汽車電子技術(shù)的應(yīng)用進展探討

李修云　龔啟軍

摘要：根據(jù)目前汽車工業(yè)的發(fā)展狀況，探討了電子技術(shù)在汽車中的應(yīng)用進展，包括在發(fā)動機、車身和底盤以及在汽車安全系統(tǒng)方面的應(yīng)用情況，最后對汽車電子的發(fā)展趨勢作了簡要論述。

關(guān)鍵詞：汽車電子技術(shù)；應(yīng)用現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢

汽車工業(yè)作為國家的重要支柱產(chǎn)業(yè)之一，歷來受到各國的重視。隨著電子工業(yè)的不斷發(fā)展，電子技術(shù)在現(xiàn)代汽車上的應(yīng)用越來越廣泛，目前的汽車已經(jīng)逐步進入了電子控制時代。汽車電子化程度高低已經(jīng)成為當今世界衡量汽車先進水平的重要標志。目前，在工業(yè)發(fā)達國家生產(chǎn)的汽車上，每輛車上電子裝置的平均成本已經(jīng)占整車成本的30％~50％。在一些豪華轎車上，電子產(chǎn)品的成本已經(jīng)占整車成本的50％以上。汽車將由單純的機械產(chǎn)品向高級的機電一體化產(chǎn)品方向發(fā)展，成為所謂的“電子汽車”。

一、 汽車電子技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

（1）在發(fā)動機上的應(yīng)用。電子技術(shù)在發(fā)動機上的應(yīng)用，可實現(xiàn)低油耗、低污染，減小動力傳動系統(tǒng)的沖擊，提高汽車的動力性、經(jīng)濟性。例如電子點火裝置(ESA)和電噴控制裝置等。

ESA由計算機、傳感器及其接口、執(zhí)行機構(gòu)等部分構(gòu)成。該裝置可根據(jù)傳感器送來的發(fā)動機各種參數(shù)進行運算、判斷，然后進行點火時刻調(diào)節(jié)以節(jié)約燃料，減少空氣污染。

電噴控制裝置因其性能優(yōu)越而得到日益普及，這種新型燃油噴射裝置可以自動保證發(fā)動機始終工作在最佳狀態(tài)，使其在輸出一定功率的條件下最大限度地節(jié)約燃油和凈化空氣。其工作原理是：在經(jīng)過實驗之后，修正得到發(fā)動機最佳工況時的供油控制規(guī)律，并事先把這些規(guī)律編成程序儲存在車載計算機的存儲器中，當發(fā)動機工作時，計算機根據(jù)各傳感器測得的空氣流量、排氣管中含氧量、進氣溫度、發(fā)動機轉(zhuǎn)速及工作溫度等參數(shù)，按照預(yù)先編好的運算程序進行運算，然后與存儲器中儲存的發(fā)動機最佳工況的參數(shù)進行比較和判斷，再調(diào)整供油量。從而能使發(fā)動機一直處于最優(yōu)工作條件下運行，使發(fā)動機的綜合性能得到提高。

