卢阳洋汽车电子控制技术现状及发展趋势

1、 郑州交通职业学院毕 业 论 文论文题目：汽车电子控制技术现状及发展趋势所属系别 车辆工程系 专业班级 汽车检测与维修技术2班 姓名 卢阳洋 学号 1102020202 指导教师 程国锐 撰写日期 2014 年 05 月 摘 要随着社会的发展，人类对汽车的性能和环保提出了更高的要求。电子技术在汽车上的成功应用，被称为汽车技术发展进程中的一次革命。在现代汽车上，电子技术的应用越来越广泛，汽车已经有单纯的机械产品发展为高级的机电一体化产品，成为所谓的“电子汽车”传统的机械装置已经无法解决某些与汽车功能要求有关的问题，因而将逐步被电子技术和汽车融为一体的现代汽车电子控制技术所取代。电子控制技术正被广

2、泛地应用在汽车的各个方面，它不仅能提高汽车的动力性、经济性和安全性，改善行驶的稳定性和舒适性，推动汽车工业的发展，还为电子产品开拓了广阔的市场。因而发展现代汽车电子控制技术、加快汽车电子化速度是进一步启动和振兴汽车工业的重要手段。关键词：电子，机械装置，动力性，AbstractWith the deepening of China's modernization and the comprehensive construction well-off society gradually implemented, China's auto industry entered a st

3、age of rapid development of automobile construction quantity increasing, so that China's auto repair industry is facing new opportunities and challenges.Car maintenance is the most important part of automobile after sale service, automobile industry chain an important link in the quality not onl

4、y directly related to auto consumers vital interests, but also with the traffic safety environmental protection energy-saving society is closely related to the problemDaily maintenance as general car maintenance in the car to ensure the safety of important process, daily maintenance team the majorit

5、y of car consumers in the use of car safety, the use of important work, whether relevant personnel and consumers must learn, understand and master the cars daily maintenance of the new knowledge, to adapt to the car the new period of development of quality inspection and assessment work in the new r

6、equirements of automotive maintenance.Key Words：car, repair, Ownership, travel, safety1 引言52.汽车电子技术的发展简史53.现代汽车电子控制技术的应用63.1发动机电子控制63.1.1燃油喷射的电子控制63.1.2点火提前的电子控制73.1.3怠速控制73.1.4排气再循环控制73.1.5增压电控系统73.1.6故障自诊断系统73.1.7故障保险系统及故障备用控制系统83.1.8进气涡流电控系统83.2汽车底盘电子控制83.2.1电子控制自动变速器83.2.2防抱死制动(ABS)和驱动防滑系统(ASR)8

7、3.2.3电子调节悬架93.2.4电子控制动力转向93.3车身的电子控制93.3.1汽车空调控制93.3.2信息显示系统93.3.3安全气囊控制系统93.3.4汽车电子灯光控制系统104.电子控制技术的发展趋势104.1汽车电子控制趋于集中化、智能化104.2自动调速汽车与自动化高速公路114.3未来汽车115 总结12参考文献13致 谢141 引言纵观近几十年来汽车技术方面的重大成就，几乎无一例外地是应用电子技术的结果，多年来，汽车工业的长足进步，都是以电子技术 (特别是计算机、集成电路技术)为动力而实现的。采用电子技术是解决汽车所面临的诸多技术问题的最佳方案。因此，一个国家电子产业的水平及

8、其在汽车工业领域的应用情况如何，就决定了它在未来的世界汽车行业竞争中能否掌握主动权。近年来，随着电子技术、计算机技术和信息技术的应用，汽车电子控制技术得到了迅猛的发展，汽车结构的改进与性能的不断提高，汽车上装用的传统电气设备正面临着巨大的冲击。汽车电子控制技术是汽车的重要组成部分，其性能的好坏直接影响到汽车的动力性、经济性、可靠性、安全性、排气净化及舒适性。 例如：为使汽车发动机获得最高的经济性，需靠点火系统才能在最适当的时间点火；为使汽车在制动过程中有良好的操纵性能，需采用电子控制防抱死制动装置；为保证汽车工作可靠、行驶安全，则有赖于各种其他电子控制系统的正常工作。 由于人们对汽车节能、安全

