淺談汽車電子控制技術(shù)的應(yīng)用

黃 征

摘要本文主要從汽車電子控制技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)越性及其應(yīng)用這兩個方面進行闡述。

關(guān)鍵詞交通運輸 汽車電子控制技術(shù)

中圖分類號:U463.6 文獻標識碼:A

1 前言

隨著社會的發(fā)展,人類對汽車的性能和環(huán)保提出了更高的要求。傳統(tǒng)的機械裝置已經(jīng)無法解決某些與汽車功能要求有關(guān)的問題。近年來,隨著電子技術(shù)、計算機技術(shù)和信息技術(shù)的應(yīng)用,電子控制技術(shù)開始廣泛應(yīng)用于汽車的各個方面,其不僅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,還在控制精度、范圍、適應(yīng)性、智能化和網(wǎng)絡(luò)化等多方面有了較大突破,成為衡量現(xiàn)代汽車發(fā)展水平的重要標志。因此,本文將重點談?wù)勂囯娮涌刂萍夹g(shù)的應(yīng)用。

2 汽車電子控制技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)越性

(1)減少汽車修復(fù)時間。汽車運用了電子控制技術(shù),即汽車自身就配備了自診斷系統(tǒng),當(dāng)汽車出現(xiàn)故障時,自診斷系統(tǒng)可迅速精確的診斷故障,從而可縮短汽車的修復(fù)時間,帶來很好的社會效益和經(jīng)濟效益。

(2)節(jié)油。由于汽車發(fā)動機采用了電子綜合優(yōu)化控制,在汽車行駛的過程中,電子控制系統(tǒng)可對汽車的溫度、氣體壓力、轉(zhuǎn)速、排氣成分等進行優(yōu)化控制,以使汽車在最佳工況下工作,從而達到節(jié)油的目的。

(3)減少空氣污染。用傳感器控制的發(fā)動機空燃比閉環(huán)控制系統(tǒng),可以保證空燃比處于理論空燃比附近工作;若加裝廢氣再循環(huán)和三元催化凈化等裝置,不但可以節(jié)約燃油,而且廢氣中碳氫化合物(HC)的體積分數(shù)可降低40%,氮氧化合物(NOx)的體積分數(shù)可降低60%左右。

(4)減少交通事故。由于電子控制系統(tǒng)中包含防止酒后駕車和駕駛員磕睡的電子裝置、電子控制防滑裝置、智能駕駛信息系統(tǒng)、汽車主要參數(shù)報警裝置和安全氣囊等,其在汽車安全方面得到應(yīng)用后,可大大減少交通事故,提高汽車的安全性能。

(5)提高乘坐舒適性。一般情況下,汽車的乘坐舒適性是指乘客對振動的適應(yīng)程度。在汽車上運用電子控制技術(shù)后,其可根據(jù)汽車的運行情況和路況適時控制減振器的阻尼等參數(shù),從而提高乘坐舒適性。

3 汽車電子控制技術(shù)的應(yīng)用

3.1 發(fā)動機電子控制系統(tǒng)

(1)電控點火裝置(ESA):該系統(tǒng)是指根據(jù)傳感器測得的發(fā)動機參數(shù)進行運算、判斷,然后調(diào)節(jié)點火時刻,使發(fā)動機在各種工況下,可自動獲得最佳的點火提前角,使發(fā)動機的動力性、經(jīng)濟性、排放行及穩(wěn)定性均處于最佳。在發(fā)動機整個工作過程中,其不僅可提高點火的可靠性,還可有效地減少電能消耗,防止點火線圈燒損。

(2)電控燃油噴射(EFI):EFI是根據(jù)各傳感器輸測得發(fā)動機的工作參數(shù),按照在計算機設(shè)定的控制程序,通過控制噴油器,精確地控制噴油量,使發(fā)動機在各種工況下都能獲得精確的空燃比,從而使發(fā)動機獲得良好的燃料經(jīng)濟性和排放性,也提高了汽車的使用性能。

(3)廢氣再循環(huán)(EGR)控制系統(tǒng):該系統(tǒng)是目前用于降低廢氣中氧化氮排放的一種有效措施。其是通過電腦根據(jù)發(fā)動機進氣溫度、冷卻液溫度、EGR閥的位置和空氣燃油混合的比例等參數(shù),計算出EGR閥實時最佳控制位置,同時向EGR電磁閥發(fā)出調(diào)寬式的脈沖指令,令EGR閥的閥門處于最優(yōu)位置,使發(fā)動機燃燒生成的NOx降低到最低限度而又不影響發(fā)動機的正常工作和動力性能。