(2)在車身和底盤的應(yīng)用。主要用來提高駕駛的輕便性、行駛的穩(wěn)定性、安全性和舒適性。①電子控制自動變速器（E C A T）。E C AT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。其優(yōu)點是加速性能好、靈敏度高，能準確地反映車輛行駛負荷和道路條件等。傳動系統(tǒng)的電子控制裝置能自動適應(yīng)瞬時工況變化，保持發(fā)動機以盡可能低的轉(zhuǎn)速工作。電子氣動換擋裝置是利用電子裝置取代機械換擋桿及其與變速機構(gòu)間的連接，并通過電磁閥及氣動伺服閥氣缸來執(zhí)行。它不僅可以明顯地簡化汽車操縱而且能實現(xiàn)最佳的行駛動力性和安全性。無級自動變速器則是在個可改變直徑的傳動輪中間套上金屬帶(鏈) 來傳遞扭矩并無級地改變著速比。它通過電磁閥控制主、從動帶輪液壓油缸，推動帶輪從而使錐形傳動輪的外徑大小無級地變化，由此實現(xiàn)變速。其換擋控制能實現(xiàn)車輛行駛最佳經(jīng)濟性和舒適性。②防抱死制動系統(tǒng)（ AB S）。該系統(tǒng)是汽車電子裝置中一種開發(fā)時間最長、推廣應(yīng)用最為迅速的重要的安全性部件。它通過控制防止汽車制動時車輪的抱死來保證車輪與地面之間達到最佳滑動率(5％～20％)，從而使汽車在各種路面上制動時，車輪與地面都能達到縱向的峰值附著系數(shù)和較大的側(cè)向附著系數(shù)，以保證車輛制動時不發(fā)生車輪抱死抱滑、失去轉(zhuǎn)向能力等不安全的工況，提高汽車的操縱穩(wěn)定性和安全性，減小制動距離驅(qū)動防滑系統(tǒng) (ASR) 也稱牽引力控制系統(tǒng)，是防抱死制動系統(tǒng)的完善和補充，它可以防止汽車起動和加速時的驅(qū)動輪打滑，既有助于提高汽車加速時的牽引性能，又能改善其操作穩(wěn)定性。③自適應(yīng)懸架系統(tǒng)(ABC)。自適應(yīng)空氣懸架系統(tǒng)能夠根據(jù)懸架裝置的瞬時負荷自動地適時調(diào)節(jié)懸架空氣彈簧的剛度和減震器的阻尼特性，以適應(yīng)當時的負荷，保持懸架的既定高度，使汽車更加平穩(wěn)地行駛，同時又能確保在汽車以任何速度行駛時對車身高度進行有效的控制，進一步完善懸架裝置間的互相連接，這樣就能夠極大地改進車輛行駛的穩(wěn)定性、操縱性、通過性和乘坐的舒適性。④主動巡航自動控制系統(tǒng)(ACC)。主動式巡航自動控制系統(tǒng)包括雷達傳感器、數(shù)字信號處理器和控制模塊。在車輛高速長途行駛時，它通過自動控制制動和車速來保證一定的車距。系統(tǒng)工作時，根據(jù)駕駛員設(shè)定的希望車速，利用低功率雷達或紅外線來得到前車的確切位置，如果發(fā)現(xiàn)前車減速或監(jiān)測到新目標，系統(tǒng)就會通過發(fā)送執(zhí)行信號給發(fā)動機或制動系統(tǒng)來降低車速；當前方無車時，系統(tǒng)又會通過發(fā)送執(zhí)行信號給發(fā)動機來加速恢復(fù)到設(shè)定的車速，避免了頻繁地取消和設(shè)定巡航控制，營造了一種更為輕松的駕駛氣氛。

(3)在其他部位上的應(yīng)用。隨著世界各大汽車生產(chǎn)廠家對汽車安全問題的高度重視，安全氣囊系統(tǒng)、緊急制動輔助系統(tǒng)、防撞系統(tǒng)、安全帶控制系統(tǒng)、攝像控制技術(shù)等電子新技術(shù)也已得到了大量應(yīng)用。

二、 汽車電子技術(shù)的發(fā)展趨勢

(1)傳感器技術(shù)。由于汽車電子控制系統(tǒng)的多樣化，使其所需要的傳感器種類和數(shù)量不斷增加。為此，研制新型、高精度、高可靠性的傳感器是十分必要的。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，而且還要能對信號作放大和處理。同時，要能自動進行時漂、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。此外還具有結(jié)構(gòu)緊湊、安裝方便的優(yōu)點，從而免受機械特性的影響。

(2)嵌入式技術(shù)。嵌入式技術(shù)的出現(xiàn)給汽車的電子化帶來了革命性的變化，世界汽車工業(yè)的微處理機用量激增，由從前的單一儀器逐步發(fā)展為多用途、智能化儀表，不但可以精確地把汽車上所有的待測量檢測出來，并分別顯示和打印需要的結(jié)果，而且還有運算、判斷、預(yù)測和引導(dǎo)等功能（如：可監(jiān)視汽車各大部件的工作情況，還可以對蓄電池電壓、輪胎氣壓、車速等檢測量的高低限量進行報警）。未來，嵌入式技術(shù)將更廣泛地應(yīng)用于汽車安全環(huán)保、發(fā)動機、傳動系、速度控制和故障診斷中。

(3)智能汽車及智能交通系統(tǒng)（ITS）的研究及應(yīng)用。汽車智能化相關(guān)的技術(shù)問題已受到汽車制造商們的高度重視。其主要技術(shù)“自動駕駛儀” 的構(gòu)想必將依賴于電子技術(shù)實現(xiàn)。智能交通系統(tǒng)的開發(fā)將與電子、GPS等多個交叉學科相結(jié)合，它能根據(jù)駕駛員提供的目標資料，向駕駛員提供距離最短而且能繞開車輛密度相對集中處的最佳行駛路線；它裝有電子地圖可以顯示出前方道路并采用衛(wèi)星導(dǎo)航——從GPS獲取沿途天氣、 車流量、交通事故、交通堵塞等各種情況，自動篩選出最佳行車路線。未來的某天，道路上行駛的將絕大多數(shù)是由計算機控制的智能汽車。

電子技術(shù)在汽車技術(shù)中廣泛應(yīng)用使汽車的控制正在快速地向電氣化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。隨著信息技術(shù)向深度和廣度不斷發(fā)展，未來的汽車必然是融合電子、計算機、通信技術(shù)等最新技術(shù)的“智能汽車”，同時也是環(huán)保型和人性化的“和諧汽車”。

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（重慶工程職業(yè)技術(shù)學院）