时间:2023-09-27 09:28:30
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关键词:汽车;电子控制;电气系统
汽车电气设备汽车应用上的发展经过了大约100多年的历史。从20世纪初磁电机应用到汽车的电点火上,经过了感应线圈点火装置、照明装置、起动机、交流电动机等一系列电气装置的研发应用,汽车电气与电子控制系统逐渐走向成熟。随着计算机技术及电子信息技术的迅猛发展,电子功率开关技术、先进的控制策略、总线技术及智能电器技术在汽车电气与电子控制系统应用越来越广泛,使得汽车的电气装置更加安全可靠,电气系统更加稳定。大多数汽车制造商都在对当前的技术进行不断的改进,电子控制技术将被应用到汽车更多的领域。在不久的将来,汽车电子控制系统主要的变化是将12V系统改为42V系统,这将为其他系统的发展打开希望之门。42V系统对汽车的主要改变是使汽车可以采用更多的线控系统,远程信息处理也将进一步发展。
1 概述
汽车上许多复杂的电子控制系统都可以从输入和输出进行分析。将电子控制单元作为系统的控制元件,考虑其输入和输出,是对系统进行分析通常使用的方法。
汽车的电气系统可以分为开环控制系统和闭环控制系统。开环控制系统是一个只要给定输入就可以得到需要的输出的系统。例如汽车的前照灯就是一个开环控制系统,在给定输入、开关接通的情况下,得到需要的输出-前照灯被点亮。要确定一个系统是否为开环控制系统,只要看该系统工作时是否需要反馈,如果不需要反馈,即为开环控制系统。存在反馈的系统为闭环控制系统。反馈的作用是如果输出结果偏出希望值时,可以对其进行矫正。汽车的自动温度控制系统就是一个闭环控制系统,车内的温度由暖风加热器的输出决定,暖风加热器的开关取决于来自汽车乘坐舱内温度传感器的信号。反馈来自系统的输出,即温度信号,该信号也作为系统的输入信号。
根据汽车不同功能系统的划分,汽车的电气与电子控制系统包括充电系统、起动系统、点火系统、电气控制燃油喷射系统、发动机管理系统、照明系统、空调系统、底盘电子控制系统及舒适性与安全系统等。
充电系统内的主要部件是交流发电机,在许多现代汽车上,除了与其相连的导线外,交流发电机是充电系统唯一的部件。充电系统必须满足能提供所有负载所需要的电流、在所有工况下都能提供恒定的电压、具有较高的功率重量比及维护需求少等要求。
起动系统需要满足的要求是使用寿命长、勿需维护、可随时工作、能经受启动应力及震动等方面的影响、结构紧凑及重量轻等。设计起动系统需要考虑的问题:起动机位置的确定需要考虑蓄电池的位置,根据汽车不同的用途,需要对起动机采取不一样的密封措施。
点火系统的基本功能是在接近压缩行程上止点时,在气缸内产生电火花,点燃压缩的可燃性混合气。点火系统的工作原理是在点火线圈中的一个绕组中反复通电、断电,在另一个绕组中感应出高电压。点火系统的设计要考虑的因素:燃烧室的结构、空燃比、发动机的转速范围、发动机的负荷、发动机的用途及排放法规等。
发动机管理系统包括点火与燃油组合管理系统、废气排放控制及车辆控制系统等。涉及到的控制方式包括闭环控制、爆燃控制及怠速控制。综合控制系统采用一个或多个控制单元(ECU),这些ECU之间通过控制器局域网(CAN)数据总线能够互相通信,采用集中控制的方式控制每个单元中作到它的最佳状态。实现全面的集中控制的优点可以使车载诊断(OBD)扩展到整车,节省修理时间和运行费用。随着科技的发展,人工智能和神经网络也应用到发电机管理系统中。
底盘电子控制系统包括防抱死制动器、牵引力控制、自动变速器、电气控制动力转向、电气控制防滑差速器及制动辅助系统等。防抱死控制系统就是在汽车制动过程中,当车轮滑移率低于稳定界限时,又自动增加制动压力,以增大车轮制动器制动力,从而增大车轮滑移率。保证汽车的制动方向稳定性,防止产生侧滑和跑偏。牵引力控制系统的作用是保持操作的稳定性,减轻横摆力矩的影响、在所有转速下提供最佳驱动力及减轻驾驶员劳动程度。自动变速器的主要作用是降低燃油消耗、提高变速器使用寿命及可靠性。
2 先进技术在汽车电子控制系统的应用
2.1 电子功率开关在电气系统的应用
电子功率开关器件包括晶闸管、大功率晶体管、功率场效应管、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)等器件。可以根据不同的工作参数和用途区分不同的器件及规格型号。在汽车电子控制系统的应用中,需要考虑电子功率器件的极限参数、工作参数、控制方式及性能特点等综合目标。目前的电子半导体器件朝集成化方向发展,一般一个电子半导体模块是把两个或者两个以上的电力电子功率开关器件及需要的辅助电路集成在一起。这种集成模块化电子功率器件大大提高了电力电子装置的可靠性和效率,减小了电力电子装置的体积和重量,使得综合性能指标得到进一步的提高和完善。
电子功率开关器件是汽车电子控制系统中不可缺少的重要部件。开关器件的作用主要是用来控制汽车的各种电气设备,这就需要开关器件达到安全、可靠、耐用及便于操纵的性能要求。随着电子功率开关器件集成化程度的发展,混合封装形式的智能电力电子功率模块(IPEM)应用越来越广泛,它的性能优势主要体现在技术性和经济性方面。
2.2 总线技术在电气系统的应用
随着电子控制系统的数量的持续增加,传统的线路传输系统已不能满足信号传输的要求。现代总线技术包括CAN总线技术、LIN总线技术、MOST总线技术及FlexRay总线技术,其中CAN总线技术在汽车电子控制系统中应用最为广泛。
针对不同总线技术的特点,汽车制造商根据所需连接的电子控制单元的不同而选择合适的总线技术。一般控制器局域网络(CAN)总线技术多用于传动系统和制动系统控制单元的连接。由于局域互联网络(LIN)总线技术适用在通信不太密集的情况,所以这种总线技术一般应用在汽车的控制车镜和车窗升降装置上。MOST总线技术多用于汽车的多媒体娱乐系统,除此之外的控制系统的连接可以用FlexRay总线技术作为补充。
2.3 智能电器在电气系统中的应用
随着数字技术的发展,未来汽车电子控制系统的智能化器件的基本特征就是数字化通信功能。汽车智能电器的应用包括汽车智能传感器、智能执行器及数字信号传输技术等。
一般由转换器、信号调理、模数转换、微处理器、通讯控制器和存储器等组成的智能传感器在电气系统应用越来越广泛。它可以完成采集量的数字方式的传输、提高传感器的线性度和准确度、调整传感器的零点及适用范围等。智能传感器也可以检测和传输模拟量。
智能执行器在原有的执行装置上增添了自我控制和自我调节等复杂的功能。其中代表性的包括智能雨刮器、智能轮胎及智能汽车前照灯等装置。
3 结束语
文章针对汽车电气与电子控制系统的组成和原理做了详细阐述,介绍了几种先进技术在汽车电子控制系统中的应用。随着电动汽车及新能源汽车的发展,汽车电气电子控制系统越来越复杂化,智能化,集成化。
参考文献
[1]甘光武.汽车发动机电控系统的独特特点[J].科学大众(科学教育),2014.
