電子技術(shù)在汽車上的應(yīng)用
　　天津交通職業(yè)學(xué)院汽車工程系梅玉穎
　　內(nèi)容提要：現(xiàn)代電子技術(shù)在汽車上得到了廣泛的應(yīng)用，已成為汽車技術(shù)發(fā)展的重要領(lǐng)域，本文介紹汽車電子技術(shù)的應(yīng)用歷程；以及現(xiàn)階段汽車電子技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用內(nèi)容；以及汽車電子技術(shù)在未來的應(yīng)用和發(fā)展動向。
　　關(guān)鍵詞：電子技術(shù)傳感器
　　隨著社會的發(fā)展，對汽車的性能和環(huán)保要求更高。電子控制技術(shù)正被廣泛的應(yīng)用在汽車的各個方面，它不但能提高汽車的動力性、經(jīng)濟性和安全性，改善行駛的穩(wěn)定性和舒適性，推動汽車工業(yè)的發(fā)展，而且還為電子產(chǎn)品開拓了廣闊的市場。因而發(fā)展現(xiàn)代汽車電子控制技術(shù)、加快汽車電子化速度是進一步啟動和振興汽車工業(yè)的重要手段。
　　1. 汽車電子技術(shù)的發(fā)展歷程
　　由于社會需求的牽引、法規(guī)的推動，導(dǎo)致汽車應(yīng)用電子技術(shù)發(fā)展的根本原因。安全方面是汽車最早的法規(guī)，隨后陸續(xù)制訂了排氣污染與噪聲控制、燃油經(jīng)濟性等一系列日益嚴格的法規(guī)。它們強制性地推動了電子技術(shù)在汽車上的廣泛應(yīng)用，并形成了四個階段:即從20世紀50年代初到70年代初，主要是開發(fā)由分立元件和集成電路組成的汽車電子產(chǎn)品，應(yīng)用電子裝置代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機械部件。從20世紀70年代中期到80年代中期，主要是發(fā)展專用的獨立系統(tǒng)。
　　從20世紀80年代中期到90年代中期，汽車電子技術(shù)進入了其高速發(fā)展的第三個階段。汽車電子技術(shù)的研究主要圍繞汽車各重要部件，如集發(fā)動機控制、自動變速器控制為一體的動力傳動系統(tǒng)控制、制動防抱死/防滑轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)等。從20世紀90年代中期開始，提高汽車的性能，使之更舒適、方便、安全、可靠；滿足社會需求，保護環(huán)境，節(jié)省能源，節(jié)約資源是汽車發(fā)展的主要趨勢。
　　2．現(xiàn)階段汽車電子控制技術(shù)的發(fā)展
　　隨著汽車電子控制技術(shù)的發(fā)展，汽車的各個系統(tǒng)競相采用電子控制裝置。目前比較多見、成熟的汽車電子控制系統(tǒng)主要有發(fā)動機電子控制、底盤電子控制、車身電子控制等。
　　燃油噴射的電子控制。燃油噴射的電子控制主要是用微機控制發(fā)動機所需要的燃油量�？刂破骶C合各種不同傳感器傳來的信息做出判斷，控制噴器以一定的油壓把燃料噴射到發(fā)動機進氣歧管里，與吸入的空氣混合后進入發(fā)動機氣缸。目前應(yīng)用的主要有L型、D型、Motronic型。
　　點火提前的電子控制。微機根據(jù)各種傳感器傳來的大量工況信息，及時處理后輸出相應(yīng)的控制信號，控制最佳點火提前角。引入微機控制點火系統(tǒng)后，使得點火提前角的控制、通電時間的控制、爆震防止的控制等都能達到比較理想的精度。
　　怠速控制。由ECU根據(jù)節(jié)氣門全關(guān)信號和車速信號來判斷發(fā)動機處于怠速狀態(tài)，然后，ECU根據(jù)從各傳感器傳來的輸入信號所決定的目標轉(zhuǎn)速與發(fā)動機的實際轉(zhuǎn)速進行比較，根據(jù)比較得出差值，確定相當于目標轉(zhuǎn)速的控制量，再由驅(qū)動器發(fā)出信號去驅(qū)動控制空氣量的執(zhí)行機構(gòu)。這是以發(fā)動機轉(zhuǎn)速為信號對怠速轉(zhuǎn)速實現(xiàn)的閉環(huán)控制。
　　排氣再循環(huán)控制。該系統(tǒng)是將一部分廢氣引入到進氣管與新鮮混合氣混合后返回氣缸進行再循環(huán)，能根據(jù)發(fā)動機工況適時地通過裝在排氣歧管到進氣管通道上的EGR閥的開度來控制EGR率，以減少排氣中NOx的排放量。
　　電子控制自動變速器。它是由車速傳感器和節(jié)流閥開度傳感器將車速和節(jié)流閥開度轉(zhuǎn)換成電信號后作為電子控制裝置ECU的輸入信號，經(jīng)ECT的ECU按照換檔特性和換檔規(guī)律，適時輸出信號給電磁閥，利用電磁閥來控制油壓回路，從而精確控制傳動比，使汽車得到最佳檔位和最佳換檔時間。它與傳統(tǒng)變速器比較，具有高精度動力傳動效率、低油耗，改善換檔舒適性，汽車行使的平穩(wěn)性以及延長使用壽命等優(yōu)點。
　　防抱死制動和驅(qū)動防滑系統(tǒng)。ABS和ASR都是汽車的主要安全裝置，ABS可以防止汽車制動時車輪被抱死，從而避免車輪抱死產(chǎn)生的事故。它充分利用了輪胎與路面之間的最大附著力，顯著地提高了車輛制動時的方向穩(wěn)定性和可操縱性，防止了制動時產(chǎn)生側(cè)滑、甩尾等現(xiàn)象，縮短了制動距離，使制動器的效能得到充分發(fā)揮。ASR是維持附著條件，充分發(fā)揮驅(qū)動力的電子調(diào)節(jié)裝置，通過控制發(fā)動機轉(zhuǎn)矩和汽車的制動系統(tǒng)等手段來控制驅(qū)動力，即在汽車起步，加速時減少驅(qū)動力，防止驅(qū)動力超過輪胎與路面的附著力而導(dǎo)致車輪空轉(zhuǎn)打滑，保持最佳的驅(qū)動力，改善汽車的方向穩(wěn)定性和操縱性。