(4)怠速控制(ISC):ISC主要執(zhí)行元件是怠速控制閥,其是通過怠速控制閥調(diào)節(jié)空氣通道面積以控制進氣流量,同時配合噴油量及點火提前角的控制,改變怠速工況燃料消耗所發(fā)出的功率,以穩(wěn)定或改變怠速轉(zhuǎn)速。

除以上控制裝置外,發(fā)動機部分利用電子技術(shù)的還有:發(fā)動機輸出、冷卻風(fēng)扇、發(fā)動機排量、節(jié)氣門正時、二次空氣噴射、發(fā)動機增壓、油汽蒸發(fā)、燒室的容積、壓縮比等。

3.2 底盤綜合控制系統(tǒng)

(1)電控自動變速器(ECAT):ECAT可以根據(jù)發(fā)動機的載荷、轉(zhuǎn)速、車速、制動器工作狀態(tài)及駕駛員所控制的各種參數(shù),經(jīng)過計算機的計算、判斷后自動地改變變速桿的位置,從而實現(xiàn)變速器換擋的最佳控制,即可得到最佳擋位和最佳換擋時間。它的優(yōu)點是加速性能好、靈敏度高、傳動效率高、低油耗、換檔舒適性好、行駛平穩(wěn)性好、變速器使用壽命長、能準確地反映行駛負荷和道路條件等。采用電子技術(shù)特別是微電子技術(shù)控制變速系統(tǒng),已經(jīng)成為當(dāng)前汽車實現(xiàn)自動變速功能的主要方法。

(2)汽車制動防抱死裝置(ABS)與驅(qū)動防滑系統(tǒng)(ASR):ABS的基本功能就是可感知制動輪每一瞬時的運動狀態(tài),并根據(jù)其運動狀態(tài)相應(yīng)地調(diào)節(jié)制動器制動力矩的大小以避免出現(xiàn)車輪的抱死現(xiàn)象,因而是一個閉環(huán)制動系統(tǒng)。它是電子控制技術(shù)在汽車上最有突出成就的一項應(yīng)用?？墒沟闷囋谥苿訒r維持方向穩(wěn)定性和縮短制動距離,有效地提高了行車的安全性。

ASR是在ABS的基礎(chǔ)上擴充,其可以通過減少節(jié)氣門開度來降低發(fā)動機功率或者由制動器控制車輪打滑來達到對汽車牽引力的控制,從而提高其安全性,維持汽車行駛的方向穩(wěn)定性。

(3)電子轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)(EPS):EPS是通過轉(zhuǎn)矩(轉(zhuǎn)向)傳感器會感知轉(zhuǎn)向盤的力矩和擬轉(zhuǎn)動的方向,這些信號會通過數(shù)據(jù)總線發(fā)給電控單元,電控單元會根據(jù)傳動力矩、擬轉(zhuǎn)的方向等數(shù)據(jù)信號,向電動機控制器發(fā)出動作指令,電動機就會根據(jù)具體的需要輸出相應(yīng)大小的轉(zhuǎn)動力矩,從而產(chǎn)生了助力轉(zhuǎn)向。該系統(tǒng)具有轉(zhuǎn)向輕便和響應(yīng)性好等優(yōu)點,增加了汽車低速時的機動性以及調(diào)整行駛時的穩(wěn)定性,已經(jīng)在汽車上廣泛使用。

(4)電控懸掛(TEMS):該系統(tǒng)能根據(jù)不同的路面狀況,控制車輛高度,調(diào)整懸掛的阻尼特性及彈性剛度,改善車輛行駛的穩(wěn)定性、操縱性和乘坐舒適性。

(5)巡行控制系統(tǒng)(CCS):該系統(tǒng)又稱恒速行駛系統(tǒng)。汽車在長途行駛時,打開該系統(tǒng)的自動操縱開關(guān)后,恒速行駛裝置將根據(jù)行駛阻力自動增減節(jié)氣門開度,使汽車行駛速度保持一定。該系統(tǒng)可以減輕駕駛員長途駕駛之疲勞,給駕駛帶來了很大的方便,同時也可以得到較好的燃油經(jīng)濟性。

3.3 行駛安全系統(tǒng)

(1)安全氣囊(SRS):該系統(tǒng)是國內(nèi)外汽車上一種常見的被動安全裝置。在車輛相撞時,通過傳感器和微處理器判斷和傳遞信號,氣體發(fā)生器根據(jù)信號指示產(chǎn)生點火動作,使氣囊中的滲氮物迅速分解,產(chǎn)生大量氣體,充滿氣囊。氣囊的作用是在駕駛員與方向盤之間、前座乘員與儀表板間形成一個緩沖軟墊,避免硬性撞擊而受傷。此裝置一定要與安全帶配合使用,才能使駕駛員在重大事故時得到最好的保護。

