提升汽车性能与研究论文

随着汽车行业技术的不断发展，汽车发动机技术也在不断的提高。下面是我为大家精心推荐的汽车发动机技术论文 范文 ，希望能对大家有所帮助。汽车发动机技术论文范文篇一：《试谈汽车发动机的可变气门技术》 摘要：汽车发动机可变气门技术是当今汽车发动机普遍配置的设备系统。该系统可以对发动机凸轮的相位或者气门的升程进行有效的调节，从而使汽车发动机的配气过程得到优化。因为汽车发动机在高转速和低转速状态下，气门的正时角对发动机的经济性以及动力有所影响，从而提高进气量以及扫气效率，如今的汽车发动机普遍应用这项技术。 关键词：汽车发动机;可变气门技术;气门正时技术;气门升程技术;配气过程 在汽车发动机的运行过程中，如果发动机在运行过程中，随着发动机气门数量的增多和发动机转速的提高，气门正时和气门升程不能随之改变，那么当汽车发动机处于转速过低、转速过高或者功率输出的状况下，就很难保证燃油的消耗问题。如果汽车发动机使用的是单个气门，在对燃油供给方进行控制时，对这个问题解决起来就会很难。但是如果换一种方式，如使用“可变性能”对其进行“综合处理”，那么这样的问题就很容易被解决。 1 气门正时技术 气门正时也就是汽车发动机在运转过程中气门打开的时间。其功能是活塞运动到一定位置时，对气门的开启和关闭时间进行控制。一般情况下，发动机进气门的活塞运动程序应当从下向上，当气门开始排气时，气门打开;当活塞到达气门的上止点时，一个排气运动周期完成，气门关闭。这个过程中，因为运动的空气存在惯性，因此需要一定的时间进行反应。进行排气的过程中，为了让更多的空气进入气缸，更多的废气排出气缸，就要在活塞到达之前打开，并且在活塞运动到下止点之下关闭;发动机的排气门运用同样的原理，排气门应该在活塞开始向下运动之前打开，在活塞运动到下止点之后再关闭。在活塞运动的过程中，排气门和进气门可能会在一定的时间范围内同时打开，这叫做气门叠加，在气门叠加现象产生时，曲轴会产生一定角度的转动，这个角度是气门叠加角，图1是汽车发动机气门配气相关结构图。 发动机的转速处于不同状态时，对于气门叠加角的要求也有所不同，在发动机低转速时，其气门叠加角就越小，发送机转速高，所产生的气门叠加角就会越大。如汽车发动机没有运用气门正时技术，这两个要求就很难同时得到满足，传统的汽车发动机工作原理主要是：当汽车发动机处于低速转动状态时，其中凸轮的转速也非常慢，因此气门的进气速度也随之减慢，当气门打开时，需要的时间较长，但是气门的开度很小。如果汽车行驶的速度达到120km/h时，发动机的转速一般为3000～4000rpm，有可能会达到更高水平，此时汽车发动机气门的开启和关闭速度加快，气缸空气进入的速度开始加快，在这一运动过程中，虽然其进气量很大，但是发动机气门的开启时间非常短，这会在一定程度上降低氧气含量，导致燃油燃烧所需氧气不足，从而使燃油燃烧不够充分。因此可以在这样的发动机上引入可变气门技术，这一技术可以有效解决以上提到的问题，从而大大改善发动机的燃油效率。在运行过程中，对凸轮进行改造，并且对相关的传感信号进行充分收集，汽车发动机如果处于转速非常低的情况下，这时发动机中正时技术就可以对其进行很好的控制;当汽车发动机处于高速运转状态时，可以对气门的开度进行较为科学的调整。 2 气门升程技术 气门升程技术指的是对气门开启的开度大小进行控制的技术。当发动机在运行过程中，气门行程较远的情况下，所进气截面的面积就会随之增大，因此对进气产生的阻力会降低，从而使得气缸的进气更加通畅，这样的运行状态比较适合汽车在高速行驶的状态下。如果在汽车行驶速度较慢的情况下，就会导致进气时达不到要求的负压，从而导致汽车处于低速形式的状态下时，产生运转无力或者不够平稳的现象。如果气门很小，汽车发动机在慢速运转过程中，所需的负压会得到满足，保证氧气的充足和燃油的充分燃烧。