电子技术在汽车上的应用

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  摘 要: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,汽车电子化的程度也越来越高。汽车电子技术是汽车技术与电子技术相结合的产物。目前电子技术的应用几乎已经深入到汽车所有的系统,电子技术的不断发展,汽车将向着电动和智能的方向发展,未来的汽车更环保、更容易操作。
  关键词:自动变速器,先进汽车,工作原理
  1前言
  自20世纪70年代以来,电子技术开始在汽车上快速发展和广泛应用,尤其是近几年排放性能、燃油经济性和安全性能等法规的强制性要求,极大推动了电子技术在汽车领域的推广使用,使汽车电子化程度不断提高,性能不断加强。国外一些专家曾经预言,在21世纪,汽车概念将发生根本的变化,汽车也会像计算机、手表和打字机一样,完全变个样。现在的“汽车”是带有一些电子装置的机械装置,未来的“汽车”将转变为带有一些辅助机械的电子装置,汽车的主要部分不再是个几节装置,它正向消费类电子产品转移。一百多年前诞生的汽车,只不过是一个简单的四轮交通工具,是被一些人,包括马车夫所嘲笑的笨重怪物。谁也不曾想到,就是这样一个怪物,历经100多年的发展,由原始汽车变化成为一个高科技的结晶体。特别是电子技术、电脑技术的飞速发展,使汽车的高科技化程度不断得到提高。
  2汽车电子技术概述
  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。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、电控悬架等等。而如今的汽车都配备了一个电脑——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。
  汽车本来主要偏向于机械配合的一项技术,可就在近几十年,随着电子技术的迅猛发展,各行各业都开始提倡机电一体化。汽车也不例外,如今的汽车技工如果还停留在以前的纯经验积累式修车,那也只能证明他从事汽车行业的时间很久了而已。如今的汽车上都是动辄数百个电子元件,数以万计的汽车线路控制着汽车多个部门的协调工作,国外专家预测未来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”。当然汽车并不是以前跟电路豪无关系,归结起来,早期的汽车电路主要是能量的转换,如今的电子技术主要在于汽车整体的控制。
  3现代汽车电子技术
  汽车电子是车体汽车电子控制装置和车载汽车电子控制装置的总称。车体汽车电子控制装置,包括发动机控制系统、底盘控制系统和车身电子控制系统(车身电子ECU)。汽车电子最重要的作用是提高汽车的安全性、舒适性、经济性和娱乐性。用传感器、微处理器MPU、执行器、数十甚至上百个电子元器件及其零部件组成的电控系统。
  汽车电子化被认为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重要的有效手段。
  据统计,从1989年至2000年,平均每辆车上电子装置在整个汽车制造成本中所占的比例由16%增至23%以上。一些豪华轿车上,使用单片微型计算机的数量已经达到48个,电子产品占到整车成本的50%以上,目前电子技术的应用几乎已经深入到汽车所有的系统。
  按照对汽车行驶性能作用的影响划分,可以把汽车电子产品归纳为两类:一类是汽车电子控制装置,汽车电子控制装置要和车上机械系统进行配合使用,即所谓“机电结合”的汽车电子装置;它们包括发动机、底盘、车身电子控制。例如电子燃油喷射系统、制动防抱死控制、防滑控制、牵引力控制、电子控制悬架、电子控制自动变速器、电子动力转向等,另一类是车载汽车电子装置,车载汽车电子装置是在汽车环境下能够独立使用的电子装置,它和汽车本身的性能并无直接关系。它们包括汽车信息系统(行车电脑)、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。
