毕业设计（论文）汽车电子控制技术的应用与发展前途

1、摘要汽车电子技术一般认为是指汽车上应用的电子化和电子信息技术及相关电子技术的总称。文中针对近些年来现代汽车电子技术应用的现状进行了探讨，并对汽车电子技术的安全化、环保化、网络化和智能化发展趋势作了展望。对于汽车电子逐渐的成熟化，现代汽车给人们带来了更舒适性、安全性、简便性。关键字：电子技术 安全性 经济性 舒适性abstractautomobile electronic technology. generally considered an automobile electronic and application of electronic information technology an

2、d related electronic technology floorboard. the paper in recent years the modern automobile electronic technology applications, the paper discusses the status quo of automobile electronic technology to secure, environmental protection, network and intelligent development was prospected. for automobi

3、le electronic gradually matured, hyundai has brought people more comfort, safety and convenience. key word: electronic technology ，safety，economy ，comfort 目录摘要iabstractii目录iii1设计总则11.1课题的来源11.2 设计背景11.2.1 电子控制技术的简介11.2.2 汽车电子技术的发展过程11.3 课题讨论目的21.4 现代汽车电子技术应用现状与发展趋势32国内外汽车电子技术的发展现状92.1 国外汽车电子技术的发展92.

4、1.1 发动机电子控制系统92.1.2 电子控制自动变速器92.2 国内汽车电子产品市场的现状102.2.1 汽车发展第一阶段102.2.2 汽车发展第二阶段112.2.3 汽车发展第三阶段122.2.4 汽车发展第四阶段122.2.5 汽车发展第五阶段133现代汽车电子技术的应用现状153.1 发动机电子控制153.1.1 电子控制喷油装置153.1.2 电子点火的介绍173.1.3 怠速控制系统173.1.4 废气再循环系统183.1.5 燃料蒸发排放控制183.1.6 电控二次空气喷射系统183.1.7 发动机可变气门正时技术193.1.8 发动机系统自我诊断功能193.2 底盘电子控制

5、阁203.2.1 电控自动变速器(ecat)203.2.2 防抱死制动系统(abs)213.2.3 电子转向助力系统243.2.4 适时调节的自适应悬挂系统273.2.5 常速巡航自动控制系统(ccs)273.3 车身电子控制283.3.1 汽车空调控制283.3.2 信息显示系统283.3.3 安全气囊控制系统283.3.4 汽车电子灯光控制系统293.3.5 信息传递装置294 现代汽车电子技术应用的发展趋势314.1 传感器技术314.2 执行器324.3总线技术324.4安全技术325结束语365.1结论365.2存在的不足365.3展望36致谢38参考文献391设计总则1.1课题的来

6、源本课题汽车电子控制技术的应用与发展前途来源于湖北汽车工业学院汽车工程系汽车教研室。1.2 设计背景1.2.1 电子控制技术的简介现代汽车电子控制技术是汽车技术与电子技术相结合的产物。随着汽车工业与电子工业的不断发展，在现代汽车上，电子技术的应用越来越广泛，汽车电子化的程度越来越高。20实际70年代中期，随着微型计算机开始在汽车上的应用，给汽车业带来了划时代的变化。可以说，今天的汽车已进入微机控制的时代，且日趋成熟和可靠。1.2.2 汽车电子技术的发展过程汽车业与电子业是世界工业的两大金字塔。近年来，汽车业与电子业的联系日趋密切。从发动机的燃油喷射、点火控制、怠速控制、进气控制、排放控制、故障

7、诊断到底盘的传动系统，行驶系、转向系、制动系和车身及辅助装置，普遍采用了电子控制一体化，这是现代汽车的显著特点。在汽车零部件中，最初采用的电子装置是交流发电机的整流器。通过使用硅二极管，车用发电机改直流为交流。交流发电机结构紧凑、故障少、成本低。1960年，美国克莱斯勒汽车公司和日本汽车公司开始采用硅二极管整流的交流发电机。此后不久，交流发电机迅速推广到全世界。我国适用于20世纪70年代，现已全部取代了直流发电机。20世纪60年代以来，发动机周围零部件的电子化显得十分活跃，尤其是电压调节器和点火装置电子化，并得到快速发展。1960年，美国通用汽车公司采用了ic调节器。ic调节器是在硅半导体的表

8、现和内部，把晶体管、电阻和电容封装子一起，即把固体电路集聚在半导体硅切片上制成。这种电路结构紧凑、可靠性高、成本低、熬电少、反应敏捷、不需冷却，因而，迅速推动微机控制技术在汽车上的应用，并得到迅速发展。1973年，美国通用公司开始采用ic点火装置，此后逐渐普及。随着排放标准的日趋严格，强烈要求增大点火能量，提高点火时刻的精度。ic点火控制能很好地满足这些要求，并使维护更简单。1974年，美国通用汽车公司开始装备加大火花塞电极间隙、增强点火能量的hei高能点火系统。同时，在分电器内装上点火线圈和电子控制电路，力图将点火系统作成一体。1976年，克莱斯勒汽车公司首创电子控制点火系统。系统中使用了模

9、拟计算机，根据输入的空气温度、进气温度、水温、转速和负荷，计算出最佳点火时刻。1977年通用公司开始使用数字式点火时刻控制系统。同年，福特公司将这种发动机上的电子控制系统扩展到同时控制排放再循环和二次空气喷射上。继之，日本、欧洲一些国家也相继开发了自己的汽车电子控制系统。之后，又经过多次改进，其控制功能不断增多，性能更加先进。此后，化油器空燃比反馈、后备电路、自诊断功能相继被开发出来。1978年，德国的波许（bosch）公司研制成d型电子控制汽油喷射系统，随后由开发了l型电子控制喷射系统，后来这些技术不断改进、完善。到1979年，发动机电子控制技术已达到相当高的程度。在除发动机以外的其它汽车零