　　電子控制動力轉(zhuǎn)向。該系統(tǒng)是根據(jù)車速、轉(zhuǎn)向角、轉(zhuǎn)矩等傳感器，自動控制施加在轉(zhuǎn)向盤上所需的轉(zhuǎn)向力，使汽車在停車或低速行駛時轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤所需的力增大，即在各種行駛條件下實現(xiàn)轉(zhuǎn)向盤上所需力的最佳值。全電子控制動力轉(zhuǎn)向可提供回正力矩和阻尼力矩，從而獲得最優(yōu)轉(zhuǎn)向回正特性，且大大改善車輛行駛穩(wěn)定性。此外，電子控制動力轉(zhuǎn)向還可獲得最優(yōu)化的轉(zhuǎn)向作用力特性，提高轉(zhuǎn)向響應(yīng)性。
　　車身的電子控制車身電子技術(shù)包括汽車安全、舒適性控制和信息通訊系統(tǒng)，主要用于增強汽車的安全、舒適和方便性的安全氣囊、安全帶、中央防盜門鎖、自適應(yīng)空調(diào)、座椅控制、自動車窗和滿足多種用電設(shè)備需求的電源管理系統(tǒng)等。還有用于和社會聯(lián)結(jié)，以及協(xié)調(diào)整車各部分的電子控制功能，將大量計算機、傳感器與交通管理服務(wù)系統(tǒng)聯(lián)結(jié)在一起的綜合顯示系統(tǒng)、駕駛員信息系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)等。
　　安全氣囊控制系統(tǒng)。安全氣囊系統(tǒng)可在汽車發(fā)生碰撞時保護乘員，減小傷害程度。該系統(tǒng)是一種被動安全保護裝置，由觸發(fā)裝置、氣體發(fā)生器和氣囊3部分組成。觸發(fā)裝置包括傳感器、電子控制裝置、儲備電源和監(jiān)控裝置。由電子控制系統(tǒng)接收加速度傳感器發(fā)出的信號，并進行分析，以判定是否發(fā)生碰撞事故。若發(fā)生了碰撞則對氣體發(fā)生器發(fā)出指令，迅速吹脹氣囊。觸發(fā)裝置中的監(jiān)控裝置可連續(xù)自我監(jiān)控，確保整個氣囊系統(tǒng)在任何時刻都處于準備工作狀態(tài)。
　　4.現(xiàn)代電子技術(shù)在汽車上的應(yīng)用和發(fā)展動向
　　傳感器是汽車上不可少的重要元部件，未來的智能化集成傳感器，不僅要能提供用于模擬和處理的信號，而且還能對信號作放大和處理。同時，它還能自動進行時漂、溫漂和非線性的自校正，具有較強的抵抗外部電磁干擾的能力，保證傳感器信號的質(zhì)量不受影響，即使在特別嚴酷的使用條件下仍能保持較高的精度。
　　光導(dǎo)纖維技術(shù)隨著汽車電子技術(shù)的不斷進步，汽車各控制系統(tǒng)逐步走向集中，形成整車控制系統(tǒng)。這一系統(tǒng)除了中心電腦外，甚至包括多達23個微處理器及大量傳感器和執(zhí)行部件，組成一個龐大而復(fù)雜的信息交換與控制系統(tǒng)。由于汽車計算機控制系統(tǒng)的數(shù)量日益增多，對電磁環(huán)境的要求也不斷提高，采用高速、抗干擾的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)日益顯得必要。光導(dǎo)纖維可為此傳輸網(wǎng)絡(luò)提供傳輸介質(zhì)，以解決電子控制系統(tǒng)防電磁干擾的問題，因為光導(dǎo)纖維具有較強的抗電磁干擾，抗輻射和電氣絕緣性好等優(yōu)異的傳輸特性。此外采用不同線束的表面安裝技術(shù)、多層印刷電路板和厚膜混合技術(shù)，將使電子控制器件變得更為緊湊，因此，作為變革電子產(chǎn)品安裝形態(tài)的關(guān)鍵技術(shù)也將起重要的作用。
　　網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)汽車電子發(fā)展的一個重要趨勢是大量使用微處理機來改善汽車的性能。隨著電控器件在汽車上越來越多的應(yīng)用，車載電子設(shè)備間的數(shù)據(jù)通信變得越來越重要。為了進一步提高行駛的經(jīng)濟性、溫度及車速等信息必須在不同控制單元間交換。由此，以分布式控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)構(gòu)造汽車車載電子網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是很有必要的。大量數(shù)據(jù)的快速交換、高可靠性及價廉是對汽車電子網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的要求。在該系統(tǒng)中，各處理機獨立運行，控制改善汽車某一方面的性能，同時在其它處理機需要時提供數(shù)據(jù)服務(wù)。主處理器收集整理各從處理機的數(shù)據(jù)，并生成車況顯示。通信控制器保證數(shù)據(jù)的正常流動。

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