当代电子和计算机技术对汽车发展的影响

当代电子和计算机技术对汽车发展的影响

摘要：汽车自发明以来就给人们的工作和生活带来极大的便利，随着不同时期人们不同的要求，汽车技术也在发生着翻天覆地的变化。尤其是进入21世纪以来，世界掀起了新的制造业革命，节能、环保与安全成为新的主题，大量的新技术也陆续应用到汽车上，使汽车更具现代化与智能化，汽车在极大限度降低对人类负面影响的同时更好地满足人们的需求。随着社会的不断发展，经济的进步以及我国汽车行业的快速振兴，汽车行业对科技水平需求提升到了一个新的高度，也就强烈的促进了汽车行业的发展。与此同时，现代计算机控制技术已渗透到汽车的各个组成部分，汽车的结构变得越来越复杂，自动化程度也越来越高。文章就计算机控制系统在汽车行业中的一些重点应用问题进行了论述。随着不同时期不同时代主题的要求，汽车技术也随之发生着翻天覆地的变化，尤其是近几年以来，节能、环保与安全成为全球的新的话题，大量的新型电子控制技术也很快的应用到汽车上，汽车正逐步的智能化和高效化。

如今的汽车上都是动辄数百个电子元件，数以捆计的汽车线路控制着汽车多个部门的协调工作，汽车电子技术已经全面覆盖汽车行业。如今的汽车先进的技术都与电子技术挂钩：如电喷发动机、电动车窗、电动座椅、电控车身稳定系统、电子显示屏及电控悬架等。汽车大都配备了一个电脑—ECU来调节整个汽车的运行，汽车电子技术已经成了汽车技术进步的最大源泉。专家预测未来3～5年内汽车上装用的电子装置成本将占汽车整车成本的25%以上，汽车将由单纯的机械产品向高级的机电一体化产品方向发展，成为所谓的“电子汽车”。传统的汽车电路主要是能量的转换，当代的电子技术主要在于汽车整体的控制。

在未来，随着电子技术、计算机技术和信息技术的深入研究，汽车电子控制技术仍将迅猛的发展，尤其在控制精度、控制范围、智能化和网络化等多方面会有较大突破。汽车电子控制技术已成为衡量现代汽车发展水平的重要标志。

关键词：计算机控制技术；汽车；电子控制

汽车电子技术的发展概述

1.1 汽车电子技术现状

汽车电子产品主要分为两类：一类是汽车电子控制装置，包括发动机、底盘、车身电子控制；另外一类则是是车载汽车电子装置，包括汽车信息系统、导航系统、汽车音响及电视娱乐系统、车载通信系统、上网设备等。网络在汽车应用中不但增加了许多功能，而且还大大增加了可靠性。为适应汽车网络控制的需要，更好地在各控制系统之间完成交流信息、协调控制、共享资源及标准化与通用化。大量数据的快速交换、可靠性及实用性是对汽车电子网络系统的要求。

1.2 发动机总成上主要的电子技术运用

在计算机电子技术用于控制发动机的初期，控制的目的是为了满足排放的严格要求和获得更好的燃油经济性。随着排放问题的基本解决，充分利用电子技术强大的控制能力，不断丰富汽油机控制系统的功能，充分挖掘其在动力性、经济性方面的潜力，进而全方位地改善汽油机的性能，已经成为汽油机的主要发展方向之一。于是计算机控制在汽油机上的应用就经历了从单一的化油器电子控制、汽油喷射控制、点火控制到全面电子控制的过程。

今天，汽油机已经进入了电子控制技术时代，用一个ECU进行以汽油喷射为主的多项控制，即所谓的集中控制，是当代汽油机控制的基本模式。随着控制功能的不断增加，电子控制几乎已经渗透到汽油机的各个机构和系统，可谓无处不有。同时，除了汽油机的全面控制以外，还以此为中心加入传动控制，向车辆整体控制的方向发展。