10、部件上，最先应用电子技术的是福特公司。1970年，福特公司开始应用电子防滑(防抱死)装置，随后有了电控变速器。1982年以后，微型计算机在汽车上的应用日趋成熟，主要是数字或电子控制。近年来，车用装置越来越向智能化方向发展，主要是提高电子微处理器的级别，同时，驾驶辅助装置、警报安全装置、提高舒适性的装置、通信娱乐装置等等，相继采用了电子技术装置。这些装置的采用，对环保、节能、提高运行安全性和汽车综合性能具有重要的意义。1.3 课题讨论目的深入了解国内外电子技术的发展，找出我国汽车电子技术于国外汽车电子技术的差距。汽车电子化是汽车技术发展进程中的一次革命，汽车电子化的程度被看作是衡量现代汽车水平的

11、重要标志，是用来开发新车型，改进汽车性能最重要的技术措施。汽车制造商认为增加汽车电子设备的数量、促进汽车电子化是夺取未来汽车市场的重要的有效手段。1.4 现代汽车电子技术应用现状与发展趋势随着世界汽车电子技术迅速发展和汽车保有量的迅猛增长，日趋严重的环境污染和接连不断的石油危机，迫使对汽车进行严格的排放控制和节能要求。每天都在世界各地频频发生的交通肇事，给人们的生命和财产带来极大的威胁，这不但要求人们提高自身的安全意识，更对汽车行驶的安全性能提出了更高的要求。计算机技术的迅速发展为汽车的改善提供了条件，在人们对提高汽车综合性能的渴望中，各种车用电控系统应运而生，并逐步发展为微机集中控制系统。（

12、一）由单独控制到集中控制系统从20世纪60年代后期到70年代，汽车电控系统多采用模拟电路的ecu（电子控制单元），单独对汽车某一系统，如燃油喷射系统、点火系统等进行控制。由于在采用模拟电路的ecu控制系统中，如果要增加控制功能，必须增加与实现该项功能控制逻辑相应的电路，这样必然会使ecu的尺寸增加很大，对于安装空间有限的汽车来讲很不适用。所以这一时期的汽车电控系统多采用一个ecu控制汽车的一个系统的单独控制方式。采用单独控制系统很难实现对汽车全面的综合控制，并且结构线路复杂、成本高。多个系统用多个ecu，而同一种信号几个控制系统ecu都需要时，则必须同时配备几个相同的传感器，这必然造成结构、线

13、路复杂、成本高，并且维修困难，控制效果差。（二）集中控制系统在现代汽车中的应用在现在汽车中，集中控制系统得到了广泛的应用。在不同的车型上，其组合形式和控制项目各有异同。如有的车型将发动机控制系统与自动变速控制系统共用一个ecu控制，有的车型则各自用一个ecu控制；大多数车型点火控制均由发动机ecu控制，但有的车型则将定速、怠速、加速部分共同由一个ecu来控制；不同车型上的控制项目也各有取舍。发动机ecu往往集中了许多的控制功能，故又称为ecu。随着汽车电子化的发展，发达国家在汽车的各个系统上竞相采用电子控制装置，可以说是日新月异、层出不穷、令人眼花缭乱。但是他们的发展也是不平衡的，且各有特点，

14、而且就某一厂家的某一车型来说，过去和现在也有较大的差别，即使是同时期生产的某一车型，销售地区不同，采用的电子控制装置的数量也肯能不一样。1. 发动机部分最佳点火提前角（esa）。该系统可使发动机在不同转速、进气量等因素下，实现最佳点火提前角，使发动机能发出最大的功率和转矩，而油耗和排放降低到最低程度。该系统分开环和闭环两种控制。闭环是在开环的基础上，增加一个爆震传感器进行反馈控制，其点火时刻的精确度比开环高，但排气净化稍差些。最佳空燃比。空燃比的控制是电控燃油喷射发动机的一项主要内容。它能有效地控制混合气空燃比，使发动机在各种工况下及有关因素的影响下，空燃比达到最佳值，从而实现提高功率、降低油

15、耗减少排气污染等功效。该系统可分为开环与闭环两种控制。闭环控制是在开环控制的基础上，在一定条件下，有微机根据氧传感器输出的混合气（空燃比）信号，修正燃油供应量，使混合气空燃比保持在理想状态。该系统分电子反馈式化油器系统和电子燃油喷油系统两种，其中电子燃油喷射系统的性能显得更优越，化油器式已趋于淘汰。排气再循环（egr）。该系统是将一部分排放废气引入到进气侧的新鲜混合气中，以抑制发动机有害气体（氮氧化物nox）的生成。该系统能根据发动机的工况，适时地调节排气再循环的流量，以减少排气中的有害气体nox。它是一种排气净化的有效手段。怠速控制（isc）。该系统能根据发动机冷却水温及其它有关参数，如空调

16、开关信号、动力转向开关信号等，使发动机的怠速转速处于最佳状态。除以上控制装置外，在发动机部分进行控制的内容还有：电动燃油泵、发电机输出、冷却风扇、节气门正时、二次空气喷射、发动机增压、油气蒸发及系统自我诊断等功能，它们在不同类型的汽车上或多或少地被采用。另外，随着危及技术的进一步发展，微机将会在现代汽车上承担更重要的任务，如控制燃烧室的容积和形状，控制压缩比，见车汽车零件逐渐增加的机械磨损等。值得说明的是：现在发动机的各个电子控制系统或装置，一般都不是单独控制，而是实行集中控制的办法，即对上述内容。统一由一个电子控制其进行综合控制。2底盘部分制动防抱死系统（abs）。该系统能在各种路面上，防止

