汽車電子控制技術(shù)的應(yīng)用與分類研究

隨著時(shí)代的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，汽車已經(jīng)不單純是人們?nèi)粘３鲂械囊环N代步工具，而越來越多的是追求安全性、舒適性和豪華程度，甚至能代表其身份和地位的汽車。要實(shí)現(xiàn)這些愿望都離不開電子控制技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)不斷革新的電子控制技術(shù)被應(yīng)用到汽車設(shè)計(jì)與制造中，就給汽車的發(fā)展提供了無限的空間，本文就汽車電子控制技術(shù)的應(yīng)用與分類進(jìn)行了研究。

【關(guān)鍵詞】汽車 電子控制技術(shù) 性能

1 汽車電子控制技術(shù)的發(fā)展概況

對(duì)于現(xiàn)代汽車制造業(yè)而言，電子控制技術(shù)已經(jīng)成為一項(xiàng)不可或缺的重要技術(shù)，它的應(yīng)用除了能夠提高汽車的安全性、舒適性、動(dòng)力性之外，還能有效減輕車輛的尾氣排放量。汽車電子控制技術(shù)的發(fā)展主要經(jīng)歷以下歷程：

第一階段是上個(gè)世紀(jì)60年代，在該時(shí)期，汽車上應(yīng)用的電子控制技術(shù)主要有二極管整流式交流發(fā)電機(jī)、晶體管點(diǎn)火裝置、變速器電子控制裝置。

第二階段是上個(gè)世紀(jì)70年代-90年代，這是電子控制技術(shù)發(fā)展極為迅速的一個(gè)時(shí)期，在該時(shí)期，汽車上應(yīng)用的電子控制技術(shù)主要有微處理器、電子控制防滑裝置、IC點(diǎn)火器、數(shù)字式點(diǎn)火時(shí)刻控制系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)集控系統(tǒng)、微機(jī)控制型儀表系統(tǒng)。

第三階段是上個(gè)世紀(jì)90年代至今，該時(shí)期汽車電子控制技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入了成熟期，各種技術(shù)更加先進(jìn)、合理，在汽車上的應(yīng)用范圍也逐步擴(kuò)大，汽車上電子設(shè)備在其總造價(jià)的比例也越來越高，如某公司出產(chǎn)的汽車，僅電子設(shè)備的成本就占了整車造價(jià)的33.4%左右，電子控制已經(jīng)成為汽車發(fā)展的一種必然趨勢(shì)。

2 汽車電子控制技術(shù)的分類及其應(yīng)用

目前，對(duì)于汽車電子控制技術(shù)并沒有一個(gè)非常系統(tǒng)的分類，多數(shù)情況下都是針對(duì)汽車的構(gòu)造進(jìn)行具體分類的，如發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制技術(shù)、底盤電子控制技術(shù)、車身電子控制技術(shù)，除此之外，車載的一些電子設(shè)備也被歸入到了汽車電子控制技術(shù)當(dāng)中，如車用雷達(dá)、GPS與數(shù)字地圖、圖像識(shí)別、通訊技術(shù)等等。以下就這幾個(gè)方面電子控制技術(shù)在汽車上的應(yīng)用進(jìn)行分析。

2.1 電子控制技術(shù)在發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用

2.1.1 ESA

ESA即汽車電子點(diǎn)火系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠接收到由傳感器發(fā)出的與發(fā)動(dòng)機(jī)有關(guān)的各種參數(shù)信息，系統(tǒng)中微處理芯片會(huì)對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行分析、運(yùn)算，以此為據(jù)對(duì)車輛的點(diǎn)火時(shí)刻進(jìn)行調(diào)節(jié)，這樣不但可以使汽車的點(diǎn)火特性獲得有效改善，而且能夠使燃料的消耗量大幅度降低。

2.1.2 EGR

EGR是汽車廢氣再循環(huán)控制系統(tǒng)的縮寫，該系統(tǒng)能夠?qū)⑵囘\(yùn)行過程中產(chǎn)生出來的一部分廢氣引入到進(jìn)氣管當(dāng)中，并與新鮮的混合氣混合后形成一種帶有廢氣的混合氣體，隨后返回到被回收的氣缸當(dāng)中，同時(shí)系統(tǒng)會(huì)按照發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)前的運(yùn)行工況，并利用安裝在排氣管上的進(jìn)氣支管通道將EGR閥門打開，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)EGR率的有效控制，由此便可進(jìn)一步減少汽車發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的廢氣及氮氧化物的排放。

2.1.3 ECFI

ECFI是電控噴油的縮寫，該裝置在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用有效提升了發(fā)動(dòng)機(jī)的工作性能，使其在運(yùn)行過程中始終處于良好的工作狀態(tài)，這不但可以使車輛行駛更加安全、穩(wěn)定，而且還能起到節(jié)油的作用，有利于減輕尾氣排放對(duì)空氣的污染。

2.1.4 發(fā)動(dòng)機(jī)電子綜合控制系統(tǒng)