[2]李鲲.基于建构主义的AJR发动机电控电路图教学实践[J].科教文汇(中旬刊),2009.
[3]陈国安,张卫东.重型商用车应对国Ⅳ排放标准的技术[J].黄冈职业技术学院学报,2009.
1.1创新汽车制动系统的研究
汽车制动系统性能好坏直接影响汽车行驶安全性和停车可靠性,多数汽车机械故障导致的事故是由制动系统引起的。据汽车安全性研究相关资料,如今众多交通事故中,由于制基于自动控制系统的汽车电子技术分析文/田荣随着科学技术的不断进步,电子电工工业技术不断更新,汽车行业高速发展,自动化、智能化的不断革新,这给汽车电子中的自动控制领域带来新的挑战和机遇。如何让人们更好地掌握汽车电子、电工技术,以便适应日新月异的发展需要。本文主要结合汽车电子的现状和当前汽车电子发展所存在的问题,阐述了自动控制系统对汽车电子技术的机遇与发展。。摘要动系统故障导致的高达45%。为了保证行车安全、停车可靠,对汽车制动系的工作靠可性问题的研究已成为汽车行业研究的重要课题之一。制动系统的作用主要是使行驶中的汽车按照驾驶员的要求进行强制减速甚至停车,使已停驶的汽车在各种道路条件下稳定驻车,使下坡行驶的汽车速度保持稳定,在汽车领域内,一切都是以安全为前提,在此基础之上,对自动控制技术加以研究,能够在科学上加强安全性。
1.2汽车电子中的电子元件开发
汽车电子技术涉及到许多电子元件,每一个元件都有其相应的用处,有的甚至有着至关重要的作用,如何确保每一个电子元件都能够应用到位,如何开发创新新的电子元件,是汽车电子中的必修课。所谓的汽车电子一般是指车体汽车电子控制装置和车载汽车电子控制装置。车体汽车电子控制装置,包括发动机控制系统、底盘控制系统和车身电子控制系统(车身电子ECU)。汽车电子最重要的作用是提高汽车的安全性、舒适性、经济性和娱乐性。用传感器、微处理器MPU、执行器、数十甚至上百个电子元器件及其零部件组成的电控系统。由于汽车上的电子元器件的装置数量的急剧增多,为了减少连接导线的数量和重量,网络、总线技术在此期间有了很大的发展。总线技术是将各种汽车电子装置连接成为一个网络,通过数据总线发送和接收信息。电子装置除了独立完成各自的控制功能外,还可以为其它控制装置提供数据服务。由于使用了网络化的设计,简化了布线,减少了电气节点的数量和导线的用量,使装配工作更为简化,同时也增加了信息传送的可靠性。通过数据总线可以访问任何一个电子控制装置,读取故障码对其进行故障诊断,使整车维修工作变得更为简单。
1.3发动机系统的改善
目前汽车发动机主流是汽油发动机,对于环境污染严重的今天来说,汽油发动机可以说是罪魁祸首,只有在抛弃汽油发动机的提前下,对发动机系统的进行创新和技术开发,才能让汽车电子的发展显得更加有意义。天然气汽车逐渐得到了普遍的认同与应用,作为一种新型的能源汽车,发动机燃料主要采用压缩天然气。从某种程度上来讲,与一般的汽油发动机对比,一定限度地降低了碳氢以及一氧化碳的排放量。立足于柴油发动机,天然气发动机几乎没有排放任何颗粒物。目前,天然气发动机主要存在两种形式:一是由汽油机改装成双用燃料发动机,二是由柴油机改装成单燃料发动机。由此可知,当进气道处要实施天然气喷射时,将会存在诸多的问题,主要表现在四个方面:第一,降低了发动机充气效率;第二,平均有效压力出现降低;第三,动力性出现下降;第四,排放性能与原车水平保持一致。因此,必须要充分发挥天然气能源优势,不断完善稀燃技术、缸内直接喷射技术以及电控多点顺序喷射技术等新型的发动机控制技术,改善压缩天然气发动机的性能。
1.4利用计算机多媒体进行技术创新
计算机多媒体技术的运用已经应用在各个领域内,如3DMAX软件的运用,能够实现各种模型的创立,能够直观的反应于现实中,把相关图片、数据图以及视频分析穿自动控制系统的开发中。汽车电子技术的研究在许多人开来是非常专业化的领域,导致其局限性,其实不然。在信息化的今天,任何知识都可以通过上网和网上媒体进行快速了解,通过网络,能够把无法形象讲述该专业领域内汽车器件结构的安装、线路的走向清晰地呈现出来,对汽车电子技术的发展有着重要作用。
二、结语
汽车电子技术的应用给汽车发展带来了极大的支持,通过运用这些技术使得汽车在控制精度上得到了极大程度的提升,同时也扩充了控制范围,让汽车整体上得到了极大程度的优化。另外依托于汽车电子技术从一定程度上降低了油耗与污染排放,无论是在安全性上还是使用舒适性方面使汽车都发生了一个较大的改观。在节油过程中主要是配合计算机对控制参数进行采样并根据数据反馈进行相关处理来控制汽车执行机构,这不仅可以优化汽车工作状态,同时可促进其节油。通过利用传感器对发动机空燃比进行控制,配合废气循环装置在节油的基础上可大幅度降低氮氧化合物使空气污染得以控制。另外通过汽车电子技术让汽车的整体安全性得到改观。交通事故的发生是由客观因素与主观因素共同导致,电子设备的添入可强化提醒功能与警示功能,并通过ABS及安全设备等让汽车所出现的意外风险得到控制,让驾驶人的安全得以提升。汽车电子技术对汽车而言所带来的优化是全面性的,使得汽车得到了综合性完善,并成为了汽车发展的重要标志。
2自动控制系统相关汽车电子技术讨论
(一)发动机系统
当下大多数汽车都是采用汽油发动机,这带来了巨大的环境污染。在环境问题日趋重视的背景下使得新能源发动机愈来愈受到重视。而汽车电子技术则为新能源发动机的应用提供了有力的技术支持。在新能源发动机当中天然气发动机倍受瞩目,而要让天然气发动机得以正常工作就必须控制发动机充气效率并保持有效工作压力使其动力性得以维持,那么这就需要对气缸喷射以及电控多点顺序喷射进行完善,而汽车电子技术为这些控制技术带来了支持让天然气发动机系统的性能并不逊色于汽油发动机。
(二)电子元件开发
对于汽车而言各类电子元件在某些模块及环节上起到了至关重要的作用,同样汽车电子技术也涉及到多种电子元件。在现代汽车功能性不断扩充的过程中使得电子元件的数量逐渐提升,这就涉及到了大量连接导线,使得汽车结构复杂程度进一步加大。而网络技术与总线技术对上述情况带来了优化措施,可将汽车电子设备融合成一个综合性网络并利用总线对数据进行采集及反馈。电子装置除了可实现自控外,同时可给予其他装置相关的数据服务。依托于网络化设计让布线得到了有效简化,使得电气节点与导线均得到了优化,降低了汽车结构的复杂性并使得数据传输的稳定性更为稳妥。经由数据总线可对汽车电子装置进行有效控制,一旦出现故障时也可获取故障信息并对故障因素及位置进行准确判断,以此来降低维修工作的困难程度。