17、汽车制动时导致车轮抱死。该系统可以提高制动效能，防止汽车在制动和转弯时产生侧滑，它是保证行车安全，防止事故发生的重要措施。这种系统利用电子电路自动控制车轮制动力，可以充分发挥制动器的效能，提高制动减速和缩短制动距离，并能有效提高车辆制动的稳定性，防止车辆侧滑和甩尾，减少车祸，因此被认为是当前提高汽车行驶安全性的有效措施之一，目前国内外高级轿车和客车上已广泛使用。电控自动变速器（eat）。该装置有多种型式。它能根据发动机节气门开度和车速等行驶条件，按照换挡特性，精确地控制变速比，使汽车处于最佳档位。该装置具有提高传动效率，降低油耗，改善换挡舒适性、汽车的行驶平稳性以及延长变速器使用寿命等优点。电

18、控动力转向。电子控制动力转向的型式较多，目前有电子控制前轮、后轮及前后四轮转向系统。它们分别显出不同的优越性，如有的可获的最优化的转向作用力特性、最优化的转向回正特性，改善行驶的稳定性以及节能降低成本的作用;有的主要是为了提高转向能力和转向响应性；有的主要又来改善高速行驶时的稳定性。目前电控前轮动力转向较普及，通过控制转向力，保证汽车停驶或低俗行驶时转向较轻便，而高速行驶时又确保安全。小轿车的动力转向发展动向是四轮转向系统，其特点是汽车在转向上只作轻微操作及缓慢转变时，或在改变行驶路线而又高速行驶时，后轮与转向盘转动方向基本一致，这样行车摆动小，稳定性好。在车轮出入车库、左右转弯行驶及大转弯或

19、做u型掉头时，后轮与转向盘制动方向相反，可使汽车轻易转弯，具有较小的转弯半径。电子控制在这里多是根据驾驶工况，调整后轮转向角的大小，达到提高转向特性和转向响应性，以及改善高速行的稳定性等目的。电控悬挂。该系统能根据不同路面状况和驾驶工况，控制车辆高度，调整悬挂的阻尼特性及弹性刚度，改善车辆行驶的稳定性、操作性和乘座的舒适性，使汽车的有关性能始终处于最佳状态。巡航控制系统（ccs）。该系统一般叫恒速行驶系统。汽车在高速公路上长时间行驶时，打开该系统的自动操纵开关后，恒速行驶装置将根据行车阻力自动增减节气门开度，使汽车行驶保持一定。该系统可以减轻驾驶员长途疲劳，提高燃油的经济性，保持稳定的行驶速度

20、。3.行驶安全方面安全气囊系统（srs）。该系统是汽车上的一种常见的被动安全装置。在车辆正面相撞时，由电控元件用电流引爆安置在转向盘中央或其他部分气囊中的氮化合物，象“火药”似的迅速燃烧产生氮气，瞬间充满气囊，所在动作在0.03s内完成。安全气囊的作用是在驾驶员与转向盘之间、前座乘员与仪表板间形成已个缓冲软垫，避免硬性撞击而受伤。这种装置一定要与安全带配合使用，否则效果大为减小。有些汽车在驾驶员副座前的工具箱上端和乘员座位上也装有安全气囊系统。防撞系统。该系统有多种形式。有的在汽车行驶中，当两车间的距离小到某一距离时，即自动报警，若继续行驶，则会在即将相撞的瞬间，自动控制器将汽车停住；有的是在

21、汽车倒车时，会显示车后障碍物的距离，有效的防止倒车事故发生。驱动防滑系统。该装置是在制动防抱系统的基础上开发的，亮系统有许多共用组件。该装置利用驱动轮上轮速传感器，当感受到驱动轮打滑时，控制元件硬通过制动或通过油门降低转速，使之不再打滑，实质上是一种速度调节器。它可以在起步和弯道中速度发生急剧变化时，改善车轮与路面间的附着力，提高其安全性。该装置在雪地或湿滑路面上，较能发挥其特性。安全带控制。该装置在汽车发生任何撞击情况下，可瞬间束紧安全带。有的汽车上则装有当微机确认驾驶员和乘客安全带使用宫阙无误时，发动机才能被发动。前照灯控制。该照明系统可在前照灯照明范围内，随着转向盘的转动而转动，并能在会

22、车时自动启闭和防眩。除上述装置外，人们还开发出其他的安全装置，如自动门窗装置、防盗装置、车钥匙忘拔报警装置、语言开门（无钥匙）装置等，分别在不同的汽车上使用。4.信息方面随着电子化的发展，汽车信息系统越来越庞大，远远超出了车速、里程、水温、油压等的范围。逐渐向全面反映工况和行驶动态等功能发展，名目繁多的信息装置正在源源不断地送如汽车领域。信息显示与报警。该系统可将发动机的工况和其他信息参数，通过微机处理后，输出对驾驶员更有用的信息，并可数字、线条显示或声光报警。显示的信息除水温、油压、车速、发动机转速等常见的内容外，还有瞬间耗油量、平均耗油量、平均车速、行驶里程、车外温度等。这些信息都可根据驾

23、驶员的需要，随时调出显示。监视和报警的信息主要有：燃油温度、水温、油压、充电、尾灯、前照灯、排气温度、制动器液量、手制动、车门未关严等。当出现不正常现象或自诊断系统测出有故障时，立即有声光报警。语音信息。过去一般信息显示都是靠驾驶员察看仪表，用视觉感知，容易造成遗漏，现在出现了语音信息，极大地方便了驾驶员。语音信息包括语音警告和语音控制两类。语音警告是在汽车出现不正常情况，如水温、水位、油位不正常，制动液不足和蓄电池充电值偏低等情况时，微机会经过逻辑判断，输出信息至扬声器，发出模拟人的声音向驾驶员报警，如“请停车，水温不正常”、“请加油”等，多数还同时灯光报警。语音控制是用驾驶员的声音来指挥和