以前的点火系统是利用电磁感应原理，把来自蓄电池的12V的低电压，经过点火线圈和由凸轮轴驱动的断电器转变为15～20KV的高压电，再由分电器按一定规律送入各缸的火花塞，火花塞为可燃混合气提供足够能量火花，点燃混合气使之燃烧做功。一次电流受到断电器的触点所允许电流的限制，火花塞能量提高不大，而且触点极易被烧蚀，触点间的电压也受积碳和污染影响很大。为了改善电火花性能，提高点火时间的控制精度及可靠性，普通电子点火系统、微机控制点火系统和无分电器电子点火系统应运而生。

电控喷油系统则通过微机电子技术对系统实行很多参数控制，使燃油喷射适时、适量的供油。通过传感器检测发动机进气量、发动机转速及曲轴转角等信号，电子控制单元根据发

动机运行工况计算出每循环的基本供油量，同时通过节气门位置、冷却水温度、空气温度和氧含量等发动机运行工况参数，对供油量进行修正，再转换为喷油时间并放大输出，实现对喷油器的喷油量的控制，从而使发动机始终具有一个最佳的空燃比。

据研究数据表明，电控燃油喷射系统可使发动机的功率提高10%，在耗油量相同的情况下扭矩可增大20%，0～100km/h加速时间减少7%，油耗降低10%；尤其是废气排量可降低34%～50%，系统采用闭环控制并加装三元催化器，排放量可下降73%。

在排气系统中，应用的废气再循环（EGR）就是引出一部分排出的废气（10%～20%）通过进气管与新鲜空气混合后再度进入气缸参与燃烧，实现废气再循环，破坏有害气体（Nox）高温富氧的生成条件，从而减少NOx的生成，有利于环保。

1.3 汽车底盘上的主要的电子技术运用

汽车安全性和舒适性一直就是人们关注的话题，目前，在汽车舒适和安全保护领域出现了大量的新技术，这在汽车底盘上有很好的体现。

现在经常提到的车辆防抱死制动控制系统（ABS）主要是改善汽车制动时的方向稳定性，以保证汽车在制动过程中获得最大附着系数，从而减小制动距离，大大增加了汽车安全系数。近年来合动力学控制发展的ABS结是以滑移率为控制目标的ABS，它是以连续量控制形式，使制动过程中保持最佳的、稳定的滑移率，理论上是一种很理想的安全控制系统。

汽车驱动防滑系统（ASR）技术其实是ABS的延伸和拓展，ASR系统能够提高汽车的牵引性、驱动性、稳定性及舒适性。

汽车驱动防滑系统的作用主要是维持汽车行驶方向时的稳定性，并尽可能利用车轮路面间的纵向附着力，以提供最大的驱动力。它的两个显著的优点是：第一，当驾驶员在光滑路面上加大油门时，车轮会滑转，此时ASR能够通过施加制动力或者减少发动机功率输出方式使车轮的滑转率控制在最佳范围内，从而获得良好的加速性能；第二，可减小轮胎的磨损，延长其寿命。这是通过“制动力控制”、“发动机调速控制”、“光滑路面状况显示控制”、“轴荷转移控制”等来实现的。

ASR已成功应用到汽车上，取得了明显的效果。由于驱动防滑系统总是和防抱死制动系统结合在一起使用，常称之为ABS/ASR系统。

除了上述介绍外，还有电动助力转向系统（EPS）等技术已经运用比较成熟。现代汽车电子技术的应用不仅提高了汽车的动力性、经济性和安全性，还改善了汽车行驶的稳

定性和舒适性，推动了汽车产业的发展。如今，汽车电子化程度显然已成为衡量当今汽车性能高低的直接指标。

底盘的电子控制用于控制提高汽车的舒适性，安全性和动力性等。主要有主动—-半自动悬架及车高自动调节系统、制动和防滑动态性能电子控制系统、转向控制、驱动控制和巡航控制等。

