電子技術在汽車發(fā)動機、底盤上的應用現狀

張帥

【摘 要】本論文主要介紹了電子技術在汽車發(fā)動機、底盤方面的應用及發(fā)展趨勢，指出電子技術已經滲入到汽車的各個部分，汽車正朝著更加智能、安全、環(huán)保的方向發(fā)展。

【關鍵詞】汽車；電子技術；應用；發(fā)動機；底盤

中圖分類號： U463.6 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）31-0052-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.31.024

【Abstract】This paper introduces electronic technology application in automobile engine， chassis， and pointed out that electronic technologies are fully penetrate into the cars engine and chassis parts， the car is moving in a more intelligent， safe， environmentally friendly direction.

【Key words】Cars； Electronics； Engines； Chassis

0 引言

在現代汽車上，電子技術的應用越來越廣泛，今天的汽車已經進入了電腦控制的時代。電子技術和計算機技術的發(fā)展為汽車技術性能的提高，經濟性和舒適性的改善，乃至對減少汽車廢氣污染都創(chuàng)造了良好的條件。汽車電子化被認為是汽車技術發(fā)展進程中的一次革命，汽車電子化的程度被看作是衡量現代汽車水平的重要標志，是用來開發(fā)新車型，改進汽車性能最重要的技術措措施[1]。平均每輛車上電子裝置在整個汽車制造成本中所占的比例逐步提高。目前電子技術的已經在汽車發(fā)動、機底盤上面的到了廣泛應用。

1 電子技術在發(fā)動機上的應用

1.1 缸內直噴技術

缸內直噴技術是由柴油發(fā)動機發(fā)展而來的一項技術，它將噴油器直接置于每個氣缸內，通過一個由凸輪軸驅動的高壓油泵可將油壓提高至100bar提供給噴油器，發(fā)動機電腦根據各種信息控制各電磁噴油器在恰當的時刻以一定方式噴出一定量的汽油，這種結構可以有效改善發(fā)動機的動力性、經濟性和排放性。而傳統(tǒng)汽油機是將噴油器安裝在各個進氣管末端，形成的混合氣容易受到進氣流和進氣門開閉的影響，因而使發(fā)動的性能降低。缸內直噴技術是解決這一問題有效措施，它代表了傳統(tǒng)燃油發(fā)動機的發(fā)展方向。

該技術采用了兩種不同的燃燒方式：分層燃燒和均質燃燒。分層燃燒是當發(fā)動機處于低速及中小負荷時，進氣量較小，此時利用活塞頭部做成的特殊形狀在接近壓縮終了時在火花塞附近形成渦流，此時噴油器噴出的少量汽油在渦流的作用下在火花塞附近形成較濃混合氣以利點燃，在其他區(qū)域形成很稀的混合氣，整個燃燒室內可形成空燃比在25-50的稀混合氣。這種利用分層燃燒最終實現稀薄燃燒的方式可以有效改善燃油經濟性和排放性。

均質燃燒是當發(fā)動機處于高速大負荷時，此時節(jié)氣門開度較大，沖進的大量空氣將較多的汽油混合均勻，可以滿足高速大負荷時對混合氣的要求。發(fā)動機電腦能夠始終根據發(fā)動機的工況噴出相應的汽油以實現不同的燃燒方式[2]。

1.2 電子控制的冷卻系統(tǒng)

傳統(tǒng)發(fā)動機采用的節(jié)溫器是由內部石蠟感受冷卻水溫度的變化而產生熱脹冷縮來控制閥門的開閉，而電子節(jié)溫器由受發(fā)動機電腦控制的電熱絲對石蠟加熱來控制節(jié)溫器閥門開度。

當發(fā)動機溫度較低時，ECU控制節(jié)溫器關閉讓發(fā)動機盡快進入到正常工作溫度，當發(fā)動機處于中等負荷時，隨著溫度逐漸升高，ECU使節(jié)溫器閥門逐漸打開，直到溫度達到一定值時，使之完全打開以利散熱。此種方式使發(fā)動機始終處于最佳溫度從而提高發(fā)動機的燃油經濟性和降低污染物的排放。