9、、舒适、便捷和豪华的追求，对汽车的性能提出了更高的要求。使用了大量的传感器、微处理器等电子元件，尤其在近年来，微电子技术的飞速发展，特别是微型计算机技术的巨大进步，将先进的电子技术知识与传统的机械相结合，使得汽车的环保、节能、安全、舒适、便捷和智能化等方面有了很大的进步。如今的汽车已经成为了集微电子技术和微型计算机一体的自动系统。其中汽车电子化、智能化、网络化的程度是衡量现代汽车水平的重要标志，是用来开发新车型，改进汽车性能最重要的技术措施。 现在人们驾驶汽车的时候，相信都会一眼就发现车上增加了很多诸如油耗显示、ABS、ASR、EBA、ESP、安全气囊、侧气帘、车内温湿度控制、CD/DVD播放

10、机、GPS导航仪、电动门窗、电动后视镜、电动座椅记忆调节、LED车灯、自适应巡航，以及其他很多以前只在军用、航空上使用，而价格只是现在民用消费类水平的汽车电子产品。电子产品目前在整车成本中所占比例普遍为23%30，在高档豪华轿车上更是占到5060%。今后汽车的发展将更多地由汽车电子技术驱动，可能人们驾驶汽车的感觉就像在操作一台复杂的电子设备。这，就是与人们的生活息息相关的汽车电子。2.汽车电子技术的发展简史 第1阶段从50年代到70年代末期。主要是用电子装置改善部分机械部件的性能。汽车电子设备主要采用分立电子元件组成电子控制器，从而揭开了汽车电子时代的序幕，并由分立电子元件产品向集成电路IC产

11、品过渡。主要产品有二极管整流式交流发电机、电子式电压调节器、电子式点火控制器、电子式闪光器、电子式间歇刮水控制器、晶体管收音机、数字时钟等。 第2阶段从70年代到90年代中期。汽车电子制技术初步开始形成。其主要特点是在汽车大部分零件和汽车总体设计中，重视机电一体化的思想与技术。在这一阶段中，大规模集成电路的广泛应用减小了电子产品的体积。特别是8位、16位微处理器的广泛应用，更提高了电子系统的可靠性和稳定性。另外，应用电子装置还解决了机械装置所无法解决的复杂的自动控制问题。 第3阶段从90年代中期预计到2010年。汽车电子控制技术作为工程技术已经成熟。 在这一阶段中，电子工业为汽车工业提供了大量

12、更先进、灵巧的稳定电源，传感器和具有大容量内存的8位或16位微处理器。汽车的总体设计将在机电系统协调的基础上进行，并注重汽车机电一体化的整体设计。汽车电子控制技术的重点将由解决汽车部件或总成的自动控制问题，开始向广泛应用计算机网络与信息技术发展。使汽车更加自动化、智能化，并向解决汽车与社会融为一体等问题转移。 3.现代汽车电子控制技术的应用 随着汽车电子控制技术的发展，发达国家在汽车的各个系统竞相采用电子控制装置。目前比较多见、成熟的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 发动机电子控制包括燃油喷射控制、点火时间控制(ESA)、怠速控(

13、ISC)、排气再循环(EGR)、发动机爆震控制和其他相应的控制以及自诊断系统、后备系统等。发动机电子控制能最大限度地提高发动机的动力性，改善发动机运转的经济性，同时尽可能降低汽车尾气中有害物质的排放量。它是电子控制技术在汽车上应用的主要部分3.1.1燃油喷射的电子控制 燃油喷射的电子控制主要是用微机控制发动机所需要的燃油量。控制器(ECU)综合各种不同传感器传来的信息作出判断，控制喷嘴以一定的油压，正确、迅速地把燃料喷射到发动机进气歧管里，与吸入的空气混合后得到最佳的空燃比进入发动机气缸。目前应用的主要有L型、D型、Motronic型。L型是通过空气流量计直接测量发动机吸入的空气量作为控制系统