24、控制汽车的某个部件、设备进行动作。目前，该装置一般都是为伤残人提供方便而设立。 车用导航（aps）。该系统是近几年猜发展起来的。它通过设置在汽车内的显示器显示地图，可在城市或公路范围内，定向选择最佳行驶路线，并能在屏幕上显示地图，表示汽车行驶中的位置，以及到达目的地的方向和距离。这实质上是汽车行驶向智能化方向的发展的一种体质，进一步发展可成为无人驾驶汽车。通信。这方面真正实用且采用最多的是车载电话，在美国、日本、欧洲等发达国家较普及。目前车载电话的水平在不断提高，除车与路之间，车与车之间，车与飞机等交通工具之间的通话外，还可通过卫星与国际电话网相连，实现在行驶过程中的电话。5.舒适性方面全自动

25、空调。该装置突破单一的空气温度调节功能，可根据设置在车内外的各种温度传感器（车内温度、大气温度、蒸发器温度、发动机水温等）输入的信号，由微机对进气转换风扇、送气转换风门、混合风门、水阀、加热集电器、压缩机、鼓风机等进行控制，根据乘客要求，保持车内的温度、湿度等小气候处于最佳值（人体感觉最舒适的状态）。自动座椅。该装置是人体工程技术与电子控制技术相结合的产物，它能使座椅适应乘客的不同体形，满足乘客乘座的舒适性要求。音响、音像。车内装有立体音响，激光唱机。放音系统可实现立体声补偿、立体声音响自动选台，电视机可实现数码选台。6.中央控制电动门锁现代汽车越来越多采用中央控制电动门锁系统，以提高汽车使用

26、的便利性和汽车的安全性。中央控制电动门锁通常具有如下几个功能：中央功能。当驾驶员锁住他的车门时，其它三个车门也同时锁住，驾驶员可通过门锁开关同时打开各个车门，也可单独打开某个车门。速度控制。当行车速度达到一定时，各个车门能自行锁定，防止乘员误操作车内门把手而导致车门打开。单独控制。在除驾驶员车门以外的三个门设置有单独的弹簧锁开关，可独立地控制一个车门的打开和锁住。目前已装车使用的中央控制电动门锁的种类繁多，但其组织的主要部件是门锁开关、门锁控制电路及门锁执行机构。由以上可以看出，汽车电子化的发展已是大势所趋，在世界范围内已形成热潮，更新、更先进、更实用的电子控制装置将会不断涌现，汽车电子控制技

27、术将呈现出一片辉煌的局面。2国内外汽车电子技术的发展现状2.1 国外汽车电子技术的发展2.1.1 发动机电子控制系统1) 汽油机电子控制汽油机采用电子燃油喷射技术(efi)是现代汽车提高功率、降低油耗、减少污染的有效措施之一。efi技术是一种高级的发动机电子管理系统，其基本工作原理是：由传感器将汽油机的工作运行状况，如负荷大小、转速快慢、进气温度等数据送给计算机进行处理，然后由控制执行元件来确定供油量，从而保证发动机在各种工况下的正常运行。当今的efi已由单一控制发展到多项集中控制，根据汽车速度、环境温度和发动机转速等参数，自动对发动机的燃油喷射、空燃比、点火时间、怠速转速和废气再循环(egr

28、)等进行综合控制。其效果为：输出功率提高10，油耗下降10，尾气排放降低90，起动时间缩短5 0 ，加速时间缩短5 0(0100km/h)。2) 柴油机电控技术柴油机电控技术当前主要应用于柴油喷射、废气再循环、尾气催化转化等方面。目前先进的柴油机电子技术是共轨式电控喷油系统。它由电磁阀、传感器及中央处理单元组成。与传统喷射系统不同，在共轨系统中，压力的产生和喷射互不关联。在一定限度内，喷射压力的选择不受发动机转速和喷油量的影响。2.1.2 电子控制自动变速器一种自动变速器控制系统，包括多个动力传动路径和多个摩擦接合部件，通过有选择地接合所述摩擦接合部件中的一个而控制其变速操作并形成一速比，所述

29、摩擦接合部件中的一个响应于驱动条件而选择所述动力传动路径中的相应一个路径；所述控制系统包括：确定目标速比的装置，其响应变速命令来决定目标速比；压力供给控制装置，其控制提供给所述摩擦接合部件中的一个的接合控制压力，所述摩擦接合部件中的一个对应于由当前速比向所述目标速比的变速，所述目标速比通过所述确定目标速比的装置来决定；变速进展检测装置，其检测所述变速操作由当前速比向所述目标速比的进展；可变性确定装置，通过将由所述变速进展检测装置检测的所述变速操作进展与预定阈值相比，确定是否能够响应新命令而改变所述目标速比，所述新命令是在正执行由所述当前速比向所述目标速比进行所述变速的同时、为变速到另一调低速档

30、而发出的；目标变化允许装置，如果所述可变性确定装置判断允许所述目标速比变化，则允许通过所述新变速命令引起所述目标速比改变；温度检测装置，其检测所述自动变速器的温度；阈值修改装置，其修改所述阈值而使其对应于由所述温度检测装置检测的温度；其中：如果所述目标变化允许装置允许所述目标速比的变化，则中断已经通过最初变速命令引起的调低速档操作，并执行实现该已改变目标速比的另一调低速档操作；当所述温度检测装置检测的温度较低时，所述阈值修改装置修改所述阈值，使得确定不允许所述目标速比向所述调低速档的变化，除非正在执行的所述调低速档操作的进展更接近其初始阶段。2.2 国内汽车电子产品市场的现状我国的汽车电子工业

