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摘 要： 摘要： 由于現(xiàn)代的汽車行業(yè)在發(fā)展過程中越來越強(qiáng)調(diào)對現(xiàn)代科技的運(yùn)用，車輛電子信息技術(shù)的普遍運(yùn)用也導(dǎo)致了近年來車輛領(lǐng)域正處在高速發(fā)展態(tài)勢，汽車行業(yè)也將逐步地朝著車輛智能化控制方面轉(zhuǎn)變，以進(jìn)一步滿足社會對車輛日益增長的要求。本章主要通過對車輛電子產(chǎn)品科學(xué)技
摘要： 由于現(xiàn)代的汽車行業(yè)在發(fā)展過程中越來越強(qiáng)調(diào)對現(xiàn)代科技的運(yùn)用，車輛電子信息技術(shù)的普遍運(yùn)用也導(dǎo)致了近年來車輛領(lǐng)域正處在高速發(fā)展態(tài)勢，汽車行業(yè)也將逐步地朝著車輛智能化控制方面轉(zhuǎn)變，以進(jìn)一步滿足社會對車輛日益增長的要求。本章主要通過對車輛電子產(chǎn)品科學(xué)技術(shù)展開解析，并結(jié)合車輛自動控制系統(tǒng)科技在現(xiàn)代車輛生產(chǎn)制作過程中的實(shí)際運(yùn)用展開了探討。
關(guān)鍵詞： 自動控制;汽車電子;分析
0 引言
由于全國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，民眾生活水準(zhǔn)日益提高，對車輛的技術(shù)要求也在日漸提高，隨著科技的高度發(fā)展應(yīng)用，現(xiàn)代車輛領(lǐng)域也在向電子自動化、智能化等方面發(fā)展，現(xiàn)代車輛集多項(xiàng)科技于一身，電子自動化控制為現(xiàn)代車輛應(yīng)用領(lǐng)域提供了重大發(fā)展變革，以電子零部件取代了傳統(tǒng)的機(jī)械部分，車輛的操控性、安全性都大大提高，既改善了車輛品質(zhì)，又給用戶帶來了更加人性化服務(wù)，車輛電子科技技術(shù)在未來有著更為廣泛的使用空間。在目前車輛制造科技以及各個方面的電子科技日益迅速發(fā)展的大背景下，車輛系統(tǒng)中很多現(xiàn)代化科技已經(jīng)得到了應(yīng)用，從而促使車輛系統(tǒng)向智能化和自動化方面的發(fā)展，而車輛電子技術(shù)便構(gòu)成了其中比較關(guān)鍵的一項(xiàng)因素。在目前車輛電子技術(shù)的實(shí)踐運(yùn)用和發(fā)展過程中，為了能使之達(dá)到更理想的應(yīng)用，就必須在結(jié)合自動控制的基礎(chǔ)上，對相關(guān)車輛電子關(guān)鍵技術(shù)加以分析，以便于將車輛電子技術(shù)的運(yùn)用達(dá)到更加智能化，也就可以實(shí)現(xiàn)出更理想效果。
1 汽車電子技術(shù)概述
1.1 汽車電子技術(shù)的優(yōu)勢
車輛電子技術(shù)大幅改善了車輛控制精度與范圍，高效的優(yōu)化了車輛控制性能，同時根據(jù)當(dāng)前經(jīng)濟(jì)社會蓬勃發(fā)展，利用車輛電子技術(shù)對傳統(tǒng)的機(jī)械控制做出了合理優(yōu)化，不但降低了車輛污染物的排放量和油耗，更增強(qiáng)了可靠性與舒適感，給用戶帶來了優(yōu)質(zhì)的智能服務(wù)。由于傳統(tǒng)的機(jī)械控制無法控制車輛燃料損耗，而且車子總是處在一種恒定模式下行駛，電子控制可以通過根據(jù)車輛的實(shí)際運(yùn)行狀況，對多種參數(shù)進(jìn)行對比，從而合理優(yōu)化了車輛行駛狀況，從而實(shí)現(xiàn)了減少車輛油耗的目的。利用電子傳感器技術(shù)可以避免車輛陷入空燃狀況，同時利用電子尾氣循環(huán)裝置可以減少車輛的污染物排放量，對發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)有著巨大的作用。更重要的在于電子科技可以合理的提高車輛的安全特性，針對不良道路或者惡劣行駛環(huán)境，電子科技可以對用戶進(jìn)行風(fēng)險警示，如電子駐車、ABS、道路辨識等多項(xiàng)領(lǐng)先科技加強(qiáng)風(fēng)險管理，高效的保護(hù)了用戶的生命安全。