然而当汽车处于高速行驶的状况下时，空气的流速就会加快，气阻也会增大，这些情况的出现就会导致气门在进气和排气的过程不够畅通。在汽车发动机中运用可变气门技术，就可以对这两方面的问题进行权衡。气门正时技术只能够对汽车发送机中气门开启的时间进行控制，对于气门开启的开度无法控制。因此要在汽车发动机中运用可变气门的升程技术，这样才能进一步提高汽燃油的燃耗效率，提高汽车经济性能。 3 典型的可变气门升程技术控制为主的发动机技术 本田汽车中的“VTEC”系统应用 “VTEC”可以同时对发动机气门开度和气门开启时间进行控制的系统，对“VTEC”进行控制的系统主要是“ECU”，它通过发动机中各个传感器，其中包括气缸进气压力传感器、发动机转速传感器、车辆行驶速度传感器、水温传感器等，根据其产生的信号，进行相应指令的发送，同时可以控制凸轮在特定的范围内运转，以此对气门的开闭时间和开闭开度进行合理控制。一般的汽车发动机中，每个汽缸只配备一个凸轮对其进行驱动，但是本田汽车中VTEC系统发动机内含有两个凸轮对其进行驱动，即中低速、高度运转两个组合，通过对电子系统的运用，使其自行进行操纵，从而达成自动转换目标。本田汽车发动机中利用的VTEC系统，可以同时对发动机的低速运转和高速运转中气门的开闭进行时间和开度的控制，这样就能同时达成汽车的动力性和经济性。 本田“VTEC”与其他汽车发动机不同的地方主要是凸轮和摇臂的数目和控制 方法 。其是世界上第一个能够对气门的开闭时间以及升程两个性能同时控制的气门控制系统。其系统通过计算机对气门的正时和升程进行控制，可以在很大程度上提高汽车燃油效率，本田公司几乎在所有车档中均运用了“VTEC”系统。 丰田汽车VVT-i智能可变气门系统 VVT-i系统是丰田汽车中发动机可变气门系统，当前这项技术已经在丰田汽车中普遍使用。VVT-i系统可以对发动机气门运动进行连续的正时调节，但是对气门的开度大小不能控制。这项技术的工作原理主要是：当汽车的运行速度由低到高运行时，“ECU”就会向凸轮控制下小涡轮内挤压机油，从而使小涡轮进行运转，其运转是相对凸轮进行的，这样就使得凸轮在60。范围内前后旋转，这样就会对气门的开启和闭合时间有所控制，从而实现气门的连续这时目标。这项技术的最大特点是，可以根据汽车发动机所处状态对凸轮进行合理控制，对凸轮轴的转角进行合理的调整，从而优化配气时机，保证对燃油的配气达到最佳状态，以此来帮助燃油充分燃烧，并且提高汽车扭矩，提升汽车的各项性能。 4 结语 在汽车发动机可变气门技术中，升程系统主要控制气门的开度，而正时系统是控制气门开闭的时间。它们均决定了发动机进气量的大小，同属于汽车发送机可变气门控制系统。如今可变气门技术发展得越来越快，这项技术在汽车发动机中的使用可以说是汽车领域发展的一个里程碑，可以看出未来的汽车技术将向着越来越先进的方向发展。 参考文献 [1] 邓明阳，孙旭.发动机全可变气门升程技术现状的分析与展望[J].南通航运职业技术学院学报，2011，(3). [2] 郭建，苏铁熊，王军.发动机可变配气机构的研究进展[J].内燃机与配件，2011，(12). [3] 徐涛，詹樟松，吴学松，等.可变气门升程技术现状及发展趋势[J].内燃机，2013，(6). [4] 张超.宝马第三代连续可变气门升程技术浅析[J].价值工程，2015，(3). 汽车发动机技术论文范文篇二：《浅谈汽车发动机节能技术》 摘 要：本文通过对发动机的节能原理进行分析，提出了一些节约发动机燃油消耗的 措施 ，对中国汽车节能提出了发展方向。 关键词：节能;原理;措施;发展 一、发动机节能的原理 1 提高充气效率 (1)减小进气系统的流动损失。①减小进气门处的流动损失。可通过增大进气门的直径，选择合适的排气门直径;增加气门的数目，采用小气门;改善进气门处流体动力学性能，减小气门处流动损失;采用S(活塞形成)/D(缸径)值较小的发动机等措施可以减小进气门处的流动损失。