(2)碰撞警示和預(yù)防系統(tǒng)(CWAS):該系統(tǒng)有多種形式,當(dāng)汽車碰撞事故臨近時,如兩車的距離小到安全距離、汽車倒車時后方有障礙物等情況時,計算機會采集到準確的信息,以實現(xiàn)汽車自動判斷和自動制動,從而以最大可能地降低碰撞時的車速,減少對碰撞中乘員的傷害風(fēng)險。同時,計算機系統(tǒng)還可解讀所有信息,遇見可能出現(xiàn)的交通情況,并作出相應(yīng)的反應(yīng),通過鈴聲、可視圖標和座位震動等方式提醒駕駛者。

(3)自適應(yīng)前照燈系統(tǒng)(AFS):該系統(tǒng)可在前照燈照明范圍內(nèi),根據(jù)車身的動態(tài)變化、轉(zhuǎn)向機構(gòu)的動作特性等綜合因素進行計算和判斷,從而判定汽車當(dāng)前的行駛狀態(tài)并對前照燈近光進行相應(yīng)的調(diào)整。它能夠有效地降低駕駛者在夜晚彎路上行車的疲勞程度,使駕駛者能夠看清轉(zhuǎn)彎處的實際路況,使駕駛者能夠擁有充分的時間進行轉(zhuǎn)向操縱和應(yīng)付緊急情況,從而明顯提高夜晚彎路上行車的安全性。

(4)汽車夜視系統(tǒng)(N VS):該系統(tǒng)是通過紅外技術(shù),以傳感器來探測前方物體熱量,然后將其集中到一個可以通過各種紅外線波長的探測器,被探測器的紅外線敏感元件吸收,而后將輻射依次變換為電信號和數(shù)字信號,再通過眼前顯示(HUD)或車內(nèi)顯示屏將圖像顯示給駕駛者。該系統(tǒng)可很好的延伸駕駛員的視力范圍,使其視力范圍達到近光燈照射距離的3到5倍,從而可大大提高行駛的安全性。

(5)安全帶控制系統(tǒng):該系統(tǒng)在汽車發(fā)生任何撞擊的情況下,可瞬間束緊安全帶。有的汽車上只有當(dāng)計算機確認駕駛員和乘客安全帶使用正確無誤時,發(fā)動機才能被起動。

除以上控制系統(tǒng)外,行駛安全部分還開發(fā)了疲勞監(jiān)視系統(tǒng)、自動雨刷系統(tǒng)、智能性型后視系統(tǒng)、輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)及自動調(diào)節(jié)座椅等系統(tǒng)。

3.4 信息通訊系統(tǒng)

(1)定位導(dǎo)航系統(tǒng):導(dǎo)航系統(tǒng)的功能包括推算航跡、地圖匹配和GPS(全球定位系統(tǒng))接收等。其在汽車應(yīng)用后,可通過航跡推算,獲得汽車的相對位置和方向;可由地圖匹配,根據(jù)汽車所行駛過的道路,在地圖上進行定位;也可通過GPS,使用經(jīng)緯度確定具體的位置信息。這實質(zhì)上也是汽車行駛向智能化發(fā)展的方向,再進一步就可成為無人駕駛汽車。

(2)語音系統(tǒng)(VS):該系統(tǒng)包括語音報警和語音控制兩類。語音報警是在汽車出現(xiàn)不正常情況,如汽車車門、油量、制動系統(tǒng)等出現(xiàn)異常情況時,計算機經(jīng)過邏輯判斷后輸出信息至揚聲器或警示器報警。語音控制是用駕駛員的聲音來指揮和控制汽車的某個部件、設(shè)備進行動作。

(3)信息通訊系統(tǒng):該系統(tǒng)是通過微處理機處理發(fā)動機的工況和其它信息參數(shù),根據(jù)駕駛員的需要,輸出顯示對駕駛員擁有的信息;同時,該系統(tǒng)還可通過衛(wèi)星、電話網(wǎng)和各交通工具的連線,實現(xiàn)車與車之間、車與飛機之間等電話通信,及還可實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信息交換,圖像傳輸?shù)取?/p>

綜上所述,當(dāng)前電子控制技術(shù)已廣泛應(yīng)用于汽車中,且隨著集成控制技術(shù)、計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展,使得汽車電子控制系統(tǒng)的集成化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化成為了汽車技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。

參考文獻

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