1.2 汽車電子技術(shù)的原理
車輛電子控制的概念來源于上世紀(jì)五十年代，最初車輛技術(shù)人員將它運(yùn)用于車輛手動變速箱制造，在科技的發(fā)展優(yōu)化下，逐步廣泛應(yīng)用于車輛所有零件。電子控制技術(shù)是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心，通過對車輛的運(yùn)行狀況的應(yīng)用要求進(jìn)行科學(xué)的控制技術(shù)，其目的是在于減少人為控制，以電子智能控制技術(shù)保證車輛的安全行駛，而車輛電子技術(shù)就是通過運(yùn)用計(jì)算機(jī)記錄下相應(yīng)的車輛行駛數(shù)據(jù)，在實(shí)際應(yīng)用過程中，通過電子系統(tǒng)對環(huán)境和使用狀況進(jìn)行智能分析，使車輛維持在良好的工作狀態(tài)。
2 智能化管理系統(tǒng)在汽車電子科技領(lǐng)域中的運(yùn)用
2.1 自動化控制系統(tǒng)在發(fā)動機(jī)中的應(yīng)用
發(fā)動機(jī)自動控制系統(tǒng)主要是由微處理器、各類感應(yīng)器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)成，利用感應(yīng)器測量各種工作狀況與技術(shù)參數(shù)，再經(jīng)由微處理器進(jìn)行運(yùn)算、分析、確定后發(fā)送命令給各執(zhí)機(jī)實(shí)現(xiàn)的各項(xiàng)動作，從而使汽車發(fā)動機(jī)在各種工況下，均能以良好狀況工作。并且作為汽車行業(yè)最主要的車輛電子產(chǎn)品之一，汽車發(fā)動機(jī)系統(tǒng)對于進(jìn)一步提高汽車發(fā)動機(jī)工作的經(jīng)濟(jì)效益、增加發(fā)電機(jī)的動力性，和減少車輛廢氣中危險化學(xué)物質(zhì)的排放量，均起著至關(guān)重要的影響。例如: 電子節(jié)氣門系統(tǒng)，通過線傳控制，使節(jié)流閥的打開程度進(jìn)行了精準(zhǔn)控制，同時，系統(tǒng)反應(yīng)快速，能達(dá)到令人滿意的控制性能;另外，還可進(jìn)行怠速調(diào)節(jié)、定速巡航控制系統(tǒng)和車輛穩(wěn)定性控制等的集成，大大改善了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
2.2 電子元件的開發(fā)
2.2.1 自動控制系統(tǒng)模塊
車輛在生產(chǎn)制作過程中必須使用大量的汽車電子元件，在各自的部位起到了不同的功能，汽車電子元件也對現(xiàn)代車輛自動控制模塊有著很大的影響，汽車電子元件也組成了車輛電子控制器，通過現(xiàn)代電子車輛控制可以合理的對汽車發(fā)動機(jī)、底盤、車體等不同部位實(shí)施電子控制，從而組成了完善的電子車輛控制器系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)了提高車輛舒適性與安全性的目的。當(dāng)前趨勢下，隨著科技的不斷優(yōu)化與技術(shù)創(chuàng)新，車輛自動控制模塊也將顯得越來越復(fù)雜，就目前來看，普通汽車的自動控制模塊大約需數(shù)十個電氣控制元件，而高檔汽車自主控制器所涉及的電器元件數(shù)量甚至可達(dá)到數(shù)百個。
2.2.2 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與總線技術(shù)