(三)制动系统完善
对于汽车来说制动系统直接关系到汽车的安全性与可靠性,某些情况下汽车出现机械故障正是由于制动系统所导致的。汽车电子技术使得制动系统得到了完善,系统可匹配驾驶人员的指令达到强制降速或停止的目的。电子技术的智能性让制动系统的稳定性与适用性得到了保证,为乘驾者的行车安全带来了保障。
(四)变速系统
电控自动变速器可结合发动机载荷、转速及车速情况等对变速杆位置进行动态性调控,使得变速其换挡处于最佳位置,即可获取最优换挡时间以理想挡位。这使得汽车的加速性能得到了大幅度提升并提高了灵敏度,可将车辆负荷即驾车环境等确切地反映出来。电子气动换挡替代了原本机械换挡的作用使得汽车操纵变得更为简便,让汽车的安全性及行驶动力有所保证。
3结语
关键词:电子技术;控制;应用;分类
中图分类号:TB 文献标识码:A文章编号:16723198(2012)10019702
1 引言
随着社会的发展,人类的汽车和环保提出了更高的要求性能。传统的机械设备一直未能解决有关车辆功能的某些问题,需要,因此,将逐步取代由现代汽车电子控制技术,电子技术和车辆集成。电子控制技术已被广泛应用于汽车的各个方面的使用,它不仅可以提高汽车的动力,经济和安全,提高了驾驶的稳定性和舒适性,促进汽车产业的发展,也为电子产品开发广阔的市场。在现代汽车电子控制技术的发展,汽车电子的速度加快,进一步启动和振兴汽车产业的一个重要手段。
2 现代汽车电子控制技术的应用
随着汽车电子控制技术在汽车电子控制装置与竞争系统的开发,发展。更常见的,成熟的汽车电子控制系统的主发动机的电子控制,底盘控制,车身电子控制和信息传输。
2.1 汽车底盘电子控制
汽车底盘包括防抱死制动控制系统(ABS),防滑控制(ASR),电子控制,电子控制自动变速箱(ECT),电子控制动力转向,电子可调悬架,四轮转向(4WS)控制,巡航控制的(CCS)系统。
(1)驱动防滑控制(ASR) 和防抱死制动控制(ABS)。
ASR和ABS的所有重要的汽车安全装置,ASR的是要保持的附加条件,充分发挥的电子控制单元的驱动力,是控制的发动机扭矩和汽车的制动系统和控制等措施驾驶汽车的启动和加速力,以减少轮胎与路面的附着力,防止过度的权力,并导致转动的车轮打滑,并保持最佳的动力,以提高汽车的方向稳定性和可操作性的动力。ABS可以防止汽车制动时车轮抱死,从而有效地避免容易发生意外,因为从车轮抱死。使充分利用轮胎与路面之间的最大附着力,大大提高了车辆制动,以防止制动打滑,漂移和其他公害,缩短制动距离的方向稳定性和可操作性,使制动性能充分发挥。
(2)自动电子控制变速器(ECT)。
自动电子控制的变速器是节气门开度和车速,节气门开度传感器和速度传感器,通过ECT?ECU及时将改造成电信号的电子控制单元ECU的输入信号,按照转变的时间表和移位特性输出信号的电磁阀,电磁阀控制液压回路,从而准确地控制汽车的传动比,以获得最佳的换挡时间和最好的摊位。具有油耗低,精度高,功率传输效率,汽车行使平稳,与传统的传输相比,延长了使用寿命,并提高换档舒适的特点。
(3)电子控制动力转向。
电子控制助力转向系统的方向盘转向力施加需要的基础上转向角,扭矩,车速传感器,自动控制,使汽车停止或低速,转动方向盘,需要增加力量,即下不同的驾驶条件,以达到最佳值在方向盘上所需的力。所有的电子控制动力转向系统提供阻尼力矩和调整扭矩,以获得最佳转向积极的特点,并显着提高车辆的稳定性。此外,电子控制动力转向系统也可以获取最佳的转向力特性,以提高转向响应特性。
(4)悬架系统控制。
悬挂系统可以根据不同的路况和车辆运行条件,自动控制身体的程度,调整悬挂阻尼和弹性刚度,改善汽车的操纵性,稳定性,乘坐舒适性和乘坐舒适性。应用今天主要是主动悬架和半主动悬架两大类。
2.2 发动机电子控制
发动机电子控制,涵盖电子点火提前控制,电子控制燃油喷射,废气再循环控制系统,怠速控制,爆震控制,以及其他适当的控制和备份系统,自我诊断系统。发动机电子控制,可以最大限度地提高发动机的动力,经济改善发动机的运行,尽可能减少汽车尾气排放的有害物质。发动机电子控制在汽车电子控制技术应用的重要组成部分。
(1)点火时间控制(ESA)。
计算机根据不同的传感器的工作状态信息,及时处理相应的控制信号输出,以控制最佳点火提前角。访问微型计算机控制的点火系统,使控制电源的时间,敲点火提前角控制,以防止和控制,以达到理想的精度。计算机控制点没有点火系统分为了两个大类电器点火系统的一部分。
(2)燃油喷射控制。
喷油控制是电脑控制的发动机所需的燃油量。控制器(ECU)的法官提供来自各种不同的传感器,液压控制喷嘴,准确,快速的燃油喷射发动机进气管,吸入的空气混合进入发动机汽缸的空燃比的信息相结合。今日主要的D型应用,MOTRONIC型应用和L型应用。D型是根据发动机的进气歧管压力和发动机转速计算吸入的空气量,并计算出所需的燃料。其优点是进气阻力,高效率,缺点是精度稍差。MOTRONIC系统是一个汽油喷射和电子点火子系统的集合,该系统是一个很好的实现数字控制,抗干扰性能和控制精度。L型是一种通过空气流量计作为一个控制系统来确定喷油量由发动机吸入的空气量的直接测量。缺点是进气阻力,效率低下,精度高的优点。
(3)排气再循环(EGR)。
废气再循环控制的一部分废气引入进气管与新鲜混合气混合,返回被回收的缸,可根据发动机工况,通过安装在排气管上的进气歧管通道开放EGR阀控制EGR率,以减少废气中的氮氧化物排放。电控EGR阀控制系统和机械类。电子控制不仅结构简单,可以较大的EGR率的控制,它已被广泛应用于现代电子发动机控制系统。机械控制EGR率是小的,自由的控制程度受到限制。
(4)怠速控制(ISC)。
今天的汽油发动机的怠速控制,集中控制系统怠速控制的广泛应用。按照完全由ECU关闭处于闲置状态的区分引擎油门信号和速度信号,然后在目标速度是由ECU根据来自传感器的输入信号确定发动机的实际转速与分析根据旅游价值的比较分析,以确定控制量,驱动信号来驱动执行机构控制的空气量相当于目标速度。这是实现怠速闭环控制发动机转速信号。
3 汽车电子控制技术的分类
(1)动力牵引控制系统。