31、起步较晚。20世纪90年代以前除了汽车收音机等直接从家用电器移植过来的产品以外。几乎没有汽车电子工业。进入20世纪90年代以后随着我国汽车工业的较快发展和国外的汽车电子化潮流，我国的汽车厂家如雨后春笋般涌现。据ccid统计。我国涉及汽车电子生产的企业有1000多家，但其多数企业规模偏小，产品结构单一。且技术含量低。近几年，我国汽车产业发展迅猛。特别是轿车产业我国的巨大市场潜力吸引了全球知名汽车厂商的目光，纷纷来华投资，凭借这些跨国企业提供的技术、硬件、以及产能上的保障，我国在短短几年时间内成为全球知名的汽车生产国。快速发展的汽车产业为汽车电子产品提供了广阔的应用市场，从2004年开始我国汽车电

32、子市场随着汽车产业一起进入快速发展时期。当前，汽车由单纯的机械产品逐步演变为一种高级的机电一体化产品并向着电动汽车(含混合动力车)和智能汽车的方向。使汽车电子市场进入了一个稳定且快速增长阶段；同时第三代移动通信、高清数字电视、卫星导航、移动网络等越来越多的it技术被逐步移植到汽车上，电子装置占整车的价值比显著提高，汽车电子产业也随之蓬勃发展。2.2.1 汽车发展第一阶段量价双增，市场规模增长较大、结构相对稳定。2003年我国市场上共销售汽车电子产品2488万套，销售金额达到300.4亿元，同比增长分别达到33.7和41.5，高于同一时期29.2的全国汽车总销量增长率。汽车电子产品的快速发展主要

33、得益于中国汽车产业近两年的高速发展。继2002年汽车产业的井喷之势后，2003年中国汽车产量依然保持着高速发展全年汽车产量突破了430万辆。而在汽车价值构成中，轿车电子产品所占比例约为3040，卡车电子产品所占比例约为10 20。另一方面，电子信息技术的不断升级和应用使得机械系统与电子系统之间的转换加速以及动力总成方面性能提高，网络在车辆中的高速发展以及消费者消费标准与档次的提高(如对安全、先进性要求的提高)等使得汽车电子产品占整车中的比重在不断提高，从支出费用来看，2003年，平均每辆新车的汽车电子产品支出从2002年的1854美元提升至2025美元，增幅创出近几年来的新高，达到9.2；从应

34、用比例上看，19892000年，汽车电子产品的成本在整个汽车制造成本中所占的比例已由16增至23，而到了2003年，这一比例提升至26.2。从市场结构上看，高附加值汽车电子产品在整体汽车电子产品中所占比重乃至汽车整车中的应用比重有了显著的提升。同时，这部分高附加值产品的国内产业供给还极为有限，多类产品大量依赖进口，导致这部分产品的价格在一段时期以内持续看涨。2003年汽车电子产品呈现出“量价双增”的增长特征，这是不同与于汽车市场的。从市场结构细分来看，近两年市场增长较快的产品依次为gps导航系统、其他信息娱乐系统(主要是车载电视)、防盗系统、自动变速控制系统、防抱死制动系统等，它们的销售额增长

35、率均高于汽车电子产品市场的平均增长水平。而且，虽然发动机电子控制系统、安全气囊、汽车音响以及中控锁等产品的销售额增长率均略低于汽车电子产品市场的平均增长水平，但仍高于34的全国汽车销量的平均增长水平。此外，与2002年相比，汽车电子产品的市场结构相对稳定。2003年，整车消费侧重于中低端市场，汽车电子产品自身的结构升级要求在短期内受到了一定程度的压制。部分技术含量与附加值较高的产品(如发动机电子控制、防抱死制动系统、安全气囊等)在汽车电子产品整体中的比重有所下滑。但诸如gps导航系统以及其他信息娱乐系统(主要是车载电视)等新兴汽车电子产品的比重2003年分别比2002年增加了0.7和0.5。2

36、.2.2 汽车发展第二阶段产业规模增长速度略有下降，产业结构快速升级。2003年我国共生产汽车电子产品3559万套，产值达到3l3.5亿元，同比增长分别达到26.8和37.2，低于同一时期全国汽车电子产品市场增长率。值得注意的是，产值增幅远大于产量增幅，“量价双增”特征比市场需求更为显著，这主要是由于国外企业在中国加大了对高附加值汽车电子产品的投入力度，产业结构快速升级所导致的。在产业结构方面，按照增长速度可以划分为3大梯队：2003年产值增长较快的产品依次为gps导航系统、其他信息娱乐系统(主要是车载电视)、自动变速控制系统、发动机电子控制系统、防抱死制动系统、以及防盗系统等，它们的产值增长

37、率均高于汽车电子产业37.2的平均增长水平，而安全气囊、汽车空调、电动车窗、电子组合仪表等产品的产值增长率虽然均略低于汽车电子产业的平均增长水平，但增长速度也较快，均高于30，仅有汽车音响和中控锁的产值增长率较低，不足20。在产业结构比重方面，发动机电子控制系统、汽车音响和汽车空调依然是汽车电子的主要产品，其中，发动机电子控制系统所占的比重大幅提升，比2002年增加1.2，而汽车音响与汽车空调所占的比重却大幅下降，分别比2002年减少2.9和0.5。这主要是由于后者的市场大多集中在国外，而全球汽车产品供过于求，汽车产业陷于低迷，制约了本国相关产业的发展；相反，发动机电子控制系统的目标市场则在国