②减小整个进气管道的流动阻力。进气道应该有足够的流通截面积、表面光滑、拐弯小、多段通道连接要对中;进气管应该有足够的流通截面积、表面光洁，避免急转弯和流通截面的突然变化;空气滤清器的阻力应随结构和使用时间的延长而不同。(2)减少对新鲜充气量的加热。凡是能降低活塞、气门等热区零件的温度和减小接触面积的措施都是有利于减小对新鲜充气量的加热。(3)减小排气系统的阻力。减少排气系统中排气门座、排气道、排气管、排气消声器的阻力，对降低排气压力、减小排气损失均有利。(4)合理选择配气相位。配气相位是否合理主要根据以下几个方面来判断。①充气效率高，保证发动机的动力性能，主要由进气门迟闭角决定。②必要的燃烧室扫气，以保证降低高温零件的热负荷，使发动机运行可靠，主要由进气门迟闭角决定。③合理的排气温度，主要由排气提前角决定。④较小的换气损失、以保证发动机的经济性，主要由进排气门重叠角决定。 2 减小机械损失可从几个方面着手 (1)降低活塞、活塞环、连杆等往复运动机件的摩擦和质量。(2)降低滑动部件的滑动速度。(3)减少润滑油的搅拌阻力。(4)改良润滑油，使其低粘度化。(5)合理选择摩擦零件的材料。 二、发动机节能的措施 1 发动机稀燃技术 也叫发动机稀薄燃烧技术，指采用发动机的实际空燃比远大于理论空燃比的情况下进行的具有良好动力性、经济性和排放行的燃烧技术。 实现的技术途径：(1)实现稀燃混合气。实现稀燃混合气的措施有：使汽油充分雾化;采用结构紧凑的燃烧室;加快燃烧速度;提高点火能量;采用分层燃烧技术。(2)采用分层燃烧系统。主要有气道喷射稀燃系统和直接喷射稀燃系统。 2 发动机的增压技术 对进入气缸的空气提前进行压缩，使单位时间进入燃烧室的新鲜空气量增多，增加发动机的充气效率，提高发动机的功率。 3 燃油掺水节油技术 发动机采用掺水形成的乳化燃油，可以减少排气中的氮氧化合物等有毒成分、降低烟度减少污染，还能有效降低油耗，节约能源。 4 发动机可变气缸排量技术 发动机在中低负荷情况下，使部分气缸停止工作，增加工作气缸的负荷率，使其工作点落入低燃油消耗率和低排放工作区域内，从而改善车辆的经济性和排放性能;当发动机需要大功率时，则让全部气缸工作，体现发动机的动力性。 5 发动机可变配气正时技术 根据发动机转速和负荷的变化，适时调整配气相位和气门升程。 6 可变进气歧管技术 ECU根据发动机转速和负荷的变化而改变进气道的长度，在高转速时使进气通道变短，减少进气流动损失，提高发动机的高速功率。在低转速和低负荷及起动情况使进气通道变长，管内空气流动的动能增加，导致进气流速加快，充气效率提高，在同样的燃烧条件下会获得更大的输出功率，增加转矩。 可变进气歧管技术主要包括可变进气歧管长度和可变进气共振技术.。 7 可变压缩比技术 采用可变压缩比技术对于自然吸气发动机，在部分负荷情况下压缩比可以设计高一些;对于增压发动机在增压压力比较低的低负荷情况下，适当降低压缩比，使压缩比随发动机负荷的变化连续调节，这样可以避免爆燃，又提高了在高压缩比情况下中低负荷的工作效率，增加了动力性能，提高了济性，保证了发动机工作效率的最大化。 改变发动机压缩比的方法有改变燃烧室的容积和改变活塞行程。 8 汽油机燃油喷射与点火系统的电子控制技术 在汽油机电控燃油喷射系统中，电控单元主要根据进气量确定基本的喷油量，再根据其他传感器信号对喷油量进行修正，使发动机在各种工况下均能获得最佳浓度的混合气，从而提高发动机的动力性、经济性和排放性;汽油机电控点火系统(ESA)根据相关传感器信号，判断发动机的运行工况和运行条件，选择最佳的点火提前角点燃可燃混合气，从而改变发动机的燃烧过程，实现发动机动力性、经济性和排放性的提高。 9 柴油机燃油喷射系统的电子控制技术 在柴油机电控燃油喷射系统中，ECU主要根据发动机转速和负荷信号来确定基本供油量和供油正时，再根据其他传感器信号进行修正。 