該系統(tǒng)簡(jiǎn)稱EECS，它最為顯著的作用是可以使汽車發(fā)動(dòng)機(jī)始終處于最佳的工況，有利于提高整車的安全性能，該系統(tǒng)借助相應(yīng)的電子控制手段，能夠?qū)σ韵颅h(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化控制，如點(diǎn)火、噴油、空氣燃油比、廢氣排放等等。不僅如此，隨著網(wǎng)絡(luò)和集控技術(shù)的不斷發(fā)展及廣泛應(yīng)用，使得汽車的EMS系統(tǒng)借助CAN總線能夠?qū)ζ渌刂葡到y(tǒng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，真正意義上地實(shí)現(xiàn)了電子綜合控制。該系統(tǒng)在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用具體體現(xiàn)在如下兩個(gè)方面：

（1）在以汽油機(jī)作為動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用。該系統(tǒng)除了能夠?qū)諝馊加捅冗M(jìn)行反饋控制之外，還能對(duì)怠速進(jìn)行有效的控制，由此進(jìn)一步降低了汽油機(jī)的燃油消耗量。同時(shí)該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)啟動(dòng)噴油量和伺服噴油量的有效控制。隨著研究的不斷深入，現(xiàn)已研發(fā)出了一種帶有故障自診斷功能的電子綜合控制系統(tǒng)，這使得該系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性獲得一定程度的提升，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的控制也更加有效。

（2）在以柴油機(jī)作為動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置的汽車上應(yīng)用。實(shí)踐證明，該系統(tǒng)在柴油汽車上應(yīng)用后，可以使車輛節(jié)約能耗15%以上，節(jié)能效果非常顯著，更為重要的是，它可以使廢氣排放及發(fā)動(dòng)機(jī)噪音獲得有效的改善，國(guó)家環(huán)保部門的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定，未安裝該系統(tǒng)的柴油汽車不得上道行駛。

2.2 電子控制技術(shù)在底盤上的應(yīng)用

2.2.1 EC-AT

EC-AT是微控自動(dòng)變的縮寫，它是由相關(guān)的傳感器對(duì)車速與節(jié)流閥的開度等信息進(jìn)行采集，并通過轉(zhuǎn)換器將采集到的信息轉(zhuǎn)換成為電信號(hào)，將信號(hào)作為電子控制裝置ECU的輸入信息，經(jīng)EC-AT的ECU根據(jù)汽車的換擋特性及規(guī)律適時(shí)地輸出信號(hào)給電磁閥，以此來對(duì)油壓回路進(jìn)行控制，在這一基礎(chǔ)上，便可精確地對(duì)傳動(dòng)比進(jìn)行控制，從而使汽車獲得最佳的檔位及換擋時(shí)間。與傳統(tǒng)的變速器相比，EC-AT的傳輸效率更高、油耗更低、大幅度提升了換擋的舒適性，車輛的運(yùn)行更加平穩(wěn)，有助于延長(zhǎng)整車的使用年限。此外，EC-AT的應(yīng)用可以使鎖止控制不再依賴油壓，不但減輕了鎖止沖擊，而且還使變速器各個(gè)檔位均能夠?qū)崿F(xiàn)有效的鎖止。

2.2.2 ABS

即防抱死裝置，該裝置的主要作用是確保車輛在緊急剎車的過程中能夠獲得瞬態(tài)的控制。目前絕大部分轎車都帶有ABS系統(tǒng)，從而有效降低了車輛制動(dòng)時(shí)的側(cè)滑風(fēng)險(xiǎn)，常規(guī)的ABS由輪速傳感器、電子控制裝置及制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器組成，當(dāng)車輛制動(dòng)時(shí)，若是某個(gè)車輪發(fā)出抱死信號(hào)后，電子控制裝置會(huì)接收到該信號(hào)，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行判斷，然后對(duì)電磁閥發(fā)出指令，借助減緩制動(dòng)力持續(xù)增長(zhǎng)的方式，阻止車輪抱死。

2.3 電子控制技術(shù)在車身上的應(yīng)用

2.3.1 SRS

SRS是安全氣囊系統(tǒng)，該系統(tǒng)一般會(huì)在車身遭受撞擊時(shí)自行啟動(dòng)，瞬間將氣體充入到氣囊當(dāng)中，使氣囊膨脹，可以起到緩沖作用，有助于確保駕駛員的安全。

2.3.2 自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)

該系統(tǒng)具體是指在汽車普通空調(diào)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)自動(dòng)控制裝置，空調(diào)可以接收傳感器發(fā)送的信號(hào)，通過混合風(fēng)門改變冷風(fēng)與熱風(fēng)的輸出比例，實(shí)現(xiàn)車內(nèi)溫度的自動(dòng)調(diào)節(jié)。

2.3.3 座椅自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)

由于駕駛員的坐姿均不相同，最舒適的坐姿有助于減輕駕駛疲勞，該系統(tǒng)可以對(duì)每一個(gè)駕駛員的坐姿進(jìn)行自動(dòng)記憶和編號(hào)，更換駕駛員時(shí)，只需要輸入編號(hào)系統(tǒng)便可自行將座椅調(diào)整到最佳的位置。