傳統(tǒng)的車輛航線布置相當(dāng)繁雜，每一條航線都具備著不同的功能用途，從現(xiàn)階段來看，隨著車輛在生產(chǎn)制作過程中所使用的電子設(shè)備元器件數(shù)量種類日益增多，為了避免航線直徑的增多，車輛生產(chǎn)公司運(yùn)用了網(wǎng)絡(luò)和總線信息技術(shù)，可以合理的優(yōu)化傳統(tǒng)的全線一能的狀況下，使電子設(shè)備元器件之間形成了完善的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，以設(shè)計(jì)不同的指令參數(shù)并使計(jì)算機(jī)總線信息技術(shù)對其實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理，從而實(shí)現(xiàn)了一條線多能的統(tǒng)一控制，使車輛內(nèi)部航線的布置更加科學(xué)簡便，數(shù)據(jù)也更為安全，同時當(dāng)車輛發(fā)生故障時只需對總線信號進(jìn)行故障讀取就能夠判斷車輛故障原因，從而提高了車輛維護(hù)工作效率。
2.3 控制系統(tǒng)與變速系統(tǒng)的自動化
2.3.1 電控自動變速器
車輛電子控制在車輛的諸多方面都有著廣泛的運(yùn)用，針對車輛的變速器控制系統(tǒng)而言，電控手動變速器可以針對車輛的運(yùn)行狀況、發(fā)動機(jī)承受荷載能力等因素進(jìn)行自動分析，并自動進(jìn)行變速器檔位變換，從而使變速器系統(tǒng)可以很好的適應(yīng)車輛的工作狀況，并保持在最高檔位。電控手動變速箱有效的改善了車輛的加速性能與操控性，利用儀表盤的指示功能對車輛的工作狀況加以指示，優(yōu)化了傳統(tǒng)機(jī)械換檔的不足，既然提高了車輛的駕駛安全性，又增加了前進(jìn)力量。
2.3.2 電子氣動的優(yōu)勢
現(xiàn)代科技在車輛領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用，有效的改善了車輛的各種特性，車輛的電子氣動系統(tǒng)相比于傳統(tǒng)的車輛管理系統(tǒng)而言有著更加突出的優(yōu)越性，對于部分狀況下車輛發(fā)生故障的主要原因由于人為操縱錯誤以及其他外部原因而造成的，而在采用了電子氣動系統(tǒng)之后則有效改善了車輛在正常工作狀況下的智能管理效果，對車輛的其他方面也有著更加突出的優(yōu)勢。例如車輛氣動門鎖的使用可以有效的減少時間，從而減少了能源消耗;在汽車座椅生產(chǎn)加工方面電子氣動也有著突出的優(yōu)點(diǎn)，可以給用戶帶來更為舒適的服務(wù)，也減少了行車勞累，所以現(xiàn)階段來說汽車行業(yè)電子氣動已經(jīng)慢慢的變成了各種車輛所廣泛使用的生產(chǎn)手段。
2.4 汽車電子元件研發(fā)方面的應(yīng)用
在現(xiàn)代車輛系統(tǒng)整個結(jié)構(gòu)中，電子元件也是非常關(guān)鍵的組成部分，其汽車自動管理系統(tǒng)中起到了無法取代的功能和意義。目前，在中國汽車行業(yè)持續(xù)高速發(fā)展的狀況下，各種不同型式的車輛數(shù)量也越來越多，同時車輛所具有的不同用途也在日益具有多元化特征，正基于此，車輛構(gòu)造中的電子元件量也在逐漸增多，同時在對車輛系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)中所采用導(dǎo)線量也在越來越增多，而這些狀況的改變也將使得車輛整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加的復(fù)雜化。為了能使這一問題得到合理解決，在車輛設(shè)計(jì)和生產(chǎn)管理方面，就必須將車輛總體構(gòu)造更加簡化，并在此基礎(chǔ)上使汽車產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展水平能獲得更加理想的保障。