現(xiàn)代汽車控制系統(tǒng)研究

　　汽車業(yè)一個(gè)顯而易見的趨勢就是汽車制造商們不斷采用新的軟件系統(tǒng)將汽車的硬件系統(tǒng)聯(lián)系起來，以創(chuàng)造出更新的特性，從自防鎖剎車系統(tǒng)到現(xiàn)代的穩(wěn)定性電子控制程序使現(xiàn)代汽車控制系統(tǒng)更加趨于完善和實(shí)用。
　　
　　一、自防鎖剎車系統(tǒng)的功用
　　
　　通過采用自防鎖剎車系統(tǒng)（ABS）的信息，可以提高懸架系統(tǒng)的性能。我們知道，ABS系統(tǒng)能夠測量出車輪速度并獨(dú)立控制各車輪制輪缸壓力。然而這個(gè)基礎(chǔ)系統(tǒng)做一些必要的改進(jìn)，就可使電控懸架更有效地發(fā)揮作用。第一代的ABS輪速傳感器由磁鐵、線圈、齒輪及一個(gè)齒環(huán)構(gòu)成。這種VR型（變磁阻）的傳感器依靠齒輪的齒形造成磁路的開閉來進(jìn)行工作。磁路的開閉導(dǎo)致磁渦流的變化，并在傳感器的線圈中產(chǎn)生脈動的壓力。
　　由于采用了多個(gè)齒形和電子波形信號，傳感器的輸出為一個(gè)系列的脈沖。單位時(shí)間內(nèi)傳感器一個(gè)嚴(yán)重的陷就在于其輸出的脈沖的電壓與齒形通過磁路的速度直接相關(guān)，因而車輪轉(zhuǎn)帶也與齒形通過磁路的速度直接相關(guān)?，F(xiàn)在越來越多的所謂“主動”型的ABS傳感器都使用霍爾組件或使用由車輛電氣系統(tǒng)提供能源的限磁型傳感器。主動型傳感器的最大優(yōu)點(diǎn)在于即使是在車輪轉(zhuǎn)速為零的情況下它也能夠提供精確的輪帶信號?？刂葡到y(tǒng)軟件可以判斷出一個(gè)車輪與其它車輪轉(zhuǎn)帶可能產(chǎn)生差異的原因。
　　例如，一個(gè)嚴(yán)重充氣不足的車輪要比其它正常充分的車輪的直徑要小。在這種情況下，控制軟件能夠在系統(tǒng)不施加制動的情況下將四個(gè)車輪的轉(zhuǎn)帶信號進(jìn)行對比并很容易地判斷出每轉(zhuǎn)比其它三個(gè)車輪產(chǎn)生脈沖數(shù)多的那個(gè)車輪所在。這個(gè)策略也可以用來制動工況下識別具有抱死傾向的車輪。在各種形式的主動型ABS傳感器中，Continental－Teves公司研制了一種安裝在車輪軸承中的傳感器。這種軸承的密封圈進(jìn)行了電磁標(biāo)識，除了可以發(fā)揮正常的密封作用外，還可以作為旋轉(zhuǎn)的脈沖發(fā)生器來使用。傳感器本身被還將夾在軸承中并成為車輪軸承總成的一個(gè)部件，而縣，主動型傳感器的體積上要比VR型傳感器小得多，因而可以像Continental－Teves公司那樣把傳感器封裝起來。在ABS基礎(chǔ)上新發(fā)展起來的一種系統(tǒng)是牽引控制系統(tǒng)（TCS）。
　　TCS能監(jiān)測車輛的驅(qū)動輪轉(zhuǎn)帶高于其它車輪的情況，并通過減小節(jié)氣門開度（與駕駛員踩踏油門的動作幅度無關(guān)）或有選擇地在驅(qū)動輪施加制動力來減少相應(yīng)車輪的滑轉(zhuǎn)。對某一驅(qū)動輪施加制動可以將車輛的驅(qū)動力矩傳遞到另一側(cè)的車輪，這與限滑差速器的工作原理很相似。不久之前，美國汽車工程協(xié)會（SAE）邀請了一些汽車工程師對一些這類系統(tǒng)進(jìn)行了試驗(yàn)。為了驗(yàn)證TCS系統(tǒng)的作用，他們在地上鋪了一張很大的塑料面板并在上面灑上水和洗滌劑。在用沒有裝備TCS的車輛試驗(yàn)時(shí)，當(dāng)駕駛員踩下加速踏板后，發(fā)動機(jī)會發(fā)出常見的吼叫聲。當(dāng)用裝備TCS的車輛試驗(yàn)時(shí)則不會出現(xiàn)發(fā)動機(jī)狂吼或輪胎的滑轉(zhuǎn)尖叫聲。計(jì)算機(jī)會監(jiān)測到打滑的車輪并將信息傳送給發(fā)動機(jī)動力管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)則會減小發(fā)動機(jī)的動力輸出，然后ABS系統(tǒng)開始工作，向驅(qū)動輪施加制動力。于是兩個(gè)車輪均附著良好，汽車就會開出塑料面板。當(dāng)然，汽車從塑料面板上一開走它就會像火箭一樣向前飛奔，駕駛員必須及時(shí)將腳下從加速踏板上面移開。