动态牵引力控制系统是用来产生背后的动力驱动的车辆,将直接驱动车轮扭矩的力量。电力牵引控制系统包括两个大类传输控制系统和发动机控制。发动机控制系统一般分为点火定时控制,燃油喷射控制,怠速控制,发动机爆燃控制和相应的控制。对于汽油发动机的点火定时控制,燃油喷射控制,故障诊断和怠速控制功能,如电子控制系统。通过对这些功能的实现,使汽油发动机在最佳工作状态。汽油发动机控制系统是使用多点喷射(MPI)的燃油喷射控制手段。这是摆在每个气缸的汽油喷油器,喷油器控制注入到每个气缸的燃油量的进气歧管。在工业发达国家几乎所有的新车型,无一例外地使用电子燃油喷射(EFI)技术。柴油发动机,以减少其排气,以减少噪音和振动,发动机电子控制主要集中在喷油时间,喷油量,电热塞和进节流电流控制。柴油机燃油喷射泵控制系统从机械控制成为电子控制的柴油喷射泵控制机制仍然是机械,汽油发动机电子燃油喷射系统,一个重要的区别。
(2)车辆行驶姿态控制。
车辆姿态控制系统是利用电子技术,控制三个基本的赛车运动的运动特点:转弯,停车和驾驶。等车辆姿态控制系统等电子控制系统,它是利用电子技术带来了相当大的改善,车辆姿态控制系统,特别是在行驶的稳定性,驾驶舒适性和车辆行驶灵敏度明显,可分为:驾驶系统控制,防抱死制动控制系统,控制悬挂系统,轮胎/地面附着力(防滑)控制,四轮转向系统的控制和巡航控制。
(3)车身控制。
所谓的车身控制是更安全,更方便,更舒适的环境,提供驱动程序,可以提高车辆的市场竞争力。车身控制电子控制系统包括以下内容:数字显示仪表,雨刷控制,汽车空调控制,后方障碍物检测,控制灯控制,多通道通信系统,安全系统,电动车窗,门锁控制,电动座椅控制,安全气囊控制和安全带控制。
4 总结
现在在大规模使用一个戏剧性的变化,在未来的汽车结构和性能在各个方向的汽车电子控制技术,必须大大提高了车辆的安全,节能,环保,舒适性能。
参考文献
[1]王遂双.汽车电子控制系统的原理与检修[M].北京:北京理工大学出版社,2004,(8).
关键词:自动控制;电子技术;汽车
0 引言
在电子技术与汽车行业不断发展的过程中,两者出现了交织,从而得到了一类新兴技术即汽车电子技术,这给整个汽车行业的发展带来了一场变革。如今汽车电子化已经被视作为衡量汽车现代化的标准之一。当然汽车电子化经历了一个长时间的过程过度,最初开始于上世纪50年代中叶,主要是通过电子零部件对机械部件进行完善,之后开始对汽车各系统的独立控制部分进行开发,由电子设备解决了部分机械设备无法解决的难题。在规模化集成电路成熟后以及计算机技术的推动下,电子技术被用于开发汽车整体系统的微机控制。从上世纪90年代至今利用电子技术实现了汽车的智能化控制及网络化控制,在自动驾驶系统、导航等方面取得了巨大的进展。显然汽车电子技术为扩充汽车功能性,提高设备质量带来了强有力的支持,未来将得到更大的发展空间。
1 汽车电子技术的优势
汽车电子技术的应用给汽车发展带来了极大的支持,通过运用这些技术使得汽车在控制精度上得到了极大程度的提升,同时也扩充了控制范围,让汽车整体上得到了极大程度的优化。另外依托于汽车电子技术从一定程度上降低了油耗与污染排放,无论是在安全性上还是使用舒适性方面使汽车都发生了一个较大的改观。在节油过程中主要是配合计算机对控制参数进行采样并根据数据反馈进行相关处理来控制汽车执行机构,这不仅可以优化汽车工作状态,同时可促进其节油。通过利用传感器对发动机空燃比进行控制,配合废气循环装置在节油的基础上可大幅度降低氮氧化合物使空气污染得以控制。另外通过汽车电子技术让汽车的整体安全性得到改观。交通事故的发生是由客观因素与主观因素共同导致,电子设备的添入可强化提醒功能与警示功能,并通过ABS及安全设备等让汽车所出现的意外风险得到控制,让驾驶人的安全得以提升。汽车电子技术对汽车而言所带来的优化是全面性的,使得汽车得到了综合性完善,并成为了汽车发展的重要标志。
2 自动控制系统相关汽车电子技术讨论
(一)发动机系统
当下大多数汽车都是采用汽油发动机,这带来了巨大的环境污染。在环境问题日趋重视的背景下使得新能源发动机愈来愈受到重视。而汽车电子技术则为新能源发动机的应用提供了有力的技术支持。在新能源发动机当中天然气发动机倍受瞩目,而要让天然气发动机得以正常工作就必须控制发动机充气效率并保持有效工作压力使其动力性得以维持,那么这就需要对气缸喷射以及电控多点顺序喷射进行完善,而汽车电子技术为这些控制技术带来了支持让天然气发动机系统的性能并不逊色于汽油发动机。
(二)电子元件开发
对于汽车而言各类电子元件在某些模块及环节上起到了至关重要的作用,同样汽车电子技术也涉及到多种电子元件。在现代汽车功能性不断扩充的过程中使得电子元件的数量逐渐提升,这就涉及到了大量连接导线,使得汽车结构复杂程度进一步加大。而网络技术与总线技术对上述情况带来了优化措施,可将汽车电子设备融合成一个综合性网络并利用总线对数据进行采集及反馈。电子装置除了可实现自控外,同时可给予其他装置相关的数据服务。依托于网络化设计让布线得到了有效简化,使得电气节点与导线均得到了优化,降低了汽车结构的复杂性并使得数据传输的稳定性更为稳妥。经由数据总线可对汽车电子装置进行有效控制,一旦出现故障时也可获取故障信息并对故障因素及位置进行准确判断,以此来降低维修工作的困难程度。
(三)制动系统完善
对于汽车来说制动系统直接关系到汽车的安全性与可靠性,某些情况下汽车出现机械故障正是由于制动系统所导致的。汽车电子技术使得制动系统得到了完善,系统可匹配驾驶人员的指令达到强制降速或停止的目的。电子技术的智能性让制动系统的稳定性与适用性得到了保证,为乘驾者的行车安全带来了保障。
(四)变速系统
电控自动变速器可结合发动机载荷、转速及车速情况等对变速杆位置进行动态性调控,使得变速其换挡处于最佳位置,即可获取最优换挡时间以理想挡位。这使得汽车的加速性能得到了大幅度提升并提高了灵敏度,可将车辆负荷即驾车环境等确切地反映出来。电子气动换挡替代了原本机械换挡的作用使得汽车操纵变得更为简便,让汽车的安全性及行驶动力有所保证。
3 结语
汽车电子技术让现代汽车业逐渐朝着智能化、自动化方向所发展,当然这也是未来汽车行业必然性的趋势。在汽车电子技术的推广下让汽车安全、舒适度、操作便捷性等都有了一定幅度的提升,特别是对新能源汽车提供了实现方案,让汽车对环境的亲和性得到了改善。汽车电子技术推动了整个汽车行业的发展,为汽车整体稳定性带来了有力的技术支持。
【关键词】 汽车电子控制技术;理论教学;实践教学
汽车电子控制技术是一门专业课,它既有一定的理论性,又有很强的实践性,是汽车类专业很重要的课程。该课程以传感器、电子控制器和执行器为主要控制对象,向学生讲授电子控制装置的基本结构、工作原理和故障诊断。由于电子控制技术涉及面广、控制设备种类繁多、功能各异,学生平时接触较少或者根本没有接触过,因此普遍感觉深奥难懂,容易产生畏难、抵触的情绪,如何上好这门课程呢?针对这种情况,本文对汽车电子控制课的教学作些探讨[1]。