14、确定喷油量的信息。其特点是进气阻力大、效率差、精度高。D型是根据发动机的进气管压力和发动机转速推算出吸入的空气量，并计算出所需要的燃油量。其特点是进气阻力小、效率高、精度稍差。Motronic型系统是汽油喷射和电子点火等子系统的集合，该系统较好地实现了数字化控制，其抗干扰性能和控制精度更高。3.1.2点火提前的电子控制 （ESA）微机根据各种传感器传来的大量工况信息，及时处理后输出相应的控制信号，控制最佳点火提前角。引入微机控制点火系统后，使得点火提前角的控制、通电时间的控制、爆震防止的控制等都能达到比较理想的精度。微机控制点系统分为有分电器点火和无分电器点火(又称直接点火)系统两类。 3.1

15、.3怠速控制 （ISC）怠速控制系统（ISC）是当今汽油机集中控制系统中应用最广的一种怠速控制方式。由ECU根据节气门全关信号(怠速开关)和车速信号来判断发动机处于怠速状态，然后，ECU根据从各传感器传来的输入信号所决定的目标转速与发动机的实际转速进行比较，根据比较得出差值，确定相当于目标转速的控制量，再由驱动器发出信号去驱动控制空气量的执行机构。这是以发动机转速为信号对怠速转速实现的闭环控制。 3.1.4排气再循环控制 （EGR）排气再循环控制系统（EGR）是将一部分废气引入到进气管与新鲜混合气混合后返回气缸进行再循环，能根据发动机工况适时地通过装在排气歧管到进气管通道上的EGR阀的开度来控

16、制EGR率，以减少排气中NOx的排放量。EGR阀的控制系统有机械式和电控式两种。机械式控制的EGR率较小，控制的自由度受到限制。电控式不仅结构简单，而且可进行较大EGR率的控制，它在现代发动机电控系统中得到广泛应用。3.1.5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）。 3.1.6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

17、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。 3.1.7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。 3.1.8进气涡流电控系统 电控进气涡流技术在某些轿车（特

18、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。3.2汽车底盘电子控制 底盘电子控制包括自动变速器电子控(ECT)、防抱死制动控制(ABS)、驱动防滑控制(ASR)、悬架系统控制、电子控制动力转向、4轮转向(4WS)控制、巡航控制(CCS)系统等。 3.2.1电子控制自动变速器 （ECT）它是由车速传感器和节流阀开度传感器将车速和节流阀开度转换成电信号后作为电子控制装置ECU的输入信号，经ECT的E

19、CU按照换档特性和换档规律适时输出信号给电磁阀，利用电磁阀来控制油压回路，从而精确控制传动比，汽车得到最佳档位和最佳换档时间。它与传统变速器比较，具有高精度动力传输效率、低油耗，改善换档舒适性，汽车行使的平稳性以及延长使用寿命等优点。3.2.2防抱死制动(ABS)和驱动防滑系统(ASR) ABS和ASR都是汽车的主要安全装置，ABS可以防止汽车制动时车轮被抱死，从而有效地避免由于车轮抱死而易出的交通事故。它充分利用了轮胎与路面间的最大附着力，显著地提高了车辆制动时的方向稳定性和可操纵性，防止了制动时产生侧滑、甩尾等危险现象，缩短了制动距离，使制动器的效能得到充分发挥。ASR是维持附着条件，充分