作為車輛開發(fā)相關(guān)人員，在車輛中通過合理地使用電子元件，以及與自動控制器進(jìn)行有效整合，可達(dá)到車輛數(shù)據(jù)服務(wù)水平的有效提高，為車輛的良好使用提供有效保障。此外，針對車輛工程設(shè)計(jì)與生產(chǎn)相關(guān)技術(shù)，在對車輛電氣信息技術(shù)加以合理運(yùn)用的基礎(chǔ)上，可以將車輛總體架構(gòu)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化，同時可以有效改善車輛布線方法，可以將車輛中導(dǎo)線設(shè)計(jì)得到更加精細(xì)化，同時在車輛實(shí)際工作流程中可以使得數(shù)據(jù)傳輸更為具備可靠性與穩(wěn)定性，也將可以為車輛更好使用進(jìn)行有效支撐和保證。
2.5 汽車制動系統(tǒng)中的應(yīng)用
在車輛實(shí)際工作中，其穩(wěn)定性和安全的影響因素中車輛制動系統(tǒng)屬于非常關(guān)鍵的一項(xiàng)，若車輛制動系統(tǒng)如果有故障出現(xiàn)，很容易造成事故產(chǎn)生，對于駕駛?cè)藛T生命安全會帶來極大危險，所以對車輛制動系統(tǒng)必須加強(qiáng)智能化管理，同時必須合理加以優(yōu)化，這一點(diǎn)對契合產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢有著非常關(guān)鍵的影響及重要性。在當(dāng)前車輛制動體系中，在融入現(xiàn)代電子信息技術(shù)的基礎(chǔ)上，可運(yùn)用在電氣技術(shù)中自動控制，從而準(zhǔn)確科學(xué)地管理整個車輛制動體系，當(dāng)有問題發(fā)生之后就可以選擇合理對策加以處理，而在此基礎(chǔ)上也就可以讓駕駛?cè)藛T安全地獲得更滿意的保護(hù)。同時，在當(dāng)前的車輛制動體系中，通過自動控制器的使用，對所發(fā)生的各種問題可以適時反映給駕駛?cè)藛T，從而可以根據(jù)車輛駕駛員指令進(jìn)行智能化管理，可使剎車系統(tǒng)控制車輛轉(zhuǎn)速，也就可以使車輛系統(tǒng)提高可靠性。另外，對于采用零點(diǎn)五自動控制的汽車電子技術(shù)來說，在實(shí)現(xiàn)對這一技術(shù)手段合理使用的基礎(chǔ)上，也可以在一定基礎(chǔ)上提高汽車制動系統(tǒng)穩(wěn)定性，從而使駕駛?cè)藛T在行駛于汽車中的穩(wěn)定性獲得更良好的保證。
3 電子控制在車輛發(fā)動機(jī)上的運(yùn)用和發(fā)揮
3.1 發(fā)動機(jī)采用電子控制是必然趨勢
隨著機(jī)動車的保有量日益擴(kuò)大，以及人們對車輛生命品質(zhì)問題的日益關(guān)注，因此，車輛所排出的有害氣體及其對大氣的污染也越來越受到了人們的關(guān)注，尤其是在美國加州洛杉磯和日本東京都出現(xiàn)光化學(xué)煙霧事故后，產(chǎn)生了重大影響。于是部分發(fā)達(dá)國家的政府部門也開始研究出臺法律，對車輛的排放量加以約束。而美國、日本及歐盟等淄發(fā)達(dá)國家也于 20 世紀(jì) 60 年代末紛紛出臺了控制污染的規(guī)定，并且也越來越地嚴(yán)厲。在美國有的地區(qū)，甚至還出臺了低污染以及無污染車輛的規(guī)定。而這種更加嚴(yán)苛的規(guī)定，用車內(nèi)傳統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)來說是根本無法實(shí)現(xiàn)的，也因此汽車工業(yè)無線電技術(shù)起到了重要的作用。也應(yīng)該說，是排放法規(guī)促進(jìn)了無線電技術(shù)在汽車發(fā)動機(jī)上的運(yùn)用，并大規(guī)模使用了電子控制技術(shù)從發(fā)動機(jī)管理上入手的。