老师教和学生学这种教学模式早已成为教师的教学习惯。而当今教育对学生素质提出更高的要求,其中最重要的一条就是增强学生动手实践能力,适应社会对汽车人才的要求。因此要做到这一点,就要在理论教学和实践教学方面进行改革。在理论教学方面主要通过激励、启发、提问等方式来培养学生学习的兴趣、利用多媒体提高教学的生动性、实物现场教学提高学生的认知能力。实践教学方面可通过实验教学和实践性教学培养学生的动手能力和解决问题的能力。[2]
一、理论教学
目前理论课教学在实际教学中普遍令人不满意,学生学习积极性不高,认真听课的学生不多,在课堂上能完全听懂的学生少之又少。因此必须改进教学方式,提高理论教学效果[3,4]。
1、培养学生学习兴趣
学生学习兴趣的高低和老师的课堂教学艺术是分不开的。课堂教学中多采用激励、启发、提问等方式来培养学生学习的兴趣,提高教学质量。激励手段在教与学的过程中有其无法替代的功能,特别是在汽车电子控制的教学过程中,激励手段的运用,会收到意想不到的效果。学生的心理因素受到激励,可使学生产生极大的求知欲,充分发挥学生的主观能动性,快速提高学习效果。启发是学生间的一种互动教学方式,是教学方法改革的方向之一。提问可以加深学生对重点内容的理解,全面掌握知识点。
课堂教学中要努力营造一个好的学习环境,经常找一些我们实际生活中的例子来证明书本中的理论,使学生产生求知欲,调动其学习的积极性。比如,在发动机怠速控制教学过程中,在讲到怠速电动机正反转控制线路时,引导学生回忆乘坐电梯的情景:电梯有向上运动的过程,也有向下运动的过程,在上下两种状态的变化过程中有停止过程,这就是利用电动机正反转控制的。这样一来,同学们就开始扩展思维,兴趣也产生了,课堂上的死理论就变活了。以此来活跃课堂气氛,激发学习兴趣,引发求知欲望,实现教学目标。
2、利用多媒体教学
因为多媒体具有图、文、声并茂甚至有活动影像这样的特点,具有许多对于教育、教学过程来说是特别宝贵的特性与功能,这些特性与功能是其他媒体(例如幻灯、投影、电影、录音、录像、电视等)所不具备或是不完全具备的。充分发挥多媒体教学的优势,对于培养学生的创造思维,具有重要作用。对于《汽车电子控制技术》课程来说,许多汽车电子控制系统,例如发动机控制系统、防抱死ABS系统、空调系统、安全气囊系统等,单靠语言描述是很难讲清楚的,但是通过多媒体课件图文并茂的立体图、结构示意图、 动画等来表达汽车电子控制系统的结构、组成及工作原理,使教学的内容直观、清晰、易于学生理解,这样学生既能增强感性认识,又能对课堂讲解的内容进行补充和加深理解,还能节约老师板书的时间,大大增加课堂信息量,提高教学的效率[5]。
3、实物现场教学
汽车电子控制技术中某些系统的内容,语言描述不易讲清楚,利用多媒体技术制作的动画,也不能够随意的看到各个方位的情况,这时,可以将教学过程转移到实验室现场,利用实际的汽车实物进行讲解和操作,这样学生的学习兴趣较高,讲解也比较容易,直接指下实物的安装位置或演示一下其工作过程,就可以让学生明白,教学效果很好。
二、实践教学
实践教学和理论教学是相辅相成的,二者缺一不可。理论教学是实践教学的基础,实践教学是理论教学的深化。利用实践课进一步提高学生的学习兴趣,是教好汽车电子控制技术的重要手段,也是培养学生综合能力的最佳途径。主要通过加强实验教学、采用项目教学法、加强实践性教学来实现[6,7]。
1、实验教学
实验教学主要是让学生掌握汽车电子控制系统的结构和故障诊断维修。在进入实验前,应对学生进行全面知识教育与故障检修规程的训练,让学生养成良好的用电习惯,引导他们了解可能发生事故的过程。在接触实际汽车电控线路时,学生看见错综复杂的线路容易灰心丧气,常感到“心有余而力不足”。尤其是一些女生缺乏单独操作能力,过分的安全需要使女生在解决实际问题的技能方面与男生相比显得“先天不足”。培养学生面对困难不畏惧,强化心理素质的训练是实验教学成功的前提条件。
学生的认识是从简单到复杂逐步深化的渐进过程,对于汽车电子线路,应首先化整为零,逐步加深难度,进行综合练习。同时,要肯定成绩,鼓励学生大胆动手,化消极因素为积极因素,变被动为主动,使学生树立战胜困难、战胜自我的信心。从学生的实际出发,既考虑大部分学生的情况,又顾及个别学生的特点,在教学中正确灵活地运用教学方法,以阶段测验为主,重复多次训练,引导学生掌握正确的故障检测方法。
2、采用项目教学法
项目教学法在调动学习积极性和主动性方面有较好的效果。项目教学法注重学生的主体性和主动性,使学生在实际动手中学习知识、 积累经验。通过项目驱动,使学生学会查询资料,尝试失败,积淀经验。项目教学有利于学生对知识的理解、 记忆和应用。通过项目的实现,可以增强学生的成就感,提高学习的主动性,而且在工作态度、 自学能力、 团队精神方面也有积极的导向作用。现代汽车的电子技术日新月异,所以在该课程中应用项目教学法是比较合适的,可以培养学生的自学能力、 创新能力和思维方式[8],在本校的教学中,利用实验室现有的实验条件,采用的教学项目有汽车发动机汽车故障诊断与排除、 汽车空调系统、 变速器的拆装与检测、 汽车四轮定位等。这些项目要求学生将理论教学中学到的基础知识,在实际动手操作中进一步巩固,并提高了动手操作能力。以汽车空调系统为例说明项目教学法的具体运用。
(1)明确项目任务。根据前期对汽车修理厂和4S店的调查,汽车空调系统维修工作主要是更换制冷剂、就车维修、部件检测和故障的诊断与排除等。在实际教学中,考虑到工作顺序,结合学生的认知规律和教学要求,设立项目与工作流程。(2)制定计划。由学生和老师共同制定项目工作计划,确定工作步骤和程序。在本课程前学生已掌握和了解了空调系统制冷系统、加热系统、电子控制单元的基本原理,教师通过对工作任务的引领,充分描述该任务,逐步引入已学课程知识,减少学生的困惑。同时考虑工作过程的知识和必要的技能目标,又要考虑在完成此项工作任务中体现的方法能力和社会能力。(3)实施计划。这是实质性阶段,根据项目中的具体问题,确定学生在小组中的分工及小组成员的合作形式,按照已确立的工作步骤和程序开展工作。在确定好各自项目任务后,就如何进行空调系统的认识、工作原理的掌握,为什么需要对空调系统进行基础检查,各总成部件如何检修,如何对空调系统进行诊断和维修,直至故障排除呢?教学要从简单到复杂,把课堂上所学知道逐步应用到各自的项目上来。这样让学生掌握好每一个知识点,完成每一个小小的任务,最后就如建高楼一样,把所学知识点串起来,学生就可以完成以前想象中不能完成的任务。(4)评价和总结。项目的完成过程中要适时的做相应的总结,项目完成后要有明确的评价方案,对学生的项目做出合理评价,在此采用教师评价、自我评价、小组评价相结合的方法,在课堂上利用学生做的结果对学生的学习和练习做出客观评价,让每个学生都能体验到成功的乐趣。采用这种项目教学法,既解决了实际问题,又可让学生掌握新的知识。