10 电子节气门技术 汽车电子节气门技术(ETC)淘汰了传统加速踏板采用拉索或杠杆机构，与发动机节气门之间进行直接的机械连接，通过增加相应的传感器和电控单元，实现精确控制节气门的开度。该技术可以实现发动机转矩和空燃比的精确控制，有助于提高汽车行驶的动力性、平稳性、经济性以及降低排放污染。 11 陶瓷发动机 为了减小发动机能量损失中占绝大部分的冷却损失和排气损失，一般采用取消或部分取消冷却系统的方法，并使用陶瓷等耐高温、耐磨损、耐腐蚀、重量轻和强度高等特点的隔热材料或其他方法减少燃烧室内热量的散失，使发动机在更高的工质温度下工作;利用排气能量。 12 EccoBoost 发动机技术 一种兼具涡轮增压技术和燃油直喷两种技术于一体的发动机技术，发动机能获得更高的动力性和经济性。 结语 根据中国的能源政策和汽车工业发展情况来看，国家首先应该大力发展柴油机技术，主要是研究电控柴油机;其次大力发展电动汽车，优先发展混合动力汽车，加大电池续航能力的研究;再次大力研发推广代用燃料车。发动机油耗的高低直接反应了我国发动机设计与制造水平，汽车发动机节能技术的推广应用，将大力推动我国汽车工业的发展。 参考文献 [1]许文靖.现代汽车节能技术探析[J]，科技创新导报，2009(24). 汽车发动机技术论文范文篇三：《浅谈汽车发动机维修技术》 【摘 要】: 作为汽车的心脏部位，发动机在汽车的正常运行和操作中其中至关重要的作用。因此，平时需要加强对发动机的维修和保养。而针对汽车发电机的维修，其需要比较全面的技术知识和实践操作能力。因此，汽车发动机的维修可以说是一个需要技巧和技术的硬活。本文从汽车发动机检查以及汽车发动机的诊断和维修两个方面出发，具体阐述其相关的维修技术，希望对学习汽车发动机维修的人员有所帮助。 【关键词】: 汽车;发动机;维修;技术 1 传统的发动机维修工艺 发动机的内部零部件的检查： 由于汽车发动机内部的曲轴和活塞往往是比较容易出故障的地方，如汽车突然无法启动等，很可能是因为汽车发动机内部活塞不能运作造成的。因此当汽车发动机出现故障需要维修的情况下，可以先对其曲轴和活塞进行检查，其具体步骤如下： 曲轴的检查 对于曲轴容易出现的故障，主要有轴颈处容易磨损，容易出现扭曲变形或者疲劳裂纹，因此需要进行重点检查。1)裂纹的检查：对于曲轴裂纹的检查，其相应的检查方法有超声波探伤检查，浸油敲击法检查，磁力探伤检测仪进行检查和X光探伤检查。在用浸油敲击法对曲轴进行检查时，需要先将曲轴在煤油中浸泡一段时间， 然后再将曲轴从煤油中取出来，擦干净后在曲轴上撒一些白粉，再对曲轴的不同部位进行轻敲，如有出现了比较明显的油迹，这说明曲轴的这个部位有裂纹。对于磁力探伤仪检查，其磁力线会穿透曲轴被检查的部分，如果在该部分有裂纹的话，那么这个地方的磁力线就会出现偏散，然后将磁力粉撒在该部位，从会显示出裂纹的具体大小和具体位置;2)弯曲变形的检查：针对曲轴弯曲变形的检查，可以先将整个曲轴的两个顶端用V型版块支承住，如图1所示，然后用在主轴中间用百分表的触头抵着。当曲轴转动一周后，在指针上对出角度的最小值和最大值，并且计算两者之差，这个差值就是曲轴弯曲变形的差值了，如果其值大于， 那么曲轴弯曲的比较严重了，为了确保发动机的正常运行，需要及时更换曲轴。 活塞连杆组的检查。 对应活塞部位的检查，主要是检查其活塞销座的尺寸和裙部直径等是否发生了变化，或者是否在使用过程中发生了堵塞等。其主要的检查方法一般有两种，第一种检查方法是用千分尺进行测量，通过测量裙部直径的大小和活塞汽缸磨损部位值的大小，将这两个测得的数据相减，然后和配缸间隙值进行比较，如果差值大于， 则说明活塞磨损比较严重，不能够再使用啦。另一种方法是塞尺进行测量，通过测量配缸间隙来判断其汽车发动机内部活塞是否可以正常使用。