3.2 采用電子控制發(fā)動機(jī)
發(fā)電機(jī)的使用與電子設(shè)備管理，從 20 世紀(jì) 60 時代使用電子點(diǎn)火控制系統(tǒng)起步。在當(dāng)時是一個比較簡單的、用錯功率晶體管構(gòu)成，價格相當(dāng)高昂而且對環(huán)境保護(hù)也相當(dāng)敏感。在七十年代，電子點(diǎn)火控制系統(tǒng)在轎車上就已形成了標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。汽車電子產(chǎn)品的點(diǎn)燃控制系統(tǒng)，主要有白金晶體管點(diǎn)燃控制系統(tǒng)、霍爾電壓發(fā)生器晶體管點(diǎn)燃控制系統(tǒng)、電感脈動波發(fā)電機(jī)晶體管點(diǎn)燃控制系統(tǒng)和電容器放電型點(diǎn)燃控制系統(tǒng)等。
電子點(diǎn)火系統(tǒng)和傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)最大的區(qū)別就在于它并非單靠接點(diǎn)斷電，而是直接由信息控制器發(fā)出信號使電子點(diǎn)火控制器完成調(diào)節(jié)。也因?yàn)槠潼c(diǎn)火線圈的一次電壓像普通電子點(diǎn)火控制系統(tǒng)一樣受觸點(diǎn)限制，但能夠放大;從而增加了點(diǎn)燃能力。另外，因?yàn)樾盘柊l(fā)生器的信號并沒有直接由機(jī)器凸輪控制，所以點(diǎn)燃的正時應(yīng)該比較準(zhǔn)確，而關(guān)閉了接點(diǎn)后也就不會產(chǎn)生觸點(diǎn)火花的問題，所以工作上安全可靠，而且也無須維修和保養(yǎng)，極大便利了使用者。隨著電氣科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，就產(chǎn)生了微機(jī)遙控點(diǎn)燃系統(tǒng)，由微機(jī)接受溫度、進(jìn)氣壓強(qiáng)、空氣流速和曲軸位移以及速度變化等信息后，經(jīng)微機(jī)分析與處理，按良好點(diǎn)燃的條件，遙控點(diǎn)燃線圈三極管的導(dǎo)通與截止。這樣一來，就能夠更加準(zhǔn)確地按照發(fā)動機(jī)工況來調(diào)節(jié)點(diǎn)火正時間。
3.3 電子點(diǎn)火系統(tǒng)
點(diǎn)火系統(tǒng)，是指通過使用零點(diǎn)五導(dǎo)體器件(如充氣三極管、可控硅潛)代傳統(tǒng)電子點(diǎn)火系統(tǒng)的機(jī)械開關(guān)，接通或切斷初級電壓的點(diǎn)燃控制。電子產(chǎn)品點(diǎn)燃控制主要由微機(jī)、感應(yīng)器以及電路、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等幾部分組成。該控制器可以對通過電子感應(yīng)器送來的發(fā)動機(jī)各項(xiàng)參數(shù)加以計(jì)算、評估，從而實(shí)現(xiàn)對點(diǎn)火時間的調(diào)整，這樣能夠節(jié)省燃油，降低空氣污染。而按照儲能方式的有所不同，電子點(diǎn)火控制器又可分成電感點(diǎn)火系統(tǒng)和電容器點(diǎn)火系統(tǒng)二大類。
3.4 電子控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