3、实践性教学
加强实践教学是学生学好这门课程的重要手段之一。现在企业对人才素质需求趋向应用型、实干型、复合型,这种人才表现为淡化文化、精化理论、强化技能;要求基础知识扎实,技术理论先进,操作技能规范、熟练;动手能力强,解决实际问题强。针对这种要求,首先老师可组织学生到有关工厂参观,进行现场教学。其次,老师应鼓励学生参加社会实践,到生产实际中锻炼。使学生树立实践第一的观点,学习工人师傅吃苦耐劳的精神,培养学生热爱劳动、热爱汽车电子行业的精神,更加明确今后的学习态度和方向。从生产实际中发现问题,解决问题,总结实践心得,提高自身素质,达到企业的用人标准。
三、结语
根据汽车电子控制技术课程的特点,提出了在理论教学中通过提高学生学习兴趣、采用多媒体技术、实物现场教学等教学改革思路。在实践教学方面,提出加强实验教学,采用项目教学法和加强实践教学环节提高学生的实践能力和解决问题的能力。教学有法,但无定法。关键是要正确处理好教与学、理论与实践、知识与能力、课堂教学与实习教学间的关系,做到以学生为中心,以能力为本位,以激励赏识为手段,探索出适合学生实际的教学方法。应用这些教学方法的结果表明,教学效果良好。
【注 释】
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【关键词】新能源汽车 电子控制 关键性技术 研究
在1970年代,全球石油危机爆发后,欧美跨国汽车公司就开始对新能源汽车进行了探索和研究。在国内,从“八五”开始到“十五”,三个五年之间对于新能源汽车也加大了研究和生产力度,然而却没能完全将科学研究成果转化为实物,产业化项目数量极少。随着能源危机的日益严峻,传统的石化能源日益减少,环境污染问题严重,新能源的开发工作日益受到关注。新能源汽车以节能和减排为核心目标,具有高能源利用效率以及环保的特点,这也使其成为了汽车发展的一个新方向。对于新能源汽车而言,电子控制技术是其性能以及使用质量的关键因素,因此加大对汽车电子控制单元的研究,也是推动新能源汽车发展的一条有效途径。
一、新能源汽车的发展
在我国,新能源汽车的开发和探索深受国家政府关注。早在1995年国家便开始研究蓄电池新能源汽车,并经过探索,累积了大量的经验,取得了不错的成果。对于蓄电池新能源汽车的研究和开发,最早是由中国远望集团以及清华大学等单位发起的。到了“十五”,国家将新能源汽车纳入重大科技项目中,激励了更多人对新能源汽车的研究。纯新能源汽车开始生产,并得到了应用;混合动力汽车产品实现产业化;燃料电池汽车的发展具备国际水平。“十一五”的时候,由于国家政策的实施,新能源汽车发展加快。到了08年的5月份,“十城千辆”计划提出后,新能源汽车开始进行生产和运行。
二、新能源汽车电子控制的关键性技术
对于新能源汽车而言,电子控制单元的性能与汽车的安全性、可靠性、能源利用率以及控制策略等都有着密不可分的关系。由此可见,对于新能源汽车而言,电子控制单元的开发和研制具有十分重要的价值和意义。
对于新能源汽车而言,电子控制单位是其核心,在结构上主要包括了能源再生制动以及能源管理系统等一系列的子系统。每个子系统在结构上,主要包括了控制策略系统、电控系统、传感器、信号处理系统、指示电路以及诊断电路等。对于不同新能源汽车而言,其电子控制单元存在差异性,然而整体上,其电子控制单元的主要构件还是包括了几个核心元件,即能源再生制动系统、电机控制系统、动力总控系统、电动助力转向系统以及能源管理系统。
对于能量管理系统而言,其主要构件包括了功率限制单元、充放电控制单元以及功率分配单元等。在原理上,主要对电子控制单元中数据采集电路收集的电池状态信息等进行处理,从而生成相关的指令,并将其发送至功能模块。能量管理系统的主要作用是对汽车蓄电池的工作进行维持,使其处于最佳运行状态。另外,其通过对各个子系统运行信息采集,对子系统的运行情况进行了监控,并结合实际情况对系统的充电进行控制,同时还能够显示剩余能量。由此可见,对于能量管理系统而言,其在数据采集模块上要求具备较好的可靠性和安全性,从而实现电池的无损充电和充放电监控,有利于保证电池的正常运行。
对于传统的汽车制动,主要通过摩擦降低汽车动能,从而控制汽车的速度,结合能量守恒定律,降低的动能主要转化为热能。汽车的制动主要利用牵引电机到发电机的转化,实现对电机的拖动,实现对汽车速度的控制,降低的动能主要转化为电能进行储存。在新能源汽车的开发过程中,再生制动能源回馈系统是开发内容之一,其研究需要结合汽车的动力学、电机特点以及电池安全性等因素。
在电机驱动控制系统上,主要构件包括了电机、数字控制器、传感器以及电力电子变流器等。新能源汽车的电机驱动系统中,目前主要采用开关磁阻电机、感应电机以及永磁同步电机。在控制原理上,主要包括了电枢电压控制法、直流电机励磁控制法等。
对于电动助力转向系统而言,结构上主要包括了电机、传感器以及电控单元等。电动助力转向系统电控单位通过对转向盘的相关指标进行检测,包括力矩、转动角度以及车速等,从而对电机运行方向以及电流进行调整,并对电机发送相关的指令。然后再结合减速器以及离合器对转向系统补充动力,有利于助力转向的控制。电机助力转向系统在开发工作上以研制出低成本高性能的传感器以及助理电机为主。
动力总成控制系统主要由动力总成控制单元、发动机电控单元、AMT控制器、电机控制器以及动力电池管理系统组成。通过明确电机的输出功率比例,动力总成控制系统能够使汽车性能持续处于最佳状态。
电子控制单元系统的核心主要为工业处理器硬件平台,其具有高性能性,包括了中央处理器、DMA、高速CAN、IAVA/DSP指令加速器、A/D、以太网以及USB等,这些元件的共同结合,能够加强对汽车的控制水平。软件主要引进了开源的嵌入式LINUX实时多任务平台系统。系统开发存在以下几个任务:电磁兼容环境下的硬件设计;软件选择和内核裁减改善;再生制动能源回馈系统的设计;系统通信;自动控制巡航技术的设计。
