控制行駛安全方面的電子控制 1.3.1 安全氣囊 安全氣囊控制系統(tǒng)主要由三部分組成，即安全氣囊、碰撞傳感器與充氣元件。若汽車發(fā)生激烈碰撞，撞擊導致的慣性力會激發(fā)傳感器，傳感器對撞擊強度作出判斷后向充氣元件發(fā)出信號。當撞擊力度超過預設值，充氣元件啟動，釋放大量氣體到氣囊中。當乘員在慣性力的作用下撞擊氣囊，氣囊又會吸收沖擊，

10、并漏氣變軟。這種設計是為了緩沖乘員的身體慣性，避免產生硬性傷害。當然，其防護效果也與是否使用安全帶有關。從人性化的角度，越來越多的汽車制造商將安全氣囊運用到汽車中來。1.3.2 防撞系統(tǒng) 汽車防撞系統(tǒng)，是防止汽車發(fā)生碰撞的一種智能裝置。它能夠自動發(fā)現(xiàn)可能與汽車發(fā)生碰撞的車輛、行人、或其他障礙物體，發(fā)出警報或同時采取制動或規(guī)避等措施，以避免碰撞的發(fā)生。 1.3.3 前照燈控制 電子控制前照燈系統(tǒng)具有在會車時前照燈自動變光、自然光強度高時前照燈光自動減弱、前照燈關閉自動延時等功能，從而能對前照燈的光強、遠光和近光進行自動控制。會車前照燈自動變光器有以光敏電阻、光敏二極管和光敏三極管為光敏元件的三種

11、類型。光敏元件是一種在光照作用下電阻阻值降低或二、三極管導通產生光電流的電子元件。1.4 舒適性方面的電子控制舒適性方面的電子控制 1.4.1 全自動空調 汽車內自動空調控制系統(tǒng)通過ECU對車內環(huán)境進行檢測，獲取溫度、輻射、溫差以及發(fā)動機冷卻水溫度信息等，從而對車內溫度進行調整， 以達到最佳狀態(tài)，是駕駛員和車內乘員獲得良好的乘車體驗。于此同時，將相關信息展示到儀表盤，并被駕乘人員所獲取。 全自動空調構成圖見圖1-7。1.4.2 電動座椅 現(xiàn)代轎車的座椅多是電動可調的，又稱電動座椅，如圖1-8所示。人們對轎車舒適性的評價多是通過座椅感受的，所以轎車上配備的電動座椅必須要滿足便利性和舒適性兩大要求

12、，即駕駛者通過操縱鍵，不僅能使駕駛者獲得最好的視野，便于操縱方向盤、踏板、變速桿等，還可以將座椅調整到最佳的位置上，獲得最舒適和最習慣的乘坐角度。為了滿足這些要求，汽車廠家不斷采用機械和電子技術手段，制造出可調整的電動座椅。 轎車的電動座椅系統(tǒng)由雙向電動機、傳動機構、調節(jié)控制電路等組成。1.5 信息顯示系統(tǒng)與信息傳遞裝置信息顯示系統(tǒng)與信息傳遞裝置 該系統(tǒng)主要包括四大部分， 即導航與定位系統(tǒng)、信息系統(tǒng)、通信系統(tǒng)與語言系統(tǒng)等。汽車的導航與定位系統(tǒng)主要適用于城市和公路網中，能夠幫助駕駛員獲得最優(yōu)路徑，并展示給駕駛員，并有望向無人駕駛的方向發(fā)展。信息系統(tǒng)(IS)能夠全面收集發(fā)動機等參數(shù)，進行計算后將有

13、效信息輸送給駕駛人員，以便駕駛人員進行駕駛狀態(tài)的調整。語音控制與報警構成了語音系統(tǒng)(vs)的主要部分。語音報警能夠對不正常的燃油溫度、油壓、排氣溫度等進行預警，通過揚聲器通知駕乘人員。而語音控制則是利用駕駛員的語音進行汽車的控制，以實現(xiàn)某部分的功能。二、汽車電子控制技術的現(xiàn)狀及發(fā)展二、汽車電子控制技術的現(xiàn)狀及發(fā)展前景前景2.1 汽車電子控制技術的現(xiàn)狀汽車電子控制技術的現(xiàn)狀 汽車電子控制技術的發(fā)展趨勢隨著汽車工業(yè)與電子工業(yè)的不斷發(fā)展，在現(xiàn)代汽車上，電子技術的應用越來越廣泛。今天的汽車已經逐步進入了電腦控制的時代。電子技術在解決提高汽車性能、環(huán)保、能源、安全等問題中占有不可替代的重要地位。21 世

14、紀汽車將應用電子計算機網絡和信息技術在汽車與社會緊密相連方面具有較大進展。包括廣泛應用全球定位系統(tǒng)GPS 和廣泛使用車載信息系統(tǒng)， 以及采用多路傳輸系統(tǒng)來集成汽車所有零部件的電子控制模塊， 使整個汽車電子系統(tǒng)具有數(shù)據融合、故障診斷和一定的自我修復功能進入90 年代后，汽車電子技術開始向智能化、微型化、集控化方向發(fā)展。如一個微處理器可同時對發(fā)動機、變速器、牽引力、穩(wěn)定性等進行綜合控制。微處理器還可對駕駛員側面、乘員側面、后座、側向的安全氣囊進行控制，控制時能實現(xiàn)安全帶預緊，安全氣囊打開的時間和速度，達到智能化保護乘員的目的： 智能化集中傳感器和智能化執(zhí)行機構也付諸使用，數(shù)字式信號處理方式將用于聲

15、音識別、適時診斷、導航系統(tǒng)等。2.2 汽車電子控制技術的發(fā)展汽車電子控制技術的發(fā)展前景前景 在未來的15 年內，人們很可能將享受即使開車時打瞌睡也不會出現(xiàn)危險的樂趣，這就是自動調速汽車。這是由汽車內或公路旁的電腦控制系統(tǒng)來消除駕駛員駕駛時受到外界刺激和影響以及隨之而來的危險。以減少高速公路上的交通阻塞現(xiàn)象和交通事故。自動凋速系統(tǒng)可使當兩車間的距離太近或有人超車時， 自動調節(jié)車速。以使兩車之間保持安全距離，并校正轉向盤以保證汽車在指定的車道內行駛。這使得駕駛員的工作強度大大減輕，并提高了行車的安全性，德國奔馳汽車公司已在部分奔馳汽車上安裝了這種系統(tǒng)。自動化高速公路的開發(fā)對公路交通影響很大。它可使現(xiàn)在擁擠的公路交通容量增加2- 3 倍，并且在提高車速的同時還可減少交通事故。移動的辦公室目前的統(tǒng)計表明， 人們在汽車內有40以上的時間是眼望窗外，無所事事。當今人們在談論信息時代和信息高速公路的時候，已不滿足于汽車的通訊功能僅局限于收聽廣播和車載電話通話，而要求汽車能顯示信息和日程表，閱讀或發(fā)送電子郵件和傳真，收看天氣預報和股市行情，訪問互聯(lián)網，甚至訂購機票或一束鮮花。不久的將來在車內將能使用辦公室的一切。汽車電子控制技術正在發(fā)展當中， 它不再將電子技術作為機械的替代或增補，而是強調總體設計的機電一體化；強調汽車的自動化，智能化，網絡化和信息化，只有靠