20、发挥驱动力的电子调节装置，其作用是通过控制发动机转矩和汽车的制动系统等手段来控制驱动力，即在汽车起步，加速时减少驱动力，防止动力超过轮胎与路面的附着力而导致车轮空转打滑，保持最佳的驱动力，改善汽车的方向稳定性和操纵性。 3.2.3电子调节悬架 电子调节悬架可根据不同的路面状况和车辆运动工况，自动控制车身度，调整悬架的弹性刚度和阻尼，改善车辆行驶稳定性、操纵性、平顺性和乘坐舒适性。目前应用的主要有半主动悬架和主动悬架。 3.2.4电子控制动力转向 电子控制动力转向系统是根据车速、转向角、转矩等传感器，自动控制施加在转向盘上所需的转向力，使汽车在停车或低速行驶时转动转向盘所需的力增大，即在各种行驶

21、条件下实现转向盘上所需力的最佳值。全电子控制动力转向可提供回正力矩和阻尼力矩，从而获得最优 转向回正特性，且大大改善车辆行驶稳定性。此外，电子控制动力转向还可获得最优化的转向作用力特性，提高转向响应性。 3.3车身的电子控制 车身的电子控制包括车用空调控制、车辆信息显示、挡风玻璃刮水器的控制、灯光控制、汽车门锁控制、汽车车窗控制、电动坐椅控制、防撞与防盗安全系统等。 3.3.1汽车空调控制 车用全自动空调的电子控制是根据设置在车内外的各种温度传感器输出的信号，由ECU中的微机计算出经过空调热交换器后进入车内应该达到的出风温度。对混合气调节器开度、风扇驱动电机转速、冷却器风门(或加热器风门)、压

22、缩机等进行控制，自动地将车内温度保持在设定的温度值范围内，使车内的温度、湿度始终处于最佳值，为驾驶员和乘员提供一个舒适的乘坐环境。 3.3.2信息显示系统 汽车信息显示系统正处于发展和完善阶段，由车况监测部件、车载计算机和电子仪表3部分组成。汽车车况监测是传统机械式仪表板报警功能的改进和发展，通过液位、压力、温度、灯光等传感器，监测发动机、制动系、电源系统以及车灯的故障。车载计算机提供的信息能提高行车的安全性、燃油经济性及乘坐舒适性。它能使驾驶员获得平均油耗、瞬时油耗、平均车速、可行驶里程、驾驶时间、时钟、温度等有关正确驾驶的信息。这些信息在不需要时不显示，需要时通过键盘和按钮调出。电子仪表为

23、驾驶员提供汽车行使时最基本的操作信息，且这些信息连续在仪表板上显示。 3.3.3安全气囊控制系统 安全气囊控制系统是一种被动安全保护装置，由触发装置、气体发生器和气囊3部分组成。触发装置包括传感器、电子控制装置、储备电源和监控装置。由电子控制系统接收加速度传感器发出的信号，并进行分析，以判定是否发生碰撞事故。若发生了碰撞则对气体发生器发出指令，迅速吹胀气囊，整个过程约需0.03s。触发装置中的监控装置可连续自我监控，确保整个气囊系统在任何时刻都处于准备工作状态。 3.3.4汽车电子灯光控制系统 汽车电子灯光控制系统可根据光传感器检测到的车外天气光亮情况的信号，自动地将后灯和前照灯接通或切断，以

24、提高汽车使用的便利性和行驶安全性。 4.电子控制技术的发展趋势 汽车电子控制技术的发展趋势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。今天的汽车已经逐步进入了电脑控制的时代。电子技术在解决提高汽车性能、环保、能源、安全等问题中占有不可替代的重要地位。21世纪汽车将应用电子计算机网络和信息技术在汽车与社会紧密相连方面具有较大进展。包括广泛应用全球定位系统GPS和广泛使用车载信息系统，以及采用多路传输系统来集成汽车所有零部件的电子控制模块，使整个汽车电子系统具有数据融合、故障诊断和一定的自我修复功能。在过去10年里，汽车工业发生了两个显著变化。一是，增长的基点正在从经

