淺析電控技術(shù)在汽車上的應(yīng)用

摘要：汽車的電子化程度是衡量一個(gè)國(guó)家汽車工業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。隨著現(xiàn)代汽車的發(fā)展，汽車的電子化程度逐年增加。本文結(jié)合汽車各系統(tǒng)的工作原理對(duì)電子技術(shù)在各個(gè)系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行了分析，旨在提高對(duì)電控技術(shù)在汽車中應(yīng)用的認(rèn)識(shí)。

關(guān)鍵詞：電控技術(shù)；現(xiàn)代汽車；應(yīng)用現(xiàn)狀

自20世紀(jì)70年代以來，電子技術(shù)開始在汽車上快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，尤其是近幾年各種排放性能、燃油經(jīng)濟(jì)性和日安全性能等法規(guī)的強(qiáng)制性要求，極大推動(dòng)了電子技術(shù)在汽車領(lǐng)域的推廣使用，使汽車電子化程度不斷提高，性能不斷加強(qiáng)。

一、電控技術(shù)在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中的應(yīng)用

隨著汽車技術(shù)的進(jìn)步，發(fā)動(dòng)機(jī)控制技術(shù)已從最初的機(jī)械式簡(jiǎn)單控制發(fā)展到現(xiàn)代的電子控制。發(fā)動(dòng)機(jī)電控技術(shù)可分為電控汽油噴射、電子點(diǎn)火、排氣再循環(huán)控室及其他控制技術(shù)。

1 電子控制噴油裝置

電子噴油裝置可以自動(dòng)地保證發(fā)動(dòng)機(jī)始終工作在最佳狀態(tài)，使其在輸出一定功率的條件下最大限度地節(jié)油和凈化空氣。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)并修正得到發(fā)動(dòng)機(jī)最佳工況時(shí)的供油控制規(guī)律，事先把這些客觀規(guī)律編成程序存在微機(jī)的存儲(chǔ)器中，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，根據(jù)各傳感器測(cè)得的空氣流量、排氣管中含氧量、進(jìn)氣溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及工作溫度等參數(shù)，按預(yù)先編好的運(yùn)算程序進(jìn)行運(yùn)算，然后和內(nèi)存中的最佳工況的參數(shù)進(jìn)行比較和判斷再調(diào)整供油量。這樣就能夠使發(fā)動(dòng)機(jī)一直處于最優(yōu)工作狀態(tài)，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)的綜合性能得到提高。

2 電子點(diǎn)火裝置(ESA)

裝置可根據(jù)傳感器送來的發(fā)動(dòng)機(jī)各種參數(shù)進(jìn)行運(yùn)算和判斷，然后進(jìn)行點(diǎn)火時(shí)刻的調(diào)節(jié)，這樣可以節(jié)約燃料，減少空氣污染。此外，新型發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制裝置還有自適應(yīng)控制、智能控制及自診斷操作等。

3 汽油機(jī)點(diǎn)火和管理系統(tǒng)

油機(jī)是電火花點(diǎn)燃混合氣的點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)。火花的發(fā)生過去是依靠點(diǎn)火系統(tǒng)內(nèi)的機(jī)械式白金斷電器來完成的，斷電器在高速運(yùn)轉(zhuǎn)下很容易磨損并燒蝕，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)失火，造成動(dòng)力性下降和有害排放物激增的后果。采用電磁式或霍爾式無(wú)觸點(diǎn)的斷電器便徹底解決汽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中動(dòng)力下降后排放增加的難題，也減少了發(fā)動(dòng)機(jī)的維修和保養(yǎng)工作。現(xiàn)代的高性能汽油機(jī)已經(jīng)毫無(wú)例外地采用了電子控制的無(wú)觸點(diǎn)點(diǎn)火系統(tǒng)。

4 排氣再循環(huán)技術(shù)

該系統(tǒng)是將一部分排氣廢氣引入到進(jìn)氣側(cè)的新鮮混合氣中，以抑制發(fā)動(dòng)機(jī)有害氣體生成。該系統(tǒng)能根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工況，適時(shí)的調(diào)節(jié)排氣再循環(huán)的流量，以減少排氣中的有害氣體NOx。它是一種排氣凈化的有效手段。

5 防啟動(dòng)控制系統(tǒng)

