浅谈汽车电子控制技术的应用

摘要本文主要从汽车电子控制技术应用的优越性及其应用这两个方面进行阐述。

关键词交通运输 汽车电子控制技术

中图分类号:U463.6 文献标识码:A

1 前言

随着社会的发展,人类对汽车的性能和环保提出了更高的要求。传统的机械装置已经无法解决某些与汽车功能要求有关的问题。近年来,随着电子技术、计算机技术和信息技术的应用,电子控制技术开始广泛应用于汽车的各个方面,其不仅能提高汽车的动力性、经济性和安全性,改善行驶的稳定性和舒适性,推动汽车工业的发展,还在控制精度、范围、适应性、智能化和网络化等多方面有了较大突破,成为衡量现代汽车发展水平的重要标志。因此,本文将重点谈谈汽车电子控制技术的应用。

2 汽车电子控制技术应用的优越性

(1)减少汽车修复时间。汽车运用了电子控制技术,即汽车自身就配备了自诊断系统,当汽车出现故障时,自诊断系统可迅速精确的诊断故障,从而可缩短汽车的修复时间,带来很好的社会效益和经济效益。

(2)节油。由于汽车发动机采用了电子综合优化控制,在汽车行驶的过程中,电子控制系统可对汽车的温度、气体压力、转速、排气成分等进行优化控制,以使汽车在最佳工况下工作,从而达到节油的目的。

(3)减少空气污染。用传感器控制的发动机空燃比闭环控制系统,可以保证空燃比处于理论空燃比附近工作;若加装废气再循环和三元催化净化等装置,不但可以节约燃油,而且废气中碳氢化合物(HC)的体积分数可降低40%,氮氧化合物(NOx)的体积分数可降低60%左右。

(4)减少交通事故。由于电子控制系统中包含防止酒后驾车和驾驶员磕睡的电子装置、电子控制防滑装置、智能驾驶信息系统、汽车主要参数报警装置和安全气囊等,其在汽车安全方面得到应用后,可大大减少交通事故,提高汽车的安全性能。

(5)提高乘坐舒适性。一般情况下,汽车的乘坐舒适性是指乘客对振动的适应程度。在汽车上运用电子控制技术后,其可根据汽车的运行情况和路况适时控制减振器的阻尼等参数,从而提高乘坐舒适性。

3 汽车电子控制技术的应用

3.1 发动机电子控制系统

(1)电控点火装置(ESA):该系统是指根据传感器测得的发动机参数进行运算、判断,然后调节点火时刻,使发动机在各种工况下,可自动获得最佳的点火提前角,使发动机的动力性、经济性、排放行及稳定性均处于最佳。在发动机整个工作过程中,其不仅可提高点火的可靠性,还可有效地减少电能消耗,防止点火线圈烧损。

(2)电控燃油喷射(EFI):EFI是根据各传感器输测得发动机的工作参数,按照在计算机设定的控制程序,通过控制喷油器,精确地控制喷油量,使发动机在各种工况下都能获得精确的空燃比,从而使发动机获得良好的燃料经济性和排放性,也提高了汽车的使用性能。

(3)废气再循环(EGR)控制系统:该系统是目前用于降低废气中氧化氮排放的一种有效措施。其是通过电脑根据发动机进气温度、冷却液温度、EGR阀的位置和空气燃油混合的比例等参数,计算出EGR阀实时最佳控制位置,同时向EGR电磁阀发出调宽式的脉冲指令,令EGR阀的阀门处于最优位置,使发动机燃烧生成的NOx降低到最低限度而又不影响发动机的正常工作和动力性能。

(4)怠速控制(ISC):ISC主要执行元件是怠速控制阀,其是通过怠速控制阀调节空气通道面积以控制进气流量,同时配合喷油量及点火提前角的控制,改变怠速工况燃料消耗所发出的功率,以稳定或改变怠速转速。

除以上控制装置外,发动机部分利用电子技术的还有:发动机输出、冷却风扇、发动机排量、节气门正时、二次空气喷射、发动机增压、油汽蒸发、烧室的容积、压缩比等。

3.2 底盘综合控制系统

(1)电控自动变速器(ECAT):ECAT可以根据发动机的载荷、转速、车速、制动器工作状态及驾驶员所控制的各种参数,经过计算机的计算、判断后自动地改变变速杆的位置,从而实现变速器换挡的最佳控制,即可得到最佳挡位和最佳换挡时间。它的优点是加速性能好、灵敏度高、传动效率高、低油耗、换档舒适性好、行驶平稳性好、变速器使用寿命长、能准确地反映行驶负荷和道路条件等。采用电子技术特别是微电子技术控制变速系统,已经成为当前汽车实现自动变速功能的主要方法。

(2)汽车制动防抱死装置(ABS)与驱动防滑系统(ASR):ABS的基本功能就是可感知制动轮每一瞬时的运动状态,并根据其运动状态相应地调节制动器制动力矩的大小以避免出现车轮的抱死现象,因而是一个闭环制动系统。它是电子控制技术在汽车上最有突出成就的一项应用。可使得汽车在制动时维持方向稳定性和缩短制动距离,有效地提高了行车的安全性。

ASR是在ABS的基础上扩充,其可以通过减少节气门开度来降低发动机功率或者由制动器控制车轮打滑来达到对汽车牵引力的控制,从而提高其安全性,维持汽车行驶的方向稳定性。

