汽车电器和电子控制系统论文

摘 要：能源和环保是当今世界与汽车有关两大热点问题。现代汽车的发展趋势是动力好、操作方便、行驶安全、乘坐舒适，并且更重要的是节能、环保，汽车制造技术的发展必然要适应这一发展方向。汽车电子控制技术的是现代汽车新技术的核心正在快速发展中，呈现了电脑化、智能化、多样化态势。现代汽车被喻为“四个轮子的电脑”。汽车维修企业作为汽车后市场的服务者，应该主动适应汽车技术的发展，才能在的激烈竞争中保持旺盛的生命力。 关键词：汽车；电控；新技术；维修行业 中图分类号： 文献标识码：A 文章编号：1672—545X（2007）02— — 一、汽车电控新技术 现代汽车是典型的机、电、液一体化产品。其中的电子控制技术已成为衡量现代汽车发展水平的重要标志。汽车上的电控系统主要有：电子燃油喷射系统(EFI) 、电控点火装置（ESA）、废气再循环控制（EGR）、怠速控制（ISC）、制动防抱死控制系统（ABS）、防滑控制系统（ASR）、电子控制悬架系统(ASS )、电子控制自动变速器（AT）、电子助力转向(EPS) 、巡行控制系统（CCS）等。 汽车电控系统主要由传感器、电子控制中枢（ECU）、驱动器和控制程序软件等组成，大体可分为发动机电子控制系统，底盘综合控制系统，车身电子安全系统，信息通讯系统四个部分。 （一）发动机电控新技术 1、电控汽油喷射系统 发动机电控燃油喷射装置是根据各传感器测得的空气流量、进气温度、发动机转速及工作温度等参数，适时调整供油量，保证发动机始终在最佳工作状态，提高发动机的综合性能。分为单点喷射（SPI）、多点喷射（MPI）和缸内直接喷射3种型式。缸内直喷当前电控燃油喷射中的前沿技术，其喷油器安装在气缸盖上，工作时直接将汽油喷入气缸内进行混合燃烧。直喷技术的实现大大降低了汽油机的油耗，动力性能更为优越；配合其他机构使高空燃比稀燃技术得以实现。 2、电子点火控制系统 由微处理机、传感器及其接口、执行器等构成。该装置根据传感器测得的发动机参数进行运算、判断、点火时刻的调节，使发动机保证在最佳点火提前角（ESA）下工作，输出最大的功率和转矩，降低油耗和排放。目前出现了一种无分电器微机控制点火系统（DLI），改由 ECU内部控制各缸配电。点火线圈产生的高压电不需经过分电器分配，直接就送至火花塞发生点火，可消除分火头与分电器盖边电极的火花放电现象，减少电磁干扰。 3、怠速控制系统 怠速性能差将导致油耗增加，排污严重，现代轿车中一般都设有怠速控制系统。主要执行元件是怠速控制阀（ISC）。ECU根据从各传感器的输入信号所决定的目标转速与发动机的实际转速比较，根据比较得出的差值，确定相当于目标转速的控制量，驱动控制空气量的执行机构，使怠速保持在最佳状态附近。怠速控制系统中的执行器—怠速控制阀的发展较快，有步进电机型、旋转电磁阀型、占空比型和开关控制型等。 4、排气再循环电控系统 是目前降低废气中氧化氮排放的一种有效措施。主要执行元件是数控式EGR阀。ECU根据发动机的转速、节气门开度、冷却水温等信号，计算最佳再循环排气率，通过真空调节阀将ECU输出的电信号转换为气压变化，控制 EGR阀的开度来实现。真空调节阀一般是电磁式的。ECU还通过压力传感器测量再循环排气率信号来进行反馈控制，一般是独立式压力或压差传感器，现在出现了与EGR阀共为一体的EGR位置传感器，提高了控制精度。 5、增压电控系统 发动机中增压系统的安装目的是为了提高进气效率。电控增压系统的研制开发使增压技术又跨上了一个新台阶。目前，应用较普遍的是电控废气涡轮增压系统。 