2.4 電子控制控制在電氣設(shè)備上的應(yīng)用

2.4.1 圖像識(shí)別技術(shù)

該技術(shù)簡(jiǎn)稱IR，它的核心是計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)，其在汽車上電子設(shè)備中的應(yīng)用具體體現(xiàn)在道路識(shí)別方面。現(xiàn)如今交通路況日趨復(fù)雜化，為避免發(fā)生交通事故，需要運(yùn)用車載導(dǎo)航系統(tǒng)對(duì)不同環(huán)境下的路況信息進(jìn)行識(shí)別，IR技術(shù)的運(yùn)用，能夠快速識(shí)別出各種不同的路況，從而為汽車駕駛員提供有效的信息，確保了行車的安全性。

2.4.2 車載雷達(dá)

雷達(dá)最為突出的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)在于測(cè)距上，由于雷達(dá)能夠進(jìn)行較遠(yuǎn)距離的測(cè)距，故此通過它可以為駕駛員提供前方路況及其它車輛的速度等信息。隨著雷達(dá)技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，目前已經(jīng)開發(fā)出了毫米波雷達(dá)，這種雷達(dá)系統(tǒng)基本上不會(huì)受到外界環(huán)境的影響，在各種不良天氣中，它的傳輸精度仍然可以保證。

2.4.3 GPS導(dǎo)航與數(shù)字地圖

GPS是“3S”技術(shù)的核心，由于該技術(shù)是借助衛(wèi)星進(jìn)行定位，所以它可以實(shí)現(xiàn)全天候24h不間斷運(yùn)行，將該技術(shù)與數(shù)字地圖進(jìn)行有機(jī)結(jié)合之后，能夠?yàn)槠囻{駛員提供如下信息：車輛行駛道路的曲率、車道的外形及邊線等。此外，由于GPS具備精確度極高的定位功能，從而使其能夠進(jìn)行車輛及道路的實(shí)時(shí)跟蹤。

2.4.4 車載通訊系統(tǒng)

對(duì)于汽車而言，它在公路上行駛的過程中，會(huì)受到諸多方面因素的影響，如車輛本身的性能、外界的環(huán)境等等，為進(jìn)一步提高行駛的安全性，駕駛員需要對(duì)車輛前方的路況信息加以了解。車載通訊系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)車-路，車-車的通訊，其基本不會(huì)受到環(huán)境及氣候的影響，這在一定長(zhǎng)度上增強(qiáng)了通訊的可靠性。

3 汽車電子控制技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

汽油機(jī)和柴油機(jī)的汽車在運(yùn)行中所消耗的能源為汽油和柴油，雖然通過電子控制技術(shù)可以有效降低汽車油耗，但由于我國(guó)汽車的保有量基數(shù)較大（2015年底的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為2.79億輛），以每臺(tái)車單日平均最低油耗量1.5L進(jìn)行計(jì)算，1年所有車輛消耗的燃油是非常龐大的數(shù)字，因此開發(fā)新能源汽車已經(jīng)勢(shì)在必行，國(guó)家對(duì)此也給予了足夠的關(guān)注和重視。隨著“十城千輛”計(jì)劃的提出，新能源汽車正式投入了大批量生產(chǎn)和運(yùn)行。電子控制技術(shù)是新能源汽車上不可或缺的重要組成部分，它是整車的核心，其中能源再生制動(dòng)系統(tǒng)和能源管理系統(tǒng)是新能源汽車上最主要的電子控制單元，這兩個(gè)系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上包括了電控系統(tǒng)、傳感器、信號(hào)處理系統(tǒng)、指示及診斷電路等。隨著新能源汽車的發(fā)展，電子控制技術(shù)也必將隨之同步發(fā)展，只有這樣，才能滿足新能源汽車對(duì)該技術(shù)的需要。

4 結(jié)論

總而言之，汽車是一種機(jī)械與電子相融合的精密設(shè)備，同時(shí)由于其用途的特殊性，使得汽車的運(yùn)行安全性尤為重要，想要確保車輛的穩(wěn)定、可靠運(yùn)行，就必須在車輛設(shè)計(jì)制造中，合理運(yùn)用電子控制技術(shù)，由此不但能夠大幅度提升整車性能及安全系數(shù)，而且還可以使車輛的智能化和自動(dòng)化程度獲得提高，對(duì)于推動(dòng)汽車領(lǐng)域的發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

參考文獻(xiàn)

[1]姜學(xué)勤.汽車電子控制技術(shù)的應(yīng)用及分類[J]科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2012（34）.

[2]王江濤，彭偉.汽車電子控制技術(shù)應(yīng)用及分類探討[J] 科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2012.

[3]周娟英.基于汽車電子控制技術(shù)的分類研究[J].自動(dòng)化與儀器儀表，2014（3）：9-10.

作者簡(jiǎn)介

石啟軍（1979-），男，江蘇省如皋市人。現(xiàn)為南通科技職業(yè)學(xué)院高級(jí)工程師，主要從事汽車專業(yè)教學(xué)研究工作與職業(yè)教育研究。

作者單位

南通科技職業(yè)學(xué)院 江蘇省南通市 226007