三、结束语
新能源汽车具有高能源利用率以及环保节能的特点,因此深受世界各国的关注。在新能源汽车的开发上,电子控制单元是其重要核心内容,其性能好坏与汽车的质量和功能存在直接关系,因此在开发工作中还需要加大对电子控制关键技术的研究。
参考文献:
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汽车行业的快速发展,要求其技术手段必须不断创新,才能够满足人们的需要,获得长足的发展和进步。现代化汽车更加注重智能化、自动化发展,四轮转向系统应用电子控制技术后,具有较强的智能化水平,从而保证驾驶过程中,能够对汽车进行较好的控制。
【关键词】汽车电子控制技术 四轮转向系统 4WS系统
交通运输行业的快速发展,促进了汽车行业的迅猛发展,汽车技术水平不断提升,尤其是四轮转向系统的应用,保证了汽车驾驶过程中,可以对汽车进行较好的控制。目前汽车四轮转向系统主要应用了4WS系统,该系统实现了智能化控制,保证汽车在行驶时能够具有较高的安全性。本文分析了4WS系统的结构,并就4WS系统的有效应用展开了分析和论述。
1 汽车四轮转向系统结构及工作原理分析
4WS系统在汽车四轮转向系统中得到了广泛应用,4WS系统是日本NISSAN公司研制的,在对四轮控制中,发挥了重要作用。4WS系统的可靠性较高,并且工作压力大、系统较为可靠,有效地满足了汽车四轮转向系统的应用需要。
1.1 4WS系统组成
4WS系统是基于汽车电子控制技术发展到一定阶段的产物,其采用了电子控制技术和电机助力技术。4WS应用于四轮转向控制当中,结构相对独立,在前后轮转向系统当中,并不存在机械连接,保证系统在工作中,能够具有较强的性能水平。4WS系统由转向机构、传感器、ECU、电动机、减速器等部分组成。电子控制技术在后轮转向中得到应用,可以完成汽车转向操作,满足汽车行驶需要。
1.2 4WS系统工作原理
从上文中4WS系统的组成部分来看,4WS系统发挥功能,需要借助于电子控制技术,并且对传感器进行应用,获取转向信息,利用ECU分析计算,之后将相关命令传递给电动机,电动机对信号进行执行,以完成转向操作。在这一过程中,ECU和传感器之间进行联动,可以对汽车状况进行有效监测,保证汽车转向时,转向角能够符合要求。4WS系统在转向控制过程中,主要有两种转向模式,一种是4WS状态,即车主根据4WS系统反馈的信息,对转向过程中存在的危险进行规避,保证转向安全;另一种是在系统出现故障后,系统处于2WS状态,通过对后轮自动转向装置进行控制,完成转向需要。无论是4WS还是2WS转向,都需要借助于传感器和ECU之间的联动,保证对汽车行驶状况进行把握,以保证汽车转向具有较高的安全性和可靠性。
2 基于汽车电子控制技术的四轮转向系统分析
4WS系统在汽车四轮转向系统中的应用,采用了步进电动机作为转向系统的执行元件,具有较高的动态响应效果,能够提升转向的灵敏性,保证驾驶员转向操作具有较高的稳定性和安全性。4WS系统在应用时,需要对结果框架以及系统内部设计进行把握,保证系统具有较强的刚,能够更好地满足汽车行业发展需要。
2.1 结构框架
四轮转向系统在设计过程中,关键点在于把握其结构设计,能够从整体角度出发,对各个局部进行有效地分析,以保证4WS汽车电控系统功能和作用得以发挥。4WS系统中,传感器以及控制ECU是系统功能得以发挥的关键,在设计过程中,需要选择性能较好的单片机,并且保证指示灯设计合理,能够为汽车驾驶员提供预警,避免转向过程中出现危险。关于4WS系统的结构框架,我们可以从图1中看出。
4WS系统设计需要兼顾4WS模式和2WS模式,保证两种模式在系统应用过程中发挥应有的功能和作用,保证4WS系统具有较高的稳定性。在进行控制核心选择时,利用80C196KB单片机,可以保证系统性能,对获取的信号信息进行有效处置,保证系统功能稳定发挥。
2.2 系统设计
如图2,在进行系统设计过程中,需要考虑到微处理器的设计、电路设计两个方面内容,这两个方面设计合理性,直接影响到了四轮转向系统的功能。
2.2.1 微处理器设计
微处理器是四轮转向系统中的重要组成部分,在利用4WS系统过程中,微处理器性能需要得以保证。微处理器是ECU的核心部门,对大部分输入信号进行处理,工作量较大。微处理器的性能,直接影响到了信号处理效率和质量,对于4WS系统功能有着十分重要的影响。在进行设计过程中,其采取A/D或是D/A的转换模式,能够保证信号进行有效传输。同时,在CPU选择时,可以应用80C196KB单片机,这种单片机具有较好的处理性能。
2.2.2 电路设计
电路设计过程中,需要考虑到信号有效调理,能够保证电路符合系统处理信息需要。4WS系统电路设计以ECU设计为主,ECU是输入信号调理电路的重要组成部分,主要由运算放大器LM2902和阻容元件构成低通滤波器。为了保证电路运行的稳定性,利用电极管D1和D2进行过载保护,当元器件中电流或是电压过大,对电路产生破坏后,可以对故障问题进行较好的解决。同时,电路设计时,需要保证A/D转换器能够对干扰信号进行处理,并通过利用滤波电容,对高频干扰问题进行有效解决。同时,在进行电路设计过程中,需要加强电路与其他系统结构之间的联系,尤其考虑到电路设计与微处理器选择之间的关系,保证CPU和ECU之间发挥联动作用,保证4WS系统具有较强的功能。
2.2.3 抗干扰设计
4WS系统在四轮转向系统中应用,干扰设计问题必须予以考虑。系统工作时,由于受到电源波动以及电磁辐射的影响,可能导致信号传输出现混乱的情况,进而影响到程序正常运转,导致程序出现失控。在这一过程中,为了保证程序运行的稳定性和可靠性,可以利用多级滤波技术对抗电源波动干扰,降低外部电磁辐射的影响,从而保证数据信息更加有效的获取。
3 结束语
4WS系统在汽车四轮转动系统中应用,实现了电子控制技术的有效利用,保证在转向操作时,为驾驶员提供较好的指导,在遇到危险时,能够对{驶员进行预警,避免驾驶员错误操作,给汽车和自身带来危险。因此,汽车行业在发展过程中,要注重对电子控制技术进行应用,使其能够对四轮转向系统进行完善,提升转向系统的性能水平,使其更加稳定、可靠。
参考文献
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[2]张庆永,刘成武,洪亮.基于ADAMS和Matlab的四轮转向汽车控制系统联合仿真研究[J]. 机电技术,2013(01):5-8.