　　為了確保懸架系統(tǒng)的穩(wěn)定性，還需要使用比TCS系統(tǒng)更多的傳感器和其它的零部件。例如：需要安裝能夠監(jiān)測到影響駕駛員保持正確的行駛車道的作用力的傳感器。這類裝置包括一種能監(jiān)測車輛橫擺狀況的傳感器。所謂橫擺其意即如此：試想一個(gè)你將一個(gè)銷子在中部位從頂部直插過一輛玩具汽車，當(dāng)你推動玩具車的前端或后端時(shí)它就會繞著那銷子轉(zhuǎn)動。也許用不足轉(zhuǎn)向/過多轉(zhuǎn)向監(jiān)測傳感器這個(gè)術(shù)語更貼切些。如果你的車輛的去控制，而且車輛后部因側(cè)滑而發(fā)生甩尾現(xiàn)象，橫擺傳感器會首先控測到。另外兩種傳感器也需要裝備。一種是轉(zhuǎn)向角傳感器，這種傳感器安裝在轉(zhuǎn)向管柱上，由一個(gè)線圈構(gòu)成，用來探測駕駛員操控汽車的方位。另種是側(cè)向加速度傳感器，這種裝備能夠測量將車輛推向偏移駕駛方向的力。系統(tǒng)的主動部分包括一個(gè)叫做主動制動加力器的部件。這種裝置安裝有一個(gè)電磁閥，它能夠使計(jì)算機(jī)控制制動器以產(chǎn)生恰當(dāng)?shù)闹苿恿?。ABS系統(tǒng)可以確定對哪個(gè)車輪施加所需的制動。
　　
　　二、穩(wěn)定性電子控制程序的作用
　　
　　國外某公司在它的MK20ABS系統(tǒng)的基礎(chǔ)上開發(fā)了汽車穩(wěn)定性電子控制程序（ESP）。ESP能夠識別諸如駕駛員慌亂反應(yīng)這樣的緊急駕駛工況并通過對單個(gè)車輪施加制動和干預(yù)發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)來保持車輛的穩(wěn)定性。這個(gè)軟件能夠綜合理想轉(zhuǎn)向角、橫擺角度、側(cè)向力和輪速差異等信號，很快判別出汽車失去控制的時(shí)刻。然后不管駕駛員如何操作，對車輛施加制動還是加速，ESP開始發(fā)揮作用使汽車穩(wěn)定下來，當(dāng)這個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，由ABS和TCS在制動和加速的工況下控制車輪的滑移率，從而使汽車的前部和后部都能夠保持穩(wěn)定。然后系統(tǒng)的橫擺控制部分使汽車保持其相對于垂直軸線（如前例中提出的玩具汽車的銷子）的穩(wěn)定性。這個(gè)過程獨(dú)立于駕駛員的操縱行為，通過對單個(gè)車輪施加制動控制或控制發(fā)動機(jī)瞬時(shí)輸出扭矩來完成。目前已有多種ESP系統(tǒng)問世?？梢源_信，隨著計(jì)算機(jī)和軟件工程環(huán)境產(chǎn)品的成本的下降，這些系統(tǒng)的價(jià)格也會隨著下降。當(dāng)人們看到這些穩(wěn)定性控制系統(tǒng)時(shí)，它們與其它部件相比看起來并沒有太大的差別，這就是汽車服務(wù)商們的高明之處。而且更應(yīng)該注意的是，雖然在進(jìn)行汽車維修時(shí)不得不非常留意零部件的數(shù)目，因?yàn)檫@些系統(tǒng)因制造商、型號和年份不同而有所差異，你僅能夠提出出在一個(gè)功能模塊或裝配的不同，然而汽車的論斷系統(tǒng)會幫助你判斷出了什么故障，還會保證你正確地更換零件，從而使系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行。
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