首先将塞尺放入安装气环的环槽内，然后以35N的拉力轻轻转动塞尺，当感到轻微的阻力时停止转动，这样就可以用塞尺测量活塞裙部和活塞侧隙差值的大小，当活塞受到磨损越多时，其相应的差值也越大，当该值超过时，这该活塞不能再使用啦，需要为汽车发动机配备新的活塞。 2 汽车发电机的诊断和维修 发动机失速故障 发动机如果出现了失速故障，其一般表现为发动机转速一会低一会高的情况，而这种情况就是常见的发动机失速故障了。出现这种故障的原因主要是因为点火控制系统出现故障，或燃油喷盘系统出现问题，又或者是整个发动机的进气系统出现了问题等。例如，出现了燃油喷盘系统的故障，很有可能是系统线路接触不稳，油管变形或者燃油滤清器灰层太多等。针对不同的原因，可以采取不同的措施进行维修。 其相关的故障排除和维修的方法如下：1)如果是喷油系统出现问题，检查是否是线路接触不良，如果是，则可以调整线路或更换导线的方法进行维修，如果是 机油滤清器盖等太多灰层了，则可以采用清洁滤清器盖的方法进行修复;2)如果是进气管出现了问题，则仔细检查是否有各软管或者其相接的地方出现了漏气，也可以检查PVC阀管子等是否通气正常，如果不是，则可以考虑修复或替换相应的管子;3)针对点火控制系统出现的问题，则需要检查各缸火花塞是否正常工作了。例如，火花塞积累的灰层太多，引起发动机转速不正常，则可以通过彻底清洁火花塞来进行维修。 发动机怠速不良故障 发动机怠速不良故障的现象主要是发动机怠速不稳，停车易熄火。在故障诊断方面，可以先检测发动机燃油压力。将燃油压力表连接到油压检测孔上，起动发动机，油压表指示正常，压力为265kPa，拨掉油压调节器真空管，油压上升到340kPa。上述结果均在标准范围内，说明燃油管路系统无故障。然后再检查气缸压力。预热发动机，温度到85℃，打开节气门，用缸压表测量各缸压力，当压力值均为l1OOkPa左右，各缸压差小干300kPa时，上述情况表明发动机气缸密封性出现了问题。 针对该故障的维修，其方法如下：清洗怠速电动机、节气门体。将怠速电动机、节气门体拆下，彻底清洗各空气通道，并用压缩空气吹净。用万用表测量一下怠速电动机电阻值，电阻为20Ω，在18～24Ω正常范围内。测量节气门位置传感器，输出阻值呈线性变化，且在正常范围内。若发现进气总管内沉积有异物，用缠有麻布的铁线将其清理干净。为彻底根除故障，还可以对喷油器进行清洗、检测。 自诊断系统可能出现以下几种情况：汽车运行时故障明显，传感器有故障而自诊断系统没有监测到。一是电控汽车控制电脑(ECU)对传感器信号进行检测时，只能接受其设定范围之内的传感器非正常信号，从而判断传感器的好与坏，记录或不记录故障代码。一旦解读故障代码故障后，只要对相应的传感器、导线连接器、导线进行检查，找到并排除短路、断路的故障即可。但是，若因某种原因致使传感器灵敏度下降、反应迟钝、输出特性偏移等，则自诊断系统就测不出来了。这时就应该依据发动机的故障征兆进行分析判断，继而传感器单体进行针对性检测，以便找到并排除传感器故障。二是由于发动机工况故障现象相似，ECU监测失误，自诊断系统可能显示错误的故障代码。例如，对于装有三元催化转化器的电控汽车，一旦使用过含铅汽油，这类故障特性有时较为明显。在汽车进行检修时，经常会发现故障代码显示的是“水温传感器断路或短路”故障，而发动机故障症状却是：无论发动机在冷车状态下或者热车状态下都不好起动，并且拌有怠速不稳和回火现象，发动机的转速绐终提不高。显然这些故障与水温传感器的关系并不十分密切，在对水温传感器进行单体测量后并未发现任何故障。 但是，当从汽车上拆下三元催化转换器并剖开后发现，三元催化转换器内部严重堵塞，因此可以断定发动机故障是由此而引起。因此当自诊断系统出现故障代码以后，还应该与发动机的实际故障症状进行分析比较，以得到正确合理的判断，不应该将故障代码当作排除故障的唯一依据。