增压技术所带来的一个不可忽视的负面影响就是燃烧爆震倾向增加了，为此，专门用爆震传感器对点火系统进行反馈控制（即爆震控制）。 6、故障自诊断系统 现代轿车发动机电控系统的ECU中的故障自诊断系统，可自行监测、诊断发动机控制系统各部分的故障。当各控制系统出现故障时，仪表板上的故障指示灯闪烁报警，同时将故障信息以代码的形式保存在微机的存储器中，维修时可以通过故障指示灯间断闪烁来显示，也可以通过专用的检测仪器以数字的形式显示故障代码，通过手册可查出故障原因。 7、故障保险系统及故障备用控制系统 当自诊断系统检测出传感器及其电路故障后，ECU中的故障保险系统自动启动，用程序设定的数据取代故障部分输入的非正常信号直接控制。 而当微机或主要传感器出现故障时，ECU立即将主控权由微机切换至故障备用系统中，由其代替微机工作，保证轿车“缓慢回家”以便修理。 9、进气涡流电控系统 电控进气涡流技术在某些轿车（特别是采用稀燃技术的轿车）上应用较多。其结构是在进气口附近增设一涡流控制阀，通过ECU采集转速、节气门开度、冷却水温等信号，并加以处理后控制其旋转角度，引导气流偏转产生涡流，调节涡流比，实现涡流控制，促进汽油蒸发以及与空气的均匀混合，提高燃烧效率。 10、可变进气控制系统 可变进气控制系统从增加进气量、提高进气效率的角度出发提高发动机动力性和经济性。有两种类型：可变流通面积控制方式通过ECU控制安装在进气管道中的控制阀的旋转角度来改变其进气流通截面，满足不同工况对进气量的需求；可变流通长度控制方式由ECU控制进气管道中的控制阀来调整进气管的长度。 11、进气温度预热控制系统 进气温度预热控制系统通过调节低温起动时的进气温度来促进汽油蒸发，改善排放性能。预热方式主要有排气管预热、水温预热和正温度元件（PTC）预热3种型式。 12、燃油蒸发电控系统 广泛应用的是活性炭罐蒸发电控装置。停车期间，利用活性炭罐吸收汽油蒸气，防止向大气扩散；发动机运行后，ECU控制活性炭罐与进气管之间的导通，利用进气真空度将活性炭罐中吸附的汽油蒸气吸入进气管，这样可有效防止汽油蒸气的外逸，降低 HC的排放污染。 13、曲轴箱强制通风电控系统 曲轴箱强制通风电控系统由ECU根据节气门位置信号、转速信号等控制强制通风阀，从而实现曲轴箱内气体与进气管之间的导通，将气缸中经活塞环间隙渗入曲轴箱内的气体再次循环进入进气管中，以减少该部分气体直接排向大气造成的污染。 14、二次空气喷射系统 二次空气喷射由ECU控制二次空气喷射气道的导通，将空气引入催化转换器中，实现对NOx、CO、HC的转变。目前与催化转换器配合使用。随着研究的深入，出现了许多新技术。如停缸控制可根据负荷的不同要求，停止部分气缸的燃油供给与点火控制，减少浪费，提高发动机效率；再如加速踏板电控系统，可避免机械式加速踏板因为磨损而产生的误差，增加控制精度。 （二）汽车底盘、车身电控技术的发展 汽车底盘作为汽车的重要组成部分，其性能的好坏直接影响到整个汽车的综合性能。底盘综合控制系统包括电控自动变速器（ECAT）、防抱死制动系统（ABS）与驱动防滑系统（ASR）、电子转向助力系统(EPS)、自适应悬挂系统(ASS )、巡行控制系统（CCS）等。 1、电控自动变速器 电控自动变速器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，经计算、判断后自动地改变变速杆的位置，按照换档特性精确地控制变速比，从而实现变速器换挡的最佳控制，得到最佳挡位和最佳换挡时间。