作者简介
张凯(1988-),男,山西省临猗县人。学士学位。现为运城职业技术学院助工。主要研究方向为汽车电子。
【摘要】本文探讨了汽车电子控制技术,对发动机电子控制、底盘电子控制和车身电子控制进行了全面的论述。并从电子控制技术对汽车智能化上的巨大推动、助力汽车自动调速和自动化高速公路建设、为汽车移动化办公提供基础和多通道传输技术的运用等四个方面入手,论述了汽车电子控制技术的发展前景。
【关键词】汽车电子控制技术;地盘电子控制;发动机电子控制;助理汽车自动调速
1.引言
电子技术在汽车中的运用显著提升了汽车的技术性能,为汽车的高效运转提供了技术保障,增加了汽车驾驶过程中的安全系数,为驾驶员提供更加舒适的驾驶环境。同时,在人们更加注重环保的今天,电子技术在汽车中的应用对于降低汽车尾气污染都起到很好的控制作用。经历了六十余年的发展,电子控制技术已经融入到了各种类型的汽车发展之中,并对汽车技术创新、设计创新与外形创新提供了有力的支撑。现在的汽车已经融合了汽车技术和电子技术等多种技术,是各种先进技术的综合产物。从汽车电子控制技术的发展历程来看,其经历了三个阶段,即分立电子元件控制、集成电路控制以及微型计算机控制。表1所示为汽车电子控制技术发展历程。
2.汽车电子控制技术的构成与原理
2.1 发动机的电子控制
2.1.1 电子控制喷油装置
电子控制喷油装置(EFI)能够自动保障发动机的最佳工作状态,在保证发动机功率的同时节省燃油,降低污染。当发动机发动时,电子控制单元(ECU)通过处理传感器传来的的进气温度、工作温度等参数,对喷油量进行调整和正时,保证发动机达到最佳的工作效率,提升其综合性能。
2.1.2 电子打火
电子打火装置(ESA)可以将发动机相关传感器发送的信息进行处理,得出最佳的点火时间,优化点火特性。该装置能够帮助发动机获得良好的点火提前角,以达到节约燃油和减少污染的目的。
2.1.3 废气再循环系统
废气再循环系统的执行元件为数控式EGR,能够对再循环至发动机的废气量进行有效而精准的控制,能够有效降低汽车废气中的氮氧化物,减少环境污染。
2.2 底盘电子控制
2.2.1 微机控制自动变速器
微机控制自动变速系统有很多类型,如电控液力变矩式自动变速器、电控恒速行车系统和电控多级齿轮变速器等。微机控制自动变速器(EC-AT)的输入信号为车速与节流阀开度,其经过微机处理后将结果输送给电磁阀,从而控制油压回路。以油路的通断调节变速阀,从而控制变速。该项技术使得锁止控制不必依赖于油压,确保在所有档位都能实现锁止,并减少锁止冲击,锁止能够精准控制。
2.2.2 防抱死制动系统
电子控制防抱死装置(ABS)设置的目的为实现汽车制动的瞬态控制。汽车在行驶状态,能够在紧急状态下获得车轮的最好制动,确保汽车方向稳定性良好,防止侧滑带来的危险。ABS有三种类型,即车轮减速度控制、车轮滑移率控制,还有就是两者的综合控制。车轮减速度控制的ABS,其由三部分组成:车轮速度传感器、制动压力调节器和电子控制装置。当某个车轮输出抱死信号,车轮速度感受器对电子控制器发出信号。电子控制器对信号作出判断后,对电磁阀发出指令,通过减缓制动力增长的方式阻止车轮抱死的发生。因此,采用ABS能够有效防止抱死的发生,确保了驾驶员对方向盘的有效控制,通过操控方向盘转向,避免与障碍物碰撞。并且电子技术赋予了其对于地面摩擦力最佳控制,有效缩短了制动长度,避免容易引发交通事故的侧滑发生。
2.2.3 电子转向助力系统
方向盘的操纵轻重与行驶条件相关,当处于车速较低以及停车状态下时,方向盘操纵厚重;处于中等速度时,方向盘较为轻快,并随着车速升高而操纵更加轻快。驾驶员在高速行驶时,很容易出现驾驶不稳定的情况;在低速时,也容易出现控制不易的情况。在这种背景之下,动力转向系统出现了,以帮助在不同驾驶条件下获得最佳的方向盘操控力度。若电动转向助力系统发生故障,其自我修正功能将会工作,将电动机输出电流断开,并点亮报警灯以通知驾驶人员。
2.2.4 适时调节自适应悬挂系统
电子控制悬挂系统(TEMS)有空气式与液压式两种。空气式即通过密封在气室中的空气做弹性体,并通过微型计算机对行车条件进行计算,以获取最佳的车辆高度、弹力常数转换和衰减力等。其工作原理为在空气压缩机的帮助下获得压缩空气,压缩空气在空气弹簧与减震器的气室中工作,对车辆高度进行调整。该系统能够帮助驾驶员进行控制,保证行车的稳定性,保证驾驶员的安全,并提供舒适的驾驶环境。
2.2.5 常速巡航自动控制系统
巡航控制系统(CCS)能够在驾驶员没有操纵油门踏板的情况下,保持汽车在驾驶员设定的目标车速上行使。驾驶人员通过选择使用加速、减速、恒速以及恢复原来速度等控制功能,计算机对于接收到的指令进行计算处理,获得最佳效果。若驾驶人员开启恒速控制功能,微机以驾驶人员的设定进行恒速行使控制。在这个过程中,设定速率可能与实际车速有所差异。微机通过单片机进行比较结果的补偿,通过补偿电路对执行部件进行控制信号的输出,执行部件根据指令进行发动机输出功率的变化。
2.3 车身的电子控制
2.3.1 汽车的电子灯光控制系统
常见的有自适应前照灯系统(AFS),通过感受前照灯照明范围内的车身动态,对汽车进行判断以明确其行使状态,并能够对灯光进行有效调节。而且,当会车时,能够对车灯亮度进行调节,开启防眩功能,避免因为灯光引发的交通事故。
2.3.2 安全气囊控制系统
安全气囊控制系统主要由三部分组成,即安全气囊、碰撞传感器与充气元件。若汽车发生激烈碰撞,撞击导致的惯性力会激发传感器,传感器对撞击强度作出判断后向充气元件发出信号。当撞击力度超过预设值,充气元件启动,释放大量气体到气囊中。当乘员在惯性力的作用下撞击气囊,气囊又会吸收冲击,并漏气变软。这种设计是为了缓冲乘员的身体惯性,避免产生硬性伤害。当然,其防护效果也与是否使用安全带有关。从人性化的角度,越来越多的汽车制造商将安全气囊运用到汽车中来。
2.3.3 自动空调控制系统
汽车内自动空调控制系统通过ECU对车内环境进行检测,获取温度、辐射、温差以及发动机冷却水温度信息等,从而对车内温度进行调整,以达到最佳状态,是驾驶员和车内乘员获得良好的乘车体验。于此同时,将相关信息展示到仪表盘,并未驾乘人员所获取。