25、欧美市场向以亚洲国家为主的发展中地区市场转移。数据显示，20072012年亚洲和欧洲将会主导全球汽车产量的89，BRICs和亚洲的其他国家将成为汽车消费的主力军。二是，在市场成熟的欧美国家，汽车的性能的提高更多地依赖于电子技术。有研究表明，从1989年至2005年，电子设备在整车制造成本所占比例，由16增至30以上。而目前每部新车的IC的成本约在310美元左右，估计到2010年将增长到350美元左右。4.1汽车电子控制趋于集中化、智能化 进入90年代后，汽车电子技术开始向智能化、微型化、集控化方向发展。如一个微处理器可同时对发动机、变速器、牵引力、稳定性等进行综合控制。微处理器还可对驾驶员侧面

26、、乘员侧面、后座、侧向的安全气囊进行控制，控制时能实现安全带预紧，安全气囊打开的时间和速度，达到智能化保护乘员的目的：智能化集中传感器和智能化执行机构也付诸使用，数字式信号处理方式将用于声音识别、适时诊断、导航系统等。 4.2自动调速汽车与自动化高速公路 在未来的15年内，人们很可能将享受即使开车时打瞌睡也不会出现危险的乐趣，这就是自动调速汽车。这是由汽车内或公路旁的电脑控制系统来消除驾驶员驾驶时受到外界刺激和影响以及随之而来的危险。以减少高速公路上的交通阻塞现象和交通事故。自动凋速系统可使当两车间的距离太近或有人超车时，自动调节车速。以使两车之间保持安全距离，并校正转向盘以保证汽车在指定的车

27、道内行驶。这使得驾驶员的工作强度大大减轻，并提高了行车的安全性，德国奔驰汽车公司已在部分奔驰汽车上安装了这种系统。 自动化高速公路的开发对公路交通影响很大。它可使现在拥挤的公路交通容量增加2-3倍，并且在提高车速的同时还可减少交通事故。 4.3未来汽车 移动的办公室目前的统计表明，人们在汽车内有40以上的时间是眼望窗外，无所事事。当今人们在谈论信息时代和信息高速公路的时候，已不满足于汽车的通讯功能仅局限于收听广播和车载电话通话，而要求汽车能显示信息和日程表，阅读或发送电子邮件和传真，收看天气预报和股市行情，访问互联网，甚至订购机票或一束鲜花。不久的将来在车内将能使用办公室的一切。 汽车电子控制

28、技术正在发展当中，它不再将电子技术作为机械的替代或增补，而是强调总体设计的机电一体化；强调汽车的自动化，智能化，网络化和信息化，只有靠电子技术和不断发展的高科技投入，才能使汽车产品得到更好发展。电子技术的应用和发展，将推动电子化的汽车进入到一个新的时代。5 总结随着电子技术的迅速发展，电子技术和汽车工业达到了空前的紧密结合，汽车控制趋于集中化、智能化。电子技术的应用对于汽车性能、提高行驶安全、降低污染、节约能源有着非常重要的作用，未来汽车性能的提高和品种的创新很大程度上取决于电子技术的应用程度。因此，汽车电子技术是用来开发新车型、改进汽车性能最重要的技术措施。增加汽车电子设备的数量、促进汽车电

29、子化是夺取未来汽车市场的重要的有效手段。参考文献1 乔俊珊，王子平；计算机在汽车上的应用J；机械管理开发；2004 年03 期 2 刘朝红;现代汽车电子控制技术的应用与展望J;本溪冶金高等专科学校学报;1999 年04 期 3 闫成福,聂建红;现代汽车电子控制技术的应用现状与发展趋势J; 汽车维修与保养;2004 年09 期 4 杨忠敏;现代汽车的电子控制J;中国机电工业;2003 年20 期 5 麻友良;汽车安全电子控制技术J;汽车电器;2003 年05 期 6 张建民;传感器在汽车发动机上的典型应用J;机电一体化;1997 年 02 期 7 汪卫东;汽车安全技术的最新发展与对策思考J;城市汽车;2003 年 06 期 8 杨楠；基于电动助