啟動(dòng)控制系統(tǒng)是防止他人使用私自配制的點(diǎn)火鑰匙來進(jìn)行盜竊車輛的安全防護(hù)裝置。防啟動(dòng)控制系統(tǒng)主要由點(diǎn)火鑰匙信號(hào)接收器(也稱應(yīng)答器)、防啟動(dòng)裝置，防啟動(dòng)控制系統(tǒng)指示燈和ECM用CM組成，整個(gè)系統(tǒng)由ECM／PCM進(jìn)行控制。當(dāng)點(diǎn)火鑰匙插入點(diǎn)火開關(guān)并將其轉(zhuǎn)至“ON”位置時(shí)，防啟動(dòng)控制系統(tǒng)將向點(diǎn)火鑰匙的信號(hào)接收器發(fā)送出電流信號(hào)，點(diǎn)火鑰匙信號(hào)接收器隨即通過防啟動(dòng)控制系統(tǒng)，向ECM／PCM發(fā)送回密碼信號(hào)。如果使用的鑰匙正確，則ECM／PCM將觸發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)，使其工作。

6 汽油機(jī)點(diǎn)火和管理系統(tǒng)

油機(jī)是電火花點(diǎn)燃混合氣的點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)。火花的發(fā)生過去是依靠點(diǎn)火系統(tǒng)內(nèi)的機(jī)械式白金斷電器來完成的，斷電器在高速運(yùn)轉(zhuǎn)下很容易磨損并燒蝕，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)失火，造成動(dòng)力性下降和有害排放物激增的后果。采用電磁式或霍爾式無(wú)觸點(diǎn)的斷電器便徹底解決汽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中動(dòng)力下降后排放增加的難題，也減少了發(fā)動(dòng)機(jī)的維修和保養(yǎng)工作。現(xiàn)代的高性能汽油機(jī)已經(jīng)毫無(wú)例外地采用了電子控制的無(wú)觸點(diǎn)點(diǎn)火系統(tǒng)。

7 汽油機(jī)的可變氣門定時(shí)和升程系統(tǒng)

動(dòng)機(jī)的氣門是控制進(jìn)氣與換氣過程的基本機(jī)構(gòu)，主要的控制參數(shù)是氣門定時(shí)和升程，對(duì)應(yīng)于一定的運(yùn)行工況，要求的定時(shí)和升程各不相同。但一般發(fā)動(dòng)機(jī)制造出后，氣門機(jī)構(gòu)的定時(shí)和升程便不能改變，這勢(shì)必造成部分工況不能在最優(yōu)的狀態(tài)下，動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放品質(zhì)達(dá)到最優(yōu)。

8 柴油機(jī)的高壓共軌噴射和可預(yù)噴的泵噴嘴技術(shù)

油機(jī)的高壓噴射是實(shí)現(xiàn)高動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和低排放的關(guān)鍵。燃油預(yù)噴是解決柴油機(jī)燃燒噪聲的關(guān)鍵，電子控制的高壓共軌噴射和預(yù)噴的泵噴嘴技術(shù)已經(jīng)可以成功解決這一難題。

二、電控技術(shù)在汽車底盤上的應(yīng)用

1 電控自動(dòng)變速器(ECAI)

ECAT可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的載荷、轉(zhuǎn)速、車速、制動(dòng)器工作狀態(tài)及駕駛員所控制的各種參數(shù)，經(jīng)過計(jì)算機(jī)的計(jì)算和判斷后自動(dòng)地改變變速桿的位置，從而實(shí)現(xiàn)變速器換擋的最佳控制，即可得到最佳擋位和最佳換擋時(shí)間。它的優(yōu)點(diǎn)是加速性能好、靈敏度高并能準(zhǔn)確地反映行駛負(fù)荷和道路條件等。傳動(dòng)系統(tǒng)的電子控制裝置，能自動(dòng)適應(yīng)瞬時(shí)工況變化，保持發(fā)動(dòng)機(jī)以盡可能低的轉(zhuǎn)速工作。電子氣動(dòng)換擋裝置是利用電子裝置取代機(jī)械換擋桿及其與變速器構(gòu)件的連接，并通過電磁閥及氣動(dòng)伺服閥氣缸來執(zhí)行。它不僅能明顯地簡(jiǎn)化汽車操縱，而且能實(shí)現(xiàn)最佳的行駛動(dòng)力性和安全性。

2 防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(ABS)