38、内，而国内市场远未饱和，仍有大量产品依赖进口，因此，其产业增长势头较好。2.2.3 汽车发展第三阶段应用层次落后，与国外差距明显。与国外汽车电子产品相比，我国汽车电子产品的应用层次十分落后。国内平均每辆新车的汽车电子支出为885美元(折合人民币7237元)，占整车价值的4.8；而同期全球平均每辆新车的汽车电子产品支出为2025美元，占整车价值的26.2，差距相当明显。同时，在我国生产和应用的还只是一些技术含量较低的电子产品，而目前已经在国外普遍应用的汽车电喷系统、防抱死制动系统和安全气囊等电子产品在我国的生产和应用还才起步，刚刚列入我国汽车电子产业在“十五”期间的发展重点。而且，即使是目前应用

39、比例较高的汽车音响、汽车空调等产品，其产品档次与国外相比也较低。2.2.4 汽车发展第四阶段自主开发刚刚起步，合资合作企业成为竞争的主体。我国汽车电子企业正处于起步发展阶段，据统计，我国汽车电子企业或涉及汽车电子生产的企业有1000多家，但绝大部分企业规模都太小，产品单一并且技术含量低，与世界汽车电子业跨国公司的差距在不断拉大。目前，国内在整车及大总成的电子控制系统方面有一些自主开发生产的产品，如重庆宏安abs技术有限公司、维克交通高技术有限公司、西安国力博华机电公司等生产了商业化的abs产品；重庆欧翔、深圳欣源展实业公司都自主开发生产了自动变速器；北京赫达、石家庄久乐、山西大恒通用都少量生产

40、了安全气囊产品。虽然我国企业也能自主开发出一些产品，但总体水平与国外相比差别很大，与国际先进水平相比，要落后1015年。主要差距是在电子控制单元的软硬件、系统的可靠性和控制精度方面；企业的技术主要来源于国外，而且虽然某些产品已形成一定的生产能力，但是规模化大生产还未形成。除了技术和规模2个明显的差距，与先进的跨国公司相比，不断拉大的差距还表现在：盈利水平、投融资能力、产品管理水平、生产效率、人才素质、发展战略、持续改进能力、市场开拓、知识积累、研究开发能力等多个方面。同时，面对我国潜在的巨大汽车电子产品市场，国外汽车电子供应商已积极介入我国汽车电子领域。近几年新成立的汽车电子企业中，合资企业约

41、占七成，合作伙伴中有许多是汽车电子零部件行业的跨国公司，这些企业已经成为我国汽车电子产业发展的主要力量，可以说，一个中外合资合作的汽车电子零部件产业竞争发展格局正在形成，而且这种竞争程度在愈演愈烈：一是外商在我国独资建零部件厂趋势明显；二是已经合资的企业扩大股比、控股和再建独资企业的要求在增加。2003年，业界传言，由上汽集团等与博世公司共同投资组建的大型合资企业联合汽车电子有限公司要改变合资身份，变成独资企业。该公司内部的消息是，博世正在积极争取控股，要将股权由现在的50变成51。2.2.5 汽车发展第五阶段配套体系相对封闭，行业进入壁垒较高。尽管全球汽车电子产业分工体系呈现出日益专业化的趋

42、势，但目前，我国汽车工业条块分割的封闭配套体系还没有根本性的转变，我国汽车电子企业产品销售渠道依旧单一、封闭，对整车厂依赖程度高。而目前国内整车厂与外方合资已成主流，引进外国新车型，越来越多地采用原配套厂生产的进口零部件。尽管国际汽车厂商在进入中国之前都承诺，零部件在中国生产，实行全球化采购。但一旦进入，就把为其配套的零部件厂商带进来了，对于缺乏统一质量标准的国内零部件企业，要想进入它的配套体系甚至比插针还难。事实上，汽车电子行业的一个显著特点是主机厂根据整车厂商的要求进行专门设计制造，产品要具有多样性和适应性，有专门为一个客户建设的生产线。如上海联合电子和德尔福公司分别为东安发动机厂各提供一

43、套系统，东安厂提供两套电喷发动机供整车厂选择。因此，配套渠道体系一旦形成就会相当稳定。正因为这样，为了获得广阔的市场空间，主机厂之间的渠道竞争必将成为企业竞争的制高点，渠道竞争将日趋激烈。目前。欧美发达国家生产的汽车。每辆汽车上电子装置的平均成本已占整车成本的3050。在豪华轿车上，电子产品的成本已占整车成本的50以上。有些公司生产的高档汽车上安装了专用的电子系统，例如丰田汽车公司的vvti新型智能可变节气门控制系统、msp马莎拉蒂稳定程序、psm 保时捷行车稳定管理系统、ptm保时捷牵引力管理系统、pasm保时捷主动悬架管理系统等等。国外汽车电子技术发展的主要特征有：1)功能多样化。从最初的

44、发动机电子点火和喷油，发展至现在的各种控制功能，例如自动巡航、自动启停、自动避撞等。2)技术一体化。从最初的机电部件松散组合到现在机液电磁一体化。例如直喷式柴油共轨燃油喷射系统、德尔福的磁流变液减振器。3)系统集成化。从最初的单一控制到现在集成综合控制，例如动力总成发动机和变速器)集成控制、安全系统集成控制等。4)通信网络化。从初期的各子系统到现在控制器局域网例如以can总线为基础的整车信息共享的分布式控制系统及无线通信为基础的远程高频网络通信系统。3现代汽车电子技术的应用现状按对汽车行驶性能作用的影响，可把汽车电子产品归纳为两类：1)汽车电子控制装置；2)车载汽车电子装置。目前较多见的成熟的