三是电控汽车使用维修不当也可能引发错误的故障代码。在对电控汽车实施维修时，由于维修人员系统输出错误的故障办法。例如，在发动机运转过程中，随意或者无意把传感器插接头拔下，每拔下一次传感器插接头，自诊断系统就会记录一次故障代码。另外，若在上一次汽车维修时，由于操作不当而未能完全清除掉旧的故障代码，那么电脑也同样将原来的旧故障代码保存其内，因此在对电控汽车维修时也要加以注意，不应造成不必要的人为故障代码。 利用常规的检查方法如“五油、三液、一媒，的检查不可忽视，即对透平油、机油、自动变速器油、转向助力油、齿轮油、制动液、冷却液，刮水清洗液以及冷媒的检查。绝大部分高级轿车上仪表灯全部用英文显示，如wash fluid灯亮，应检查清洗液和储存器内液面，添加后即可消除该警报灯亮。一辆奥迪轿车ABS灯点亮，似乎是一个大的故障，车主急忙赶往奥迪A6维修中心检修，经检查发现就是制动液容器内的液体低于警戒线，补充完制动液后故障排徐，解决起来很简单。 通过车用零件液体的品质，来判断故障。一辆广州本田车雅阁7230轿车的自动变速器油液变紫，而且有少量的混蚀物，此时行车中动力不足，起速过慢。因此，根据油液的颜色可断定故障的原因是自动变速器的故障而不是发动机动力不足，拆油底壳，检查证明判断是正确的。 检查线路也一样重要。一辆雪铁龙轿车左前轮不升也不降，而其他三轮传动正常。检查发现该车左前空气弹簧减振器排气阀线斯开，接通线路后左前轮活动恢复正常。应该仔细看而不是走马观花的浏览，这样才能达到事半功倍的效果。 通过对油液的“闻”可知油液的品质及该系统基本的工作情况，通过对发动机的排放气体的闻，可以感觉发动机的工作情况，从而为故障判断提供指导。如一辆桑塔纳2000GSi轿车，急加速抖动严重。通过对排放气体气味的分析，认为是高压线有时断火，更换后，故障排除“闻”在维修中比其他手段用得相对较少，但并不是说它不重要，运用恰当在故障判断上可以让我们少走许多弯路。 虽然汽车发展机电一体化越来越多，汽车维修更多是靠专用的故障诊断仪器，但一些特殊故障仍然需要 经验 丰富的维修技术人员靠传统维修手段来判断故障，未来的汽车维修人员不仅仅需有外语基础，电脑常识等高科技知识，同时也应具备丰富的传统维修技术。 3 结论 从上面的分析可以看出，本文只是简单的介绍了汽车发动机比较常见的故障以及出现故障的原因和解决的方法。其实，整个汽车发动机的维修覆盖面比较广，其相应的维修技术也比较全面复杂，要熟练的掌握汽车发动机的维修技巧和相关技术，还需要学习和实践很多知识，比如电控燃油系统的检查和维修等，本文就不在此一一赘述。 参考文献: [1]朱鹦文，魏浩，章秦.探究汽车发电机维修和检测技术[J].汽车和科技，2004(1)：235-248. [2]__斌，罗洛.关于汽车发电机维修技术的几点思考[J].汽车和科技，2007(2)：129-137. [3]卢海.汽车发动机的维护与 修理 [J].川化,2003,(04). [4]林宝丰.汽车发动机的维护及故障排除[J].公路与汽运,2004,(05). [5]孟杰.汽车发动机的维护与保养.长春汽车工业高等专科学校,2011,6. 猜你喜欢： 1. 汽车发动机技术论文 2. 汽车的先进技术论文 3. 汽车电子技术论文范文 4. 汽车柴油机新技术论文 5. 浅谈汽车技术管理论文