它通過控制防止汽車制動(dòng)時(shí)車輪的抱死來保證車輪與地面達(dá)到最佳滑動(dòng)率(15％—20％)，從而使汽車在各種路面上制動(dòng)時(shí)，車輪與地面都能達(dá)到縱向的峰值附著系數(shù)和較大的側(cè)向附著系數(shù)，以保證車輛制動(dòng)時(shí)不發(fā)生抱死拖滑和失去轉(zhuǎn)向能力等，從而提高汽車的操縱穩(wěn)定性和安全性，減小制動(dòng)距離。

3 電子助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

電子助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是用一部直流電機(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的液壓助力缸、用蓄電池和電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力。這種微機(jī)控制的轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)和傳統(tǒng)的液壓助力系統(tǒng)比起來具有部件少、體積小及質(zhì)量輕的特點(diǎn)，最優(yōu)化的轉(zhuǎn)向作用力和轉(zhuǎn)向回正特性，提高了汽車的轉(zhuǎn)向能力和轉(zhuǎn)向響應(yīng)特性，增加了汽車低速時(shí)的機(jī)動(dòng)性以及調(diào)整行駛時(shí)的穩(wěn)定性。

4 適時(shí)調(diào)節(jié)的自適應(yīng)電控懸掛系統(tǒng)

自適應(yīng)懸掛系統(tǒng)能根據(jù)懸掛裝置的瞬時(shí)負(fù)荷，自動(dòng)地適時(shí)調(diào)節(jié)懸架彈簧的剛度和減振器的阻尼特性，以適應(yīng)當(dāng)時(shí)的負(fù)荷，保持懸掛的既定高度。這樣就能夠極大地改進(jìn)車輛行駛的穩(wěn)定性、操縱性和乘坐的舒適性。

5 常速巡行自動(dòng)控制系統(tǒng)(CCS)

在高速長(zhǎng)途行駛時(shí)，可采用常速巡行自動(dòng)控制系統(tǒng)，恒速行駛裝置將根據(jù)行車阻力自動(dòng)調(diào)整節(jié)氣門開度，駕駛員不必經(jīng)常踏油門以調(diào)整車速。若遇爬坡，車速有下降趨勢(shì)，微機(jī)控制系統(tǒng)則自動(dòng)加大節(jié)氣門開度，在下坡時(shí)，又自動(dòng)關(guān)小節(jié)氣門開度，以調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)功率達(dá)到一定的轉(zhuǎn)速。當(dāng)駕駛員換低速擋或制動(dòng)時(shí)，這種控制系統(tǒng)則會(huì)自動(dòng)斷開。

三、電控技術(shù)在安全行駛中的應(yīng)用

1 安全帶控制

該裝置在汽車發(fā)生任何撞擊情況下，可瞬間束緊安全帶。有的汽車上則裝有當(dāng)文集確認(rèn)駕駛員和乘客安全帶使用正確無(wú)誤時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)才能被發(fā)動(dòng)。

2 安全氣囊系統(tǒng)

該系統(tǒng)是汽車上的一種常見的被動(dòng)安全裝置，主要由傳感器、微處理器、氣體發(fā)生器和氣囊等部件組成。在車輛相撞時(shí)，傳感器感受汽車碰撞強(qiáng)度，并將感受到的信號(hào)傳送到微處理器，微處理器接收傳感器的信號(hào)并進(jìn)行處理當(dāng)它判斷有必要打開氣囊時(shí)，立即發(fā)出點(diǎn)火信號(hào)以觸發(fā)氣體發(fā)生器，氣體發(fā)生器接收到點(diǎn)火信號(hào)后，迅速點(diǎn)火并產(chǎn)生大量氣體給氣囊充氣。氣囊設(shè)有安全閥，當(dāng)充氣過量或囊內(nèi)壓力超過一定值時(shí)會(huì)自動(dòng)泄放部分氣體，避免將乘客擠壓受傷。

3 前照燈控制。該照明系統(tǒng)，可在前照燈照明范圍內(nèi)，隨著方向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，而且前照燈總成內(nèi)的所有燈具全部使用發(fā)光二極管(LED)制成。能在會(huì)車時(shí)自動(dòng)起閉和防眩。除了上述裝置外，還有各種安全裝置，如自動(dòng)門窗裝置，防盜裝置等。

總之、汽車工業(yè)的飛速發(fā)展都是在電控技術(shù)的推動(dòng)下實(shí)現(xiàn)的，未來幾年內(nèi)的汽車領(lǐng)域的技術(shù)革新，將有70％來自于電控技術(shù)的進(jìn)步。可見，電控技術(shù)在未來汽車工業(yè)中所起到的作用是不可替代的。