1.3 可變進氣管技術

該系統(tǒng)使發(fā)動機在不同負荷下，ECU通過控制真空電磁閥來控制動力閥的開閉來改變進氣流量，從而改變發(fā)動機的輸出轉矩與動力。

當發(fā)動機小負荷運行時，ECU根據發(fā)動機轉速、水溫、空氣流量等信號使真空電磁閥打開，在真空作用下控制動力閥關閉，氣流通道截面變小，發(fā)動機處于小輸出轉矩與小功率狀態(tài)，發(fā)動機處于大負荷工況時，ECU控制電磁閥使動力閥打開，氣流通道截面變大，發(fā)動機處于大輸出轉矩與大功率狀態(tài)[3]。

1.4 可變氣門升程和可變配氣相位技術

該技術常見的有兩種形式，一種以本田發(fā)動機為代表（VTEC技術）的氣門可變升程技術，該發(fā)動機在進氣凸輪軸和對應的搖臂上制有特殊結構，當發(fā)動機處于低速小負荷狀態(tài)下，在ECU控制下該特殊機構用升程較小的凸輪驅動氣門，使各缸以一進兩排的狀態(tài)運行使發(fā)動機保持穩(wěn)定。當發(fā)動機處于高速大負荷工況，發(fā)動機ECU控制該特殊機構用升程較大的凸輪驅動進氣門，此時發(fā)動機各缸以雙進雙排的方式工作，較大量的混合氣滿足了汽車對動力性的要求。

另一種以豐田和大眾車廣泛采用的可變配氣相位技術（VVTI）為代表，發(fā)動機運轉中ECU通過控制執(zhí)行器改變凸輪軸的相對位置，使凸輪軸相對于曲軸超前或滯后轉過一個角度實現進氣門或者排氣門打開或者關閉持續(xù)時間延長，最終可以使各缸進氣更充分，排氣更徹底，發(fā)動機從而提高了功率和扭矩，降低了油耗和排放。

除以上控制裝置外，發(fā)動機部分利用電子技術的還有：微機控制的點火系統(tǒng)、可變氣門控制技術、二次空氣噴射、發(fā)動機增壓、怠速控制等。

2 電子技術在底盤上的應用

2.1 主動巡航系統(tǒng)（ACC）

該系統(tǒng)是在傳統(tǒng)巡航控制系統(tǒng)（CCS）基礎上發(fā)展起來的，ACC系統(tǒng)不僅具備傳統(tǒng)巡航控制系統(tǒng)自動控制車速的功能，同時還有設定與前方車輛距離的功能。當車輛以設定車速在高速道路行駛時，裝有ACC系統(tǒng)的車輛依據車輛前部的車距傳感器（雷達）不斷掃描與前車的距離，如果檢測到與前方車輛距離小于設定車距，ACC系統(tǒng)通過與防抱死制動系統(tǒng)和發(fā)動機控制系統(tǒng)協(xié)調，對車輛施加一定的制動力并降低發(fā)動機功率來實現減速，當ACC系統(tǒng)電腦檢測到與前車距離繼續(xù)減少時將通過聲光報警的方式提醒駕駛員施加主動制動。當與前車距離逐漸拉大達到安全距離以后，ACC系統(tǒng)電腦利用車速傳感器的信號逐漸恢復設定車速。

2.2 智能停車輔助系統(tǒng)

基于超聲波技術的智能駐車輔助系統(tǒng)可以在幾十秒秒內自動將車指引至停車位，使得在城市中的駕駛變得更安全、更舒適；司機通過一個單獨的按鍵激活該系統(tǒng)并以適當的速度沿街邊行駛，再根據汽車的長度對街道兩旁進行觀察以尋找合適的停車位；一旦確定停車位，駕駛員就可以停止駕駛并將擋位撥到倒車檔，從而激活自動指引系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠自動轉動方向盤幫助司機經過理想的路線倒著停車。在前后方超聲波停車輔助傳感器的協(xié)助下，該系統(tǒng)自動完成停車空間的測量和方向盤的轉動。而駕駛員仍然要負責汽車自動引導其自身至停車位的時侯加速和剎車。通過剎車或僅僅通過手動操作方向盤就可以隨時停止該系統(tǒng)的工作。

