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髙。20世 纪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,今天的汽车已进入了微机控制的时代,且日趋成熟和可靠。
―、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、点火装置、怠速装置、进气控制、排放控制、故障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 司和日本的日产汽车公司开始采用桂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。我国始用于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,更显突出。
1960年,美国通用汽车公司采用了 X调节器。X调节器是在桂半导体的表面和内部,把 晶体管、电阻和电容封装在一起,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、耗电少、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’并得到快速发展。
1973年,美国通用汽车公司开始采用10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,提髙点火时刻的精度。10点火装置能很好地满足这些要求’并 使维护更简便。
1974年,美国通用汽车公司开始装备加大火花塞电极间隙、增强点火能量的证I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,力图将点火系统做成一体。
1976年,克莱斯勒汽车公司首创电子控制点火系统。系统中使用了模拟计算机,根据输 人的空气温度、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 制排气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口
1978年,德国的波许〔―卩)公司研制成0型电子控制汽油喷射系统,随后又开发了 1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 当髙的程度。
在除发动机以外的其它汽车零部件上,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 用电子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、 菁报安全装置、提髙舒适性的装置、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、提髙运行安全性和汽车综合性能具有重要的意义。
二、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 的交通辇事,给人们的生命和财产带来极大的威胁,这不但要求人们提髙自身的安全意识,更 对汽车行驶的安全性能提出了更髙的要來。计算机技术的迅速发展为汽车技术的改善提供了 条件,在人们对提髙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。
^ ―〉由单独控制到集中控制系统
1.单独控制
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电子控制单 元八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 20;控制系统中汽车电子调节器,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20: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 统用多个而同一种信号几个控制系统201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、线路复杂、成本髙,并且维修困难,控制效果差。
1集中控制系统
随着电子技术的飞速发展,用于汽车电控系统的虹:11由于采用了数字电路及大规模集成 电路,其集成度愈来愈髙,微机处理速度的不断提髙和存储容量的增加使其控制功能大大增 加,并具有各种备用功能。另外,与汽油喷射控制、点火控制及其他控制系统相关的各种控制 器,由于所用的传感器很多都可通用,如水温传感器,进气温度传感器,负荷、车速(转速〉传感 器等,因此利用控制功能集中化,就可以不必按功能不同设置传感器和501,而是将多种控制 功能集中到一个上,不同控制功能所共同需要的传感器也就只设置一个。这种控制方式 就叫做集中控制系统,也就是汽车微机控制系统。
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