(3)电子转向助力系统(EPS):EPS是通过转矩(转向)传感器会感知转向盘的力矩和拟转动的方向,这些信号会通过数据总线发给电控单元,电控单元会根据传动力矩、拟转的方向等数据信号,向电动机控制器发出动作指令,电动机就会根据具体的需要输出相应大小的转动力矩,从而产生了助力转向。该系统具有转向轻便和响应性好等优点,增加了汽车低速时的机动性以及调整行驶时的稳定性,已经在汽车上广泛使用。

(4)电控悬挂(TEMS):该系统能根据不同的路面状况,控制车辆高度,调整悬挂的阻尼特性及弹性刚度,改善车辆行驶的稳定性、操纵性和乘坐舒适性。

(5)巡行控制系统(CCS):该系统又称恒速行驶系统。汽车在长途行驶时,打开该系统的自动操纵开关后,恒速行驶装置将根据行驶阻力自动增减节气门开度,使汽车行驶速度保持一定。该系统可以减轻驾驶员长途驾驶之疲劳,给驾驶带来了很大的方便,同时也可以得到较好的燃油经济性。

3.3 行驶安全系统

(1)安全气囊(SRS):该系统是国内外汽车上一种常见的被动安全装置。在车辆相撞时,通过传感器和微处理器判断和传递信号,气体发生器根据信号指示产生点火动作,使气囊中的渗氮物迅速分解,产生大量气体,充满气囊。气囊的作用是在驾驶员与方向盘之间、前座乘员与仪表板间形成一个缓冲软垫,避免硬性撞击而受伤。此装置一定要与安全带配合使用,才能使驾驶员在重大事故时得到最好的保护。

(2)碰撞警示和预防系统(CWAS):该系统有多种形式,当汽车碰撞事故临近时,如两车的距离小到安全距离、汽车倒车时后方有障碍物等情况时,计算机会采集到准确的信息,以实现汽车自动判断和自动制动,从而以最大可能地降低碰撞时的车速,减少对碰撞中乘员的伤害风险。同时,计算机系统还可解读所有信息,遇见可能出现的交通情况,并作出相应的反应,通过铃声、可视图标和座位震动等方式提醒驾驶者。

(3)自适应前照灯系统(AFS):该系统可在前照灯照明范围内,根据车身的动态变化、转向机构的动作特性等综合因素进行计算和判断,从而判定汽车当前的行驶状态并对前照灯近光进行相应的调整。它能够有效地降低驾驶者在夜晚弯路上行车的疲劳程度,使驾驶者能够看清转弯处的实际路况,使驾驶者能够拥有充分的时间进行转向操纵和应付紧急情况,从而明显提高夜晚弯路上行车的安全性。

(4)汽车夜视系统(N VS):该系统是通过红外技术,以传感器来探测前方物体热量,然后将其集中到一个可以通过各种红外线波长的探测器,被探测器的红外线敏感元件吸收,而后将辐射依次变换为电信号和数字信号,再通过眼前显示(HUD)或车内显示屏将图像显示给驾驶者。该系统可很好的延伸驾驶员的视力范围,使其视力范围达到近光灯照射距离的3到5倍,从而可大大提高行驶的安全性。

(5)安全带控制系统:该系统在汽车发生任何撞击的情况下,可瞬间束紧安全带。有的汽车上只有当计算机确认驾驶员和乘客安全带使用正确无误时,发动机才能被起动。

除以上控制系统外,行驶安全部分还开发了疲劳监视系统、自动雨刷系统、智能性型后视系统、轮胎压力监测系统及自动调节座椅等系统。

3.4 信息通讯系统

(1)定位导航系统:导航系统的功能包括推算航迹、地图匹配和GPS(全球定位系统)接收等。其在汽车应用后,可通过航迹推算,获得汽车的相对位置和方向;可由地图匹配,根据汽车所行驶过的道路,在地图上进行定位;也可通过GPS,使用经纬度确定具体的位置信息。这实质上也是汽车行驶向智能化发展的方向,再进一步就可成为无人驾驶汽车。

(2)语音系统(VS):该系统包括语音报警和语音控制两类。语音报警是在汽车出现不正常情况,如汽车车门、油量、制动系统等出现异常情况时,计算机经过逻辑判断后输出信息至扬声器或警示器报警。语音控制是用驾驶员的声音来指挥和控制汽车的某个部件、设备进行动作。

(3)信息通讯系统:该系统是通过微处理机处理发动机的工况和其它信息参数,根据驾驶员的需要,输出显示对驾驶员拥有的信息;同时,该系统还可通过卫星、电话网和各交通工具的连线,实现车与车之间、车与飞机之间等电话通信,及还可实现网络信息交换,图像传输等。

综上所述,当前电子控制技术已广泛应用于汽车中,且随着集成控制技术、计算机技术和网络技术的不断发展,使得汽车电子控制系统的集成化、智能化和网络化成为了汽车技术发展的必然趋势。

参考文献

[1] 王道峰.汽车电子控制技术的应用[J].决策与信息,财经观察,2008(7).

[2] 仲子平,余文明.现代汽车电子控制技术的应用与发展趋势[J].现代机械,2003(3).

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