45、汽车电子控制系统主要有：发动机电子控制、底盘电子控制、车身电子控制、信息传递等。3.1 发动机电子控制3.1.1 电子控制喷油装置现代汽车上，机械式或机电混合式燃油喷射系统趋于淘汰电控燃油喷射装置因其性能优越而得到日益普及。电控燃油喷射系统是20世纪60年代末开始发展起来的，与传统的化油器供油系统相比而其突出优点在于空燃比的控制更为精确，可实现最佳空燃比；且电喷技术提高了汽油的雾化、蒸发性能，加速性能更好，发动机功率和转矩得以显著提高。这样能使发动机一直处于最优工作条件下运行，并使发动机的综合性能得到提高。汽油机采用电子燃油喷射技术(efi)是现代汽车提高功率、降低油耗、减少污染的有效措施之一

46、。efi技术是一种高级的发动机电子管理系统，其基本工作原理是：由传感器将汽油机的工作运行状况，如负荷大小、转速快慢、进气温度等数据送给计算机进行处理，然后由控制执行元件来确定供油量，从而保证发动机在各种工况下的正常运行。当今的efi已由单一控制发展到多项集中控制，根据汽车速度、环境温度和发动机转速等参数，自动对发动机的燃油喷射、空燃比、点火时间、怠速转速和废气再循环(egr)等进行综合控制。其效果为：输出功率提高10，油耗下降10，尾气排放降低90，起动时间缩短5 0 ，加速时间缩短5 0(0100kmh)。目前柴油机燃油喷射系统的电子控制主要有几种方式：有的采用共轨式电控喷油系统，有的采用电

47、控单体泵或组合式电控单体泵，有的采用电控泵喷嘴，有的采用电控分配泵，过去极少数也有采用电控直列泵。在商用车柴油机上用得多的是共轨式电控喷油系统、电控单体泵喷油系统和电控泵喷嘴喷油系统。英国ricard0公司预估到20l0年欧洲在1213升车用柴油机燃油系统的构成中，共轨式电控喷油系统和电控单体泵喷油系统各占46，电控泵喷嘴喷油系统约占8左右。燃油供给系统的主要构成是供油泵、共轨和喷油器。 燃油供给系统的基本工作原理是：供油泵将燃油加压成高压，供人共轨内；共轨实际上是一种燃油分配管。储存在共轨内的燃油在适当的时刻通过喷油器喷人发动机气缸内。电控共轨系统中的喷油器是一种由电磁阀控制的喷油阀，电磁阀

48、的开启和关闭由计算机控制。1）电控共轨系统的特点：电控高压共轨系统的特点可以归纳为： a自由调节喷油压力(共轨压力控制) 通过控制共轨压力而控制喷油压力。利用共轨压力传感器测量燃油压力，从而调整供油 泵的供油量、调整共轨压力。此外，还可以根据发动机转速、喷油量的大小与设定了的最佳 值(指令值)始终一致地进行反馈控制。 b自由调节喷油量 以发动机的转速及油门开度信号为基础，计算机计算出最佳喷油量，并控制喷油器的通 断电时间。 c自由调节喷油率形状 根据发动机用途的需要，设置并控制喷油率形状：预喷射、后喷射、多段喷射等。 d自由调节喷油时间 根据发动机的转速和喷油量等参数，计算出最佳喷油时间，并控

49、制电控喷油器在适当的 时刻开启，在适当的时刻关闭等，从而准确控制喷油时间。 在电控共轨系统中，由各种传感器发动机转速传感器、油门开度传感器、各种温度 传感器等实时检测出发动机的实际运行状态，由微型计算机根据预先设计的计算程序进 行计算后，定出适合于该运行状态的喷油量、喷油叶间、喷油率模型等参数，使发动机始终 都能在最佳状态下工作。计算机具有自我诊断功能，对系统的主要零部件进行技术诊断，如果某个零件产生了故障，则诊断系统会向驾驶员发出警报，并根据故障情况自动作出处理；或使发动机停止运 行即所谓故障应急功能，或切换控制方法，使车辆继续行驶到安全的地方。传统的泵管嘴燃油系统中，喷油压力与发动机的转速

50、和负荷有关，不是一个独立变量。 在高压电控共轨系统中，喷油压力(共轨压力)与发动机的转速和负荷无关，是可以独立控 制的。由共轨压力传感器测出燃油压力，并与设定的目标燃油压力进行比较后进行反馈控制。2）共轨式电控喷油系统与常规机械式燃料喷油系统相比，共轨式电控喷油系统具有如下一系列优点：a.可实现高压喷射，喷射压力比一般直列泵系统高出一倍，最高的已达200mpa，今后的技术还会向250mpa高压喷射的实用化方向发展。b.喷射压力独立于发动机转速，可以改变发动机低速、低负荷性能。c.可以实现多次喷射(每循环35次，甚至组合7次喷射，包括预喷、主喷和后喷)，调节喷油速率形状，实现理想喷油规律。通过预

51、喷来降低噪声和nox排放，通过后喷来降低颗粒和提高dpf及nox的催化转换效率。d.喷射定时和喷油量可自由选定。e.具有良好的喷射特性，优化燃烧过程，使发动机油耗、烟度、噪声和排放等综合性能指标得到明显改善，并有利于改进发动机扭矩特性。f.结构简单，可靠性好，适用性强，对原有发动机设计和制造设备改动较少。3）电控泵喷嘴系统可直接安装在发动机气缸盖上，它将喷油泵的压油机构与喷油器结合在一起，省去了高压油管。所以高压系统的死容积可以最大限度地减小，具有较高的液压效率，更有利于实现高压化和喷油速率的控制，从而获得发动机的高功率、低油耗和低排放。但该系统价格较高，而且气缸盖的设计改动比较大。3.1.2