雖然汽車車型不同、檔次不同，采用電子控制系統(tǒng)的功能和多少也不盡相同，但是，汽車電子控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)是由傳感器(傳感元件)與開關(guān)信號、電控單元(ECU， ElectronicControlUnit)和執(zhí)行器(執(zhí)行元件)三部分組成，(如圖 1 所示)這是電子控制系統(tǒng)的共同特點(diǎn)。實(shí)際上“電子控制單元”(Electronic Control Unit)，它是由輸入電路、微機(jī)和輸出電路等三部分組成。隨著轎車電子化自動化的提高，它所具備的基本功能如下幾點(diǎn)：①接受傳感器或其他裝置輸入的信息，給傳感器提供參考(基準(zhǔn))電壓：2V、 5V、9V、12V;將輸入的信息轉(zhuǎn)變?yōu)槲C(jī)所能接受的信號。 ②存儲、計(jì)算、分析處理信息;計(jì)算出輸出值所用的程序;存儲該車型的特點(diǎn)參數(shù)：存儲運(yùn)算的數(shù)據(jù)、存儲故障信息。 ③運(yùn)算分析。根據(jù)信息參數(shù)求出執(zhí)行命令數(shù)值;將輸出的信息與標(biāo)準(zhǔn)值對比，查出故障。④輸出執(zhí)行命令，把弱信號邊為強(qiáng)的執(zhí)行命令;輸出故障信息。⑤自我修整功能(自適應(yīng)功能)。
4 結(jié)語
現(xiàn)代科技的高度發(fā)展與應(yīng)用，對汽車行業(yè)領(lǐng)域也形成了巨大影，隨著汽車行業(yè)越來越向著信息化、智能化等方面前進(jìn)，車輛電子技術(shù)也將成了未來汽車行業(yè)發(fā)展的主要趨勢。對于車輛公司在設(shè)計(jì)生產(chǎn)制作過程中，運(yùn)用車輛電子技術(shù)可以很有效的改善了車輛的操控性、舒適度與可靠性，也很有效的減少了能源消耗和空氣污染物排放量，對社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展而言有著積極的促進(jìn)作用，它還可以讓車輛生產(chǎn)公司在保證經(jīng)濟(jì)性的同時兼顧了社會效益和生態(tài)效益。由于車輛電子技術(shù)在目前車輛設(shè)計(jì)生產(chǎn)過程中已屬于理論運(yùn)用上非常普遍的一項(xiàng)技術(shù)，同時在現(xiàn)實(shí)運(yùn)用中又起到了非常關(guān)鍵的作用，所以必須對這一技術(shù)加以合理運(yùn)用。在當(dāng)前汽車電子技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用方面，為了能使其取得更加滿意的使用效益，就需要在結(jié)合了自動控制系統(tǒng)技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行對這一技術(shù)的更加理想的運(yùn)用，使汽車電子技術(shù)有效的實(shí)現(xiàn)了自動化和智能化，同時有關(guān)技術(shù)人員也必須掌握采用自動控制系統(tǒng)的汽車電子應(yīng)用，才能對這一技術(shù)做出更加合理運(yùn)用，為汽車行業(yè)的良好發(fā)展前景提供了支持。在當(dāng)前車輛生產(chǎn)和車輛運(yùn)營過程中，許多現(xiàn)代化的科技都有著實(shí)際應(yīng)用，而車輛電子產(chǎn)品科學(xué)技術(shù)便是其中較為重要的一項(xiàng)科技，并起到了至關(guān)重要性影響。在目前的汽車電子技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)，智能化管理系統(tǒng)已經(jīng)具有了非常普遍的使用，從而使車輛電子科學(xué)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了更理想的發(fā)展趨勢，并促進(jìn)了車輛電子科學(xué)技術(shù)的蓬勃發(fā)展。——論文作者：張維康 ZHANG Wei-kang
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