悬架系统控制是用来改变车身的高低和缓冲弹簧的弹力，并根据车辆的载荷及路面条件改变吸收冲击阻尼力的大小。控制车身高度的目的是在于车辆的载荷无论怎样变化，通过该控制系统均能使车身和底面之间始终保持设定的距离，或者汽车在高速行驶过程中，通过降低车身高度来减少空气的气动阻力并增强汽车在高速行驶时的稳定性。转向系统控制用于操纵动力转向系统转向力。防抱死制动控制系统是用来防止汽车在制动时车轮被抱死。采用电子控制四轮防抱死制动控制系统，不仅能防止汽车在制动过程中后轮被抱死，而且还能防止用于转向的前轮被抱死，从而使汽车行驶方向的稳定性得以增强，提高了汽车的可操纵性。电控巡航行驶系统用于汽车行驶速度的自动调节，使汽车在不踩加速踏板的情况下，能保持设定的行驶速度。防滑控制是用来防止汽车在起步和加速时驱动轮打滑。四轮转向控制是由安装在后悬架处，用于操纵后轮的后轮转向机构及前轮转向机构所组成，这样前后四个车轮都能进行转向操纵。目的是为了提高汽车在低速时的转向性能及在高速行驶时的转向能力。

■1.4变速器的电子控制

电控自动变速器的控制系统主要是计算机接收各传感器输送来的反映汽车和发动机运行工况的信号后，据此发出指令给换挡电磁阀和变矩器锁止离合器电磁阀，以控制自动变速器工作。计算机除了用于控制变速器的自动换挡外，还用于全时四轮驱动传动系统中轴间差速器的自动锁止控制。车辆行驶时，计算机接收前后轮转速传感器、节气门位置传感器和轴间差速器控制开关的信号，根据前后轮速度的差动量来控制前后轴上转矩的分配，以避免因差速器的差动作用，而产生车轮滑转，车辆停驶的现象，从而提高车辆在困难道路上行驶时的通过能力。

■1.5 动力传动总成的整体控制

随着汽车计算机程度的进一步提高和微电子技术的迅速发展，CEO的控制功能也不断增，并逐渐由单一控制向集中控制。方向发展，并可产生新的控制功能。动力传动总成的整体控制就是这样一个集中控制系统。这种整体控制更易于实现换挡过程中的闭环控制，提高动力传动系统的综合动力性能和经济性能，不仅降低了成本，更重要的是提高了控制系统可靠性和一致性。这一方面的研究与应用越来越多，已经成为当前汽车计算机电子技术发展的一个重要方向。

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■1.6 车身系统的电子控制

车身系统的电子控制用于增强汽车的安全、舒适和方便性。车身电子控制技术的基本内

容如下：

1、仪表方面：电子转速表、电子车速里程表、电子燃油表、多功能综合屏幕显示。

2、安全方面：电控安全气囊、防盗警报系统、电控安全带、电控前大灯系统、雷达防撞系统。

3舒适方面：中央门锁系统、电动门窗与电动天窗系统、电动座椅、电动后视镜与电动除霜系统、汽车音像系统、自动空调系统。

4通信与智能化方面：卫星导航与定位系统、车载电话与计算机网络系统、安全维护与监控系统、故障自诊断系统、智能汽车与自动化高速公路。

■1.7 信息通信系统

这种控制用于和社会连接，以及协调整车各部分的电子控制功能。主要有将大量计算机、传感器和交通管理服务系统连接在一起的综合显示系统、驾驶员信息系统、语言系统、导航系统、计算机网络系统、状态监测与故障诊断系统等。

致谢

感谢教研室的全体老师，你们一丝不苟、严谨细致的工作态度是我工作、学习的榜样；你们循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。

这次论文能够最终顺利完成，得益于各位老师的辛勤栽培，使我能够很好的掌握专业知识，并在论文中得以体现。得益于各位老师认真负责，我才能在汽车学习上迈出这最坚实的一步，难忘梨园栽培，难忘恩师指点。同时，本篇论文的写作也得到班级同学的热情帮助。在此，我再一次真诚地向帮助过我的老师和同学表示感谢！