不断增加的城市空气污染 经过20年的改革开放，中国私人汽车数量迅速增加，汽车开始进入普通人的家庭生活。汽车需求的迅猛增长是推动2002年中国经济增长的重要力量。去年汽车制造商制造并销售了325万辆，比2001年增长了37%。此外，去年载客汽车的销售首次突破了100万大关，猛增56%，达到了万辆。 2001年后加入世界贸易组织（WTO），中国已经将汽车的进口关税从70-90%降低到44-51%，到2005年将进一步降低到25%。随着汽车价格的下降以及中国人较低的汽车拥有量，中国的汽车市场将会进一步繁荣。 随着轿车进入家庭，主要城市及近郊的交通拥挤状况会进一步加剧，从而使汽车废气排放问题更加严重。中国有2000万辆汽车和1亿辆摩托车，而其中大多数都在城市。在城市环境污染物中，汽车所排放的氮氧化物占到了45至60%，而一氧化碳则占到了85%。因此，中国城市居民所吸入的劣质空气主要是由汽车所排放的废气造成的。 除非政府愿意牺牲这方面的经济支柱产业，限制上路汽车数量。因此，要控制汽车废气排放问题，利用电子技术来减少汽车的废气排放是解决方案之一。 排放标准 2001年底，中国政府宣布对中国三大汽车制造商降低30%的汽车消费税，前提是他们所制造的汽车得满足欧II标准。六个月后，在第三届中国亚洲清洁燃料国际会议上，政府的另一项声明进一步表明了控制汽车排放的决心。声明称，北京将从2003年1月开始对在北京销售的机动车辆实行欧II标准，并计划于2005年实施欧III标准。 要控制废气排放所面临的挑战并不仅仅是要设计一个具有清洁燃烧能力的完美发动机，还要利用合适的半导体电子器件对发动机的燃烧过程进行合理的控制。英飞凌为今天的发动机管理平台提供了所需要的单片机、传感器和功率半导体器件。 用于动力总成系统的半导体器件 为控制废气排放量，可利用半导体传感器来精确测量吸入空气的成份。利用单片机快速计算出所使用的燃料数量，然后再起动燃料喷射器。由于有正确的空气-燃料比，因此可以达到近乎完美的燃烧状态，从而使废气的排放达到最少。 汽车动力总成应用中需要多个传感器来将"真实"环境与电子部分连接起来。基于半导体的传感器专用于测量速度、位置、温度和压力。对于动力总成应用来说，最大的变化趋势是利用集成了传感器单元和信号处理部分的有源传感器来代替过去的被动式传感器。由于需要更精确地测量发动机的状态，因此这一趋势发展很快。 在通过传感器测量到发动机的状态以后，单片机就可以处理这些数据并提供合适的控制信号来控制致动器的动作。单片机是利用逻辑技术制造的，而集成度的提高使得可以将功能强大的处理器与外设集成在一起。目前的趋势是将DSP功能集成进来，从而允许实现更为复杂和精确的信号处理软件算法。这样就可用软件实现以前采用硬件实现的功能。 一旦单片机"知道"下一步该做什么，单片机就发送合适的信号到致动器。通常，致动器需要高电压或者大电流才能动作。因此，需要利用功率半导体器件来驱动致动器，如燃料喷射器或火花塞。过去几年里，功率半导体技术的发展主要集中于优化现有系统的成本和部分集成。这产生了能够集成功率输出级（DMOS或双极）、模拟电路和数字逻辑的混合集成技术（BCD）。高集成度功率器件的优势是可以支持诊断，从而可使系统具有更好的可靠性（动力总成是汽车中的关键应用）。同时，这还可使最终产品所需要的外部器件数量大大降低。 系统解决方案 目前的动力总成电子控制单元（ECU）中，电子器件部分主要是半导体器件。 半导体传感器 传感器位于动力总成系统的前端。传感器用来测量物理参数，如水温、空气压力以及发动机曲轴的转动速度。这些数据非常关键，它们为闭环控制系统提供了关键信息。除了温度传感、压力传感和霍尔传感器以外，微机械技术还带来了崭新的加速和偏向角速度传感器，同时还允许利用标准晶圆制造工艺集成信号处理电路和数字化电路。 1.温度传感器 根据扩展电阻原理，线性和稳定的半导体传感器可低成本地替代镍或铂金属膜传感器，同时还可提供比PTC热电阻技术上更优越的器件。 2.位置和速度传感器 动态差分霍尔IC可以测量曲轴或凸轮轴速度、传动速度和车轮速度。通过使用位于单个芯片上的两个霍尔单元，一个差分放大器和处理电路，可以测量到磁场差。这意味着可以将温度漂移、制造容差和外部电磁环境等破坏性环境影响降到最小。同样的信号水平，与单片机的接口要比采用旧式的有感线圈简单得多、便宜得多。 英飞凌新开发的TLE4925C特别适合曲轴应用。