汽车电子技术的应用与发展

1汽车电子技术的应用与发展摘要：本文探讨了汽车电子技术的应用于发展，阐述了重要汽车电子控制技术的工作原理，并分析了汽车电子技术发展的前景。论文首先论述了电子控制技术在汽车发动机、汽车底盘上的应用，探讨了已经在发达国家运用的一些先进的汽车电子控制技术，并系统了解了汽车发动机上诸如电子点火系统（EIS）、电控喷油系统（EFI）、怠速控制（ISC）以及EGR控制技术的应用，以及汽车底盘上汽车制动防抱死系统（ABS）、汽车驱动防滑系统（ASR）以及电动助力转向系统（EPS）等成熟电子控制技术的应用，从中把握先进技术与传统技术的优缺点，通过对当今世界的先进技术进行简单介绍，进而对我国乃至世界汽车工业汽车技术当今的发展方向及未来的发展趋势做出预测。针对目前汽车电子控制技术发展情况，本文对汽车电子控制技术的未来做了积极展望：汽车电子控制技术在动力性、经济性和安全性的将会得到长足的发展，不断地改善汽车行驶的稳定性和舒适性仍是汽车电控技术的努力方向。关键词：汽车电子控制技术汽车发动机汽车底盘应用发展趋势2TheApplicationandDevelopmentofAutomotiveElectronicsTechnologyAbstract:Thisarticleanalyzesthedevelopmentoftheapplicationofelectronictechnologyinautomobile,andtheworkingprincipleoftheimportantpartofthetechnologyofautomotiveelectroniccontrolareanalyzedatlength,withthetrendofthedevelopmentoftheautomobileelectronictechnologyprospected.Theelectroniccontroltechnologyintheengineandtheautomobilechassisareintroduced.Andthendiscussestheapplicationofsomeadvancedtechnologyoftheautomotiveelectroniccontrolwhichhasbeenusedinthedevelopedcountries,suchastheimplicationoftheElectronicIgnitionSystem(EIS),ElectronicFuelInjectionSystem(EFI),IdleSpeedControl(ISC),EGRcontroltechnology,Anti-lockBrakingSystem(ABS),AccelerationSlipRegulation(ASR),ElectricPowerSteeringsystem(EPS)andothermatureelectroniccontroltechnology.TelltheadvantagesofadvancedtechnologyfromthedisadvantagesofthetraditionaltechniquesandmakeaforecastofthedirectionofthecarindustryinthedevelopmentoftheautomotiveelectroniccontroltechnologyintheChinaandeventheworld.Accordingtothepresentdevelopmentsituationofthetechnologyoftheautomotiveelectroniccontrol,thispaperkeepsapositiveoutlookofthefutureoftheautomotiveelectroniccontroltechnology:thetechnologyoftheautomotiveelectroniccontrolinpower,economyandsafetywillbeconstantlyimproved.Whilethedevelopmentinthestabilityofthevehicleandcomfortisstilltherightdirectionofautomobileelectronic-controlledtechnical.Keywords:thetechnologyofautomotiveelectroniccontrol;automobileengine;automobilechassis;implication;thetrendofdevelopment3引言汽车自发明以来就给人们的工作和生活带来极大的便利，随着不同时期人们不同的要求，汽车技术也在发生着翻天覆地的变化。尤其是进入21世纪以来，世界掀起了新的制造业革命，节能、环保与安全成为新的主题，大量的新技术也陆续应用到汽车上，使汽车更具现代化与智能化，汽车在极大限度降低对人类负面影响的同时更好地满足人们的需求。如今的汽车上都是动辄数百个电子元件，数以捆计的汽车线路控制着汽车多个部门的协调工作，汽车电子技术已经全面覆盖汽车行业。如今的汽车先进的技术都与电子技术挂钩：如电喷发动机、电动车窗、电动座椅、电控车身稳定系统、电子显示屏及电控悬架等。汽车大都配备了一个电脑—ECU来调节整个汽车的运行，汽车电子技术已经成了汽车技术进步的最大源泉。专家预测未来3～5年内汽车上装用的电子装置成本将占汽车整车成本的25%以上，汽车将由单纯的机械产品向高级的机电一体化产品方向发展，成为所谓的“电子汽车”。传统的汽车电路主要是能量的转换，当代的电子技术主要在于汽车整体的控制。在未来，随着电子技术、计算机技术和信息技术的深入研究，汽车电子控制技术仍将迅猛的发展，尤其在控制精度、控制范围、智能化和网络化等多方面会有较大突破。