52、 电子点火的介绍近年来，汽车发动机向着多缸、高转速、高压缩比的方向发展，人们还力图通过改善混合气的燃烧状况，以及燃用稀混合气，以达到减少排气污染和节约燃油的目的。这些都要求汽车的点火系统能够提供足够高的次级电压、火花能量和最佳点火时刻。传统点火系统已经不能满足这些要求。因此，近几十年来各国都在积极探索改进途径，并研制了一系列的电子点火系统。目前国内外汽车上使用的电子点火系统主要分为有触点的电子点火系统和无触点的电子点火系统两大类。无论是哪一类电子点火系统，都是利用电子元件(晶体三极管)作为开关来接通或断开点火系统的初级电路，通过点火线圈来产生高压电。 电子点火系统也有闭环控制与开环控制之分:带

53、有爆震传感器，能根据发动机是否发生爆震及时修正点火提前角的电控系统称为闭环控制系统；不带爆震传感器，点火提前控制仅根据电控单元内设定的程序控制的称为开环控制系统。3.1.3 怠速控制系统怠速性能的好坏是评价发动机性能优越与否的重要指标，怠速性能差将导致油耗增加、排污严重，因此需进行必要的控制。现代轿车中一般都有怠速控制系统，由ecu控制并维持发动机怠速在某一稳定范围内。怠速控制通常是指怠速转速控制。实质是对怠速工况时的进气量进行调节（同时配合喷油量及点火提前角的控制)。目前，除了怠速转速的稳定性控制之外，怠速控制还可实现起动控制、暖机控制、负荷变化控制等功能，这样多种功能的集中，不仅简化了机构

54、，而且也提高了怠速控制的精确性。3.1.4 废气再循环系统废气再循环系统是在保证内燃机动力性不降低的前提下，根据内燃机的温度及负荷大小将发动机排出的废气的一部份再送回进气管，和新鲜空气或新鲜混合气混合后再次进入气缸参加燃烧，使燃烧反应的速度减慢，从而降低nox的排放量，是控制nox排放的主要措施。废气中的氧含量很低，含有大量n 、co2和水蒸气，这三种气体很稳定，不能燃烧，可吸收大量热量。当一部份排气经egr控制阀还流回进气系统与新鲜空气或新鲜混合气混合后，稀释了新鲜空气或新鲜混合气中的氧浓度，使燃烧速度降低：这两个因素都使燃烧温度降低，从而有效控制了燃烧过程中nox的生成。3.1.5 燃料蒸

55、发排放控制该系统主要由活性碳罐贮存装置、燃油蒸发净化控制装置和燃油箱燃油蒸发控制装置组成。汽油是一种易挥发的液体，在常温下燃油箱经常充满蒸气，燃料蒸发控制系统的作用是将蒸气引入燃烧并防止挥发到大气中。这个过程起重要作用的是活性碳罐贮存装置，因为活性碳有吸附功能，当汽车运行或熄火时，燃油箱的汽油蒸气通过管路进入活性碳罐的上部，新鲜空气则从活性碳罐下部进入活性碳罐。发动机熄火后，汽油蒸气与新鲜空气在罐内混合并贮存在活性碳罐中，当发动机启动后，装在活性碳罐与进气歧管之间的燃油蒸发净化装置的电磁阀门打开，活性碳罐内的汽油蒸气被吸入进气歧管参加燃烧。3.1.6 电控二次空气喷射系统系统中的空气由电控单元

56、根据输入信号通过控制相关电磁阀引往空气滤清器、排气管及催化式排气净化器中。该系统有两套主控电磁阀，第一套电磁阀为分流阀，用于将空气送往空气滤清器；第二套电磁阀为开关电磁阀，用于将空气送往排气管或催化式排气净化器。二次空气喷射系统也常被称为补燃系统或后燃系统。其原因是可燃混合气在汽缸内进行第一次燃烧后，其中那些未完全燃烧的部分由于人为地引入新鲜空气而使其在排气过程中进行了补燃，因而经消声器排入大气时的尾气很少有或者完全没有火星。而排气内有火星是在有可燃气体存在的情况下引发火灾的一大原因。因此，二次空气喷射系统也是防止内燃机尾气引起火灾的一项重要技术和设施。除了在轿车上应用外，它还广泛应用于安全性

57、能要求更高的内燃机车和专用汽车，如液化气运输车、轻油运输车、机场加油车等。3.1.7 发动机可变气门正时技术近几十年来，基于提高汽车发动机动力性、经济性和降低排污的要求，许多国家和发动机厂商、科研机构投入了大量的人力、物力进行新技术的研究与开发。目前，这些新技术和新方法，有的已在内燃机上得到应用，有些正处于发展和完善阶段，有可能成为未来内燃机技术的发展方向。发动机可变气门正时技术(vvt, variable valve timing)是近些年来被逐渐应用于现代轿车上的新技术中的一种，发动机采用可变气门正时技术可以提高进气充量，使充量系数增加，发动机的扭矩和功率可以得到进一步的提高。passat b5轿车选用2.8升v6发动机，该发动机对可变气门正时进行了特别设计。从俯视观察，排气凸轮轴安装在外侧，进气凸轮轴安装在内侧。曲轴通过齿形皮带首先驱动排气凸轮轴，排气凸轮轴通过链条驱动进气凸轮轴。passat b5发动机所应用的可变气门正时系统，是通过微机控制可变气门调节器上升和下降获得齿形皮带轮与进气凸轮（进气门）的相对位置变化，这种结构属于凸轮轴配气相位可变结构，一般可调整2030曲轴转角。3.1.8 发动机系统自我诊断功能计算机程序不断地将ecu 的指令和系统的反应进行比较，同时检查各个传感器的信号是否可信，以此确定系统是否存在故障。根据使用情况一般可分为以下几类：(1)描述各电