2.3 雙離合自動變速器

該技術最先應用在大眾車型上，雙離合自動變速器是在手動變速器的基礎上發(fā)展起來的技術，它使得手動變速器具備了自動換擋的功能，而與手動變速器所不同的是，雙離合自動變速器的兩幅離合器與二根輸入軸相連，換擋和離合操作都是通過一集成電子和液壓元件的機械電子模塊來實現，此種模式下的換擋通常由擋位和離合執(zhí)行器實現。兩幅離合器各自與不同的輸入軸相連。離合器1通過實心軸與擋位1、3、5奇數檔相連，離合器2則通過空心軸與擋位2、4、6偶數檔和R擋相連。換擋時，若果所掛為1檔，此時2檔齒輪也為結合狀態(tài)，但由于一檔對應離合器處于結合，而二檔離合器處于分離狀態(tài)，傳遞動力為一檔動力，隨后以當離合器分離，與此同時二檔離合器逐漸結合，即可在無動力中斷的情況下換成二檔，該技術可以保證變速器在換擋時平順無頓挫感，同時提高汽車的燃油經濟性[4]。

2.4 電子機械式駐車制動

該系統(tǒng)有離合器位置傳感器、Auto Hold開關、駐車制動開關、ABS控制單元、電子機械式駐車制動控制單元、左右后輪駐車制動電機、報警燈等組成。該系統(tǒng)能使汽車在駐車時只需輕輕按下駐車按鈕即可，起步時可自動解除駐車制動，省去了車輛起步時手剎、加速踏板和離合器踏板的復雜配合，當按下Auto Hold 開關時，只要汽車停下該系統(tǒng)即可自動駐車停穩(wěn)，起步時可自動解除。同時，當按下Auto Hold開關后該系統(tǒng)還以用于動態(tài)緊急制動，提高制動系統(tǒng)安全系。同時電子駐車制動只有在點火開關打開情況下才可以被釋放（兒童保護功能），相對于傳統(tǒng)駐車制動系統(tǒng)，該系統(tǒng)有舒適與方便、節(jié)約車內空間、簡化裝配過程、提高安全性、還可以進行自診斷等優(yōu)點。

此外在底盤上的電控裝置還有電控懸架系統(tǒng)、ABS防抱死系統(tǒng)、ASR防滑轉系統(tǒng)、電控懸架系統(tǒng)、電子控制的動力轉向系統(tǒng)、胎壓報警系統(tǒng)等。

3 結論

汽車經過100多年的發(fā)展，發(fā)動機和底盤方面在機械結構方面已經非常成熟，通過改進機械結構來提高汽車綜合性能已經越來越困難，而電子技術在發(fā)動機和底盤的大量應用為改善汽車綜合性能開辟了道路。值得注意的是，隨著車載網絡系統(tǒng)的發(fā)展與技術日漸成熟，以及線控技術在汽車上的廣泛應用使得發(fā)動機和底盤的聯系越發(fā)緊密，發(fā)動機和底盤系統(tǒng)協(xié)調工作，汽車的性能也更加得以優(yōu)化。

【參考文獻】

[1]別輝，過學訊.現代電子技術在汽車上的全面應用[J].北京汽車2006（4）.

[2]王紹銧.汽油發(fā)動機電子控制技術跟蹤[C].2008中國汽車工程學會年會論文集，2008.

[3]夏令偉.汽車電控發(fā)動機構造與維修[M].北京：人民交通出版社，2009.

[4]牛銘奎.雙離合器式的自動變速器開發(fā)與研究[D].長春：吉林大學，2003.