汽车电子控制技术已成为衡量现代汽车发展水平的重要标志。4第1章汽车电子技术的发展概述随着不同时期不同时代主题的要求，汽车技术也随之发生着翻天覆地的变化，尤其是近几年以来，节能、环保与安全成为全球的新的话题，大量的新型电子控制技术也很快的应用到汽车上，汽车正逐步的智能化和高效化。1.1汽车电子技术现状汽车电子产品主要分为两类：一类是汽车电子控制装置，包括发动机、底盘、车身电子控制；另外一类则是是车载汽车电子装置，包括汽车信息系统、导航系统、汽车音响及电视娱乐系统、车载通信系统、上网设备等。网络在汽车应用中不但增加了许多功能，而且还大大增加了可靠性。为适应汽车网络控制的需要，更好地在各控制系统之间完成交流信息、协调控制、共享资源及标准化与通用化。大量数据的快速交换、可靠性及实用性是对汽车电子网络系统的要求。1.2发动机总成上主要的电子技术运用以前的点火系统是利用电磁感应原理，把来自蓄电池的12V的低电压，经过点火线圈和由凸轮轴驱动的断电器转变为15～20KV的高压电，再由分电器按一定规律送入各缸的火花塞，火花塞为可燃混合气提供足够能量火花，点燃混合气使之燃烧做功。一次电流受到断电器的触点所允许电流的限制，火花塞能量提高不大，而且触点极易被烧蚀，触点间的电压也受积碳和污染影响很大。为了改善电火花性能，提高点火时间的控制精度及可靠性，普通电子点火系统、微机控制点火系统和无分电器电子点火系统应运而生。电控喷油系统则通过微机电子技术对系统实行很多参数控制，使燃油喷射适时、适量的供油。通过传感器检测发动机进气量、发动机转速及曲轴转角等信号，电子控制单元根据发动机运行工况计算出每循环的基本供油量，同时通过节气门位置、冷却水温度、空气温度和氧含量等发动机运行工况参数，对供油量进行修正，再转换为喷油时间并放大输出，实现对喷油器的喷油量的控制，从而使发动机始终具有一个最佳的空燃比。据研究数据表明，电控燃油喷射系统可使发动机的功率提高10%，在耗油量相同的情况下扭矩可增大20%，0～100km/h加速时间减少7%，油耗降低10%；尤其是废气排量可降低34%～50%，系统采用闭环控制并加装三元催化器，排放量可下降73%。5在排气系统中，应用的废气再循环（EGR）就是引出一部分排出的废气（10%～20%）通过进气管与新鲜空气混合后再度进入气缸参与燃烧，实现废气再循环，破坏有害气体（Nox）高温富氧的生成条件，从而减少NOx的生成，有利于环保。1.3汽车底盘上的主要的电子技术运用汽车安全性和舒适性一直就是人们关注的话题，目前，在汽车舒适和安全保护领域出现了大量的新技术，这在汽车底盘上有很好的体现。现在经常提到的车辆防抱死制动控制系统（ABS）主要是改善汽车制动时的方向稳定性，以保证汽车在制动过程中获得最大附着系数，从而减小制动距离，大大增加了汽车安全系数。近年来合动力学控制发展的ABS结是以滑移率为控制目标的ABS，它是以连续量控制形式，使制动过程中保持最佳的、稳定的滑移率，理论上是一种很理想的安全控制系统。汽车驱动防滑系统（ASR）技术其实是ABS的延伸和拓展，ASR系统能够提高汽车的牵引性、驱动性、稳定性及舒适性。汽车驱动防滑系统的作用主要是维持汽车行驶方向时的稳定性，并尽可能利用车轮路面间的纵向附着力，以提供最大的驱动力。它的两个显著的优点是：第一，当驾驶员在光滑路面上加大油门时，车轮会滑转，此时ASR能够通过施加制动力或者减少发动机功率输出方式使车轮的滑转率控制在最佳范围内，从而获得良好的加速性能；第二，可减小轮胎的磨损，延长其寿命。这是通过“制动力控制”、“发动机调速控制”、“光滑路面状况显示控制”、“轴荷转移控制”等来实现的。ASR已成功应用到汽车上，取得了明显的效果。由于驱动防滑系统总是和防抱死制动系统结合在一起使用，常称之为ABS/ASR系统。除了上述介绍外，还有电动助力转向系统（EPS）等技术已经运用比较成熟。现代汽车电子技术的应用不仅提高了汽车的动力性、经济性和安全性，还改善了汽车行驶的稳定性和舒适性，推动了汽车产业的发展。如今，汽车电子化程度显然已成为衡量当今汽车性能高低的直接指标。6第2章汽车发动机电子控制系统随着环保、节能的观念深入人心和电子新技术的快速发展，新技术很快应用到了汽车上，发动机上的电子控制技术应用更是首当其冲。电子点火系统代替了传统的触电式的点火系统，在改善电火花性能，提高点火时间的控制精度及可靠性方面有了很大的提高。而电子燃油喷射系统能够通过电子控制单元根据发动机运行工况计算出每循环的基本供油量，同时，通过发动机运行的工况参数对喷油量进行修正，因此，能够使发动机始终控制在最佳空燃比。此外还有，EGR技术、怠速控制技术等电子控制技术逐渐应用并得到了广泛的普及，智能可变气门正时技术等技术正在逐步推广。2.1点火系统点火系统在汽油机中具有十分重要的作用。点火能量必须足够高，如果点火能量较低，就有可能不能点燃缸内的混合气，因此，汽油也无法正常运行。点火时刻更为关键，因为它是影响汽油机性能的最重要的参数之一，点火过早或者过迟都会直接影响到汽油机的经济性和动力性。所以，对应于给定汽油机的运行工况都存在着一个最佳点火提前角。通过试验获取汽油机的最佳点火提前角变化规律，并控制汽油机尽量按最佳点火提前角的变化规律来点火始终是我们所追求的目标之一。2.1.1传统点火系统2.1.1.1传统触电式电子点火系统的工作原理传统触点式点火系统由电源（发电机、蓄电池）、点火开关、断电装置、点火线圈、分电器、高压导线、火花塞等组成。触点闭合时，点火线圈内一次侧绕组（约200～300匝粗导线）电流接通；触点断开时，一次侧绕组电流被切断。这样就引起点火线圈铁心中磁通量发生变化，从而在二次侧绕组（15000～23300匝细导线）中感应出很高的电动势。与断电装置凸轮同轴旋转的分电器中的分电头恰好与对应于某一气缸的侧电极对准。通过高压导线，高电压被引至该缸火花塞，使其两极间间隙被击穿，产生电火花。分电器轴每转一转，各缸按点火顺序轮流点火一次。发动机工作时，上述过程不断地重