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、防抱死制动系统与驱动防滑系统 汽车防抱死制动系统是在汽车安全上的最有价值应用。通过感知制动轮瞬时的运动状态，控制防止汽车制动时车轮的抱死，以保证汽车在制动时维持方向稳定性和缩短制动距离，提高行车的安全性。驱动防滑系统是汽车制动防抱死系统的功能完善和扩展，两系统有许多共同组件。利用驱动轮上的转速传感器感受驱动轮是否打滑，打滑时控制元件便通过制动或油门降低转速，使之不再打滑。 3、电子转向助力系统 由转矩(转向)传感器、电子控制单元、电动机、减速器、机械转向器以及蓄电池电源等构成。采用电动机与电子控制技术对转向进行控制，利用电动机产生的动力协助驾车者进行动力转向，系统不直接消耗发动机的动力。电子转向助力系统提高了汽车的转向能力和转向响应特性，增加了汽车低速时的机动性以及调整行驶时的稳定性。目前国内中高档轿车应用助力转向较多。 4、自适应悬挂系统 自适应悬挂系统能根据悬挂装置的瞬时负荷，自动、适时地调整悬挂的阻尼特性及悬架弹簧的刚度，以适应瞬时负荷，保持悬挂的既定高度，极大地提高了车辆行驶的稳定性、操纵性和乘坐的舒适性。 5、定速巡航控制系统 巡航控制是让驾驶员在长途行驶无需操作油门踏板就能保证汽车以某一固定的预选车速行驶的控制系统。将根据行车阻力自动调整节气门开度以调整车速在恒速状态附近。若路况变化可调节节气门开度以调节发动机功率达到相应的转速。该系统可以减轻驾驶员长途驾驶之疲劳，同时也可以得到较好的燃油经济性。 （三）车身电子安全技术的发展 车身电子安全系统包括自适应前照灯系统（AFS）、汽车夜视系统（N VS）、安全气囊（SRS)、碰撞警示与预防系统（CWAS）、轮胎压力监测系统（TPWS）、自动调节座椅系统（AA S）、安全带控制系统等，提高了驾驶人员和乘客乘坐的舒适和方便性。 1、自适应前照灯系统 自适应前照灯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计算和判断汽车当前的行驶状态并对前照灯近光进行调整，在会车时自动启闭和防眩，有效降低驾驶者在夜晚弯路上行车的疲劳。一些日本高档轿车（如丰田）中已标配AFS系统。 2、汽车夜视系统 夜视系统是全天候的电子眼，通过一个起摄影作用的传感器来探测前方物体热量，再集中可以通过各种红外线波长的探测器上，后将辐射依次变换为电信号和数字信号，转换成图像显示给驾驶者，使其视力范围达到近光灯照射距离的3到5倍，大大提高了汽车行驶的安全性。 3、安全气囊 是常见的被动安全装置。在车辆相撞时，由电控元件用电流引爆安置在方向盘中央（有的在仪表盘板杂务箱后边也安装）等处气囊中的渗氮物，迅速燃烧产生氮气，瞬间充满气囊，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。 4、碰撞警示和预防系统 该系统有多种形式，有的在汽车行驶中，当两车的距离小到安全距离时，即自动报警，若继续行驶，则会在即将相撞的瞬间，自动控制汽车制动器将汽车停住；有的是在汽车倒车时，显示车后障碍物的距离，有效地防止倒车事故发生。 5、轮胎压力监测系统 轮胎压力监测系统通过连续地监测轮胎的压力、温度和车轮转速，能够自动地为驾驶员发出警告，以保持适宜的轮压，可以减小轮胎的磨损、降低油耗、保证汽车的行驶稳定和安全性。 6、自动调节座椅系统 该装置通过传感器感知乘坐人员的体态，并使座椅状态与之相适应，满足乘客的舒适性要求。是人体工程技术与电子控制技术相结合的产物。