其集成电路（基于霍尔效应）提供了频率与转速成正比的数字信号输出。额外的自校正模块提供最优的精度。利用新的模块型封装所集成的滤波器电容器可以减少干扰。 3.进气管绝对压力/大气绝对压力传感器 在新一代传感器中，复杂的处理电路完全集成在传感器芯片上。随着表面微机械技术得以在标准BiCMOS工艺进行微机械加工，利用其技术制造的传感器称为MEMS(微电子机械系统)。利用微机械技术，可以制作出厚度仅有400 m的多晶硅薄膜。这些薄膜构成在芯片上的多个电容器和两个参考电容器。信号则源于压感区域和参考区域的差别。 由于需要利用模拟的绝对压力传感器来测量进气管绝对压力和大气绝对压力，因此标准BiCMOS技术就特别重要。这是因为需要复杂的电路来提供模拟输出信号，进行线性化和偏差补偿。一个MAP传感器测量进气管中空气的绝对压力，并为发动机管理系统提供一个重要的参数（空气体积）。另一方面，一个BAP传感器则测量环境空气压力（是汽车高度的函数），这也是发动机管理系统所需要的同样重要的一个参数（空气密度）。有了这两个参数，就可算出空气的质量，并利用算出的空气质量来决定喷入多少燃料以实现最佳的燃烧。英飞凌的BAP传感器KP120适用于柴油和汽油发动机的管理。 单片机 单片机是动力总成系统的大脑。实时运行的高度复杂的算法用来在各种情况下管理发动机及传送动作。由于系统位于发动机罩下的恶劣环境中，因此除了合适的CPU以外，单片机的整个系统架构对于系统性能来说非常重要。目前在动力总成应用中使用的CPU架构有8位、16位和32位。 8位架构主要用于非常低端的汽车产品，但在摩托车ECU中的应用前景看起来很好。英飞凌提供低成本的增强8位C500核心，以及适合在成本敏感的摩托车市场中应用的高性能外设。由于相应的软件和工具集与业界标准的80C51单片机完全兼容，因此可加快软件开发周期。 32位单片机的市场份额正越来越大。但是，大批量生产的16位产品仍然在目前的汽车中有很大的市场。英飞凌的16位C167系列旨在满足实时嵌入式控制应用的高性能要求。该系列单片机的架构针对大指令吞吐量和对外部刺激（中断）的快速响应而优化。集成的智能外设子系统可将所需要的CPU干预降低到最低的程度。这还减少了对通过外部总线接口进行通信的需要。C167系列的成功源于其CPU，以及对于动力总成应用的要求来说非常理想的外设组合。 称为C166v2内核的新一代C166内核采用了单时钟周期执行技术，因此性能提升了一倍。内置的高级乘法和累加指令（MAC）执行单元极大地提高了DSP性能。 目前功能最强大的单片机采用了32位CPU。此类CPU中的一些源于单片机架构。而象英飞凌TriCore这样的CPU则是针对实时环境中的嵌入式控制应用而设计的，因此非常适用于象动力总成这样的应用。 功率半导体器件 在动力总成应用中，需要开关驱动喷射器、氧气传感器加热器、放气阀、冷却风扇以及一些继电器等负载。在单片IC中集成多个开关可以缩小电路板尺寸，从而降低成本。目前可提供2至18通道的多通道开关器件。根据特定的应用，可驱动从50mA直到30A的电流。负载可以是欧姆负载、容性负载或感性负载。 越来越多的数字逻辑可以在功率输出级一起实现。随着BCD技术的发展，可以在器件中集成许多此前必须由专用ASIC或单片机完成的新功能。 除了这一控制功能外，目前的开关器件还集成了保护和检测功能，如短路、过载、超温、过压、负载开路、静电放电（ESD）和反向电流保护等。此外，还可通过实现在过载时断路以及限流模式等故障保护模式来进一步提高系统可靠性。多通道开关器件通常可利用标准通信接口（SPI）进行控制。诊断信息通过SPI传输回单片机。英飞凌公司还提供了一种高速点到点通信接口，可为未来时间关键的应用（如PWM电流调整）提供更大的数据带宽，并降低微控制器和功率开关器件（如超过 8通道的器件）的I/O端口数量。