  目前电子技术发展的方向向集中综合控制发展:将发动机管理系统和自动变速器控制系统,集成为动力传动系统的综合控制(PCM);将制动防抱死控制系统(ABS)、牵引力控制系统(TCS)和驱动防滑控制系统(ASR)综合在一起进行制动控制;通过中央底盘控制器,将制动、悬架、转向、动力传动等控制系统通过总线进行连接。控制器通過复杂的控制运算,对各子系统进行协调,将车辆行驶性能控制到最佳水平,形成一体化底盘控制系统(UCC)。
  由于汽车上的电子电器装置数量的急剧增多,为了减少连接导线的数量和重量,网络、总线技术在此期间有了很大的发展。总线技术是将各种汽车电子装置连接成为一个网络,通过数据总线发送和接收信息。电子装置除了独立完成各自的控制功能外,还可以为其它控制装置提供数据服务。由于使用了网络化的设计,简化了布线,减少了电气节点的数量和导线的用量,使装配工作更为简化,同时也增加了信息传送的可靠性。通过数据总线可以访问任何一个电子控制装置,读取故障码对其进行故障诊断,使整车维修工作变得更为简单。
  4电子技术在现代汽车上的具体应用
  4.1汽车电脑(ECU)
  现代汽车是以计算机为控制中心的高度自动化控制,汽车电脑一般被称为ECU(Electronc Control Unit)。汽车电脑控制系统在硬件结构上一般由三部分组成:外部传感器、汽车电脑和执行机构。ECU主要由输入接口、微处理器和输出接口。
  4.2底盘电子控制
  4.2.1电控自动变速器(ECVT)
  电控自动变速器(ECVT)可以根据发动机的载荷、转速、车速、制动器工作状态及驾驶员所控制的各种参数,经过计算机的计算、判断后自动地改变变速杆的位置,从而实现变速器换挡的最佳控制,即可得到最佳挡位和最佳换挡时间。   4.2.2防抱死制动系统(ABS)
  防抱死制动系统(ABS)是一种开发时间最长、推广应用最为迅速的重要的安全性部件。它通过控制防止汽车制动时车轮的抱死来保证车轮与地面达到最佳滑动率(15-20%),从而使汽车在各种路面上制动时,车轮与地面都能达到纵向的峰值附着系数和较大的侧向附着系數,以保证车辆制动时不发生抱死拖滑、失去转向能力等不安全的工况,提高汽车的操纵稳定性和安全性,减小制动距离。
  4.2.3电子转向助力系统
  电子转向助力系统是用一部直流电机代替传统的液压助力缸、用蓄电池和电动机提供动力。
  4.2.4常速巡行自动控制系统(CCS)
  在高速长途行驶时,可采用常速巡行自动控制系统,恒速行驶装置将根据行车阻力自动调整节气门开度,驾驶员不必经常踏油门以调整车速。
  4.3发动机电子控制
  发动机电子控制的目的:尽可能降低汽车尾气中有害物质的排放量;尽可能改善发动机运行的经济性;尽可能提高发动机的动力性。
  4.4车身电子控制
  随着高速公路和汽车电子工业的发展,人们对汽车的要求除实现基本代步作用外,还要满足安全、舒适、自动等个性化的要求。车身电子控制技术主要包括:安全气囊、汽车空调、电动座椅、汽车防盗装置、电动门窗等。这些电子技术的应用不仅提高了工作的可靠性,同时,还减轻了驾驶员的劳动强度。
  4.5多媒体娱乐与通讯系统
  随着第3代移动通讯技术和计算机网络技术的不断发展,未来汽车正朝着自动、公室、家庭影院方向发展,为司机和乘客提供进行中的实时通讯和娱乐信息,并把汽车和道路及其它远程服务系统结合起来,构建未来的智能交通系统(ITS)。
  5汽车电子技术的发展趋势
  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欧美市场向以亚洲国家为主的发展中地区市场转移。二是,在市场成熟的欧美国家,汽车性能的提高更多地依赖于电子技术,近年来,我国将汽车工业提到了较高的位置。可以预料,随着国产汽车的技术进步,汽车领域的电子新技术必将会得到越来越广泛的应用,国产汽车积极采用电子装置指日可待。虽然我们要赶上国际汽车界的最高水平还有一段路要走,但将来在世界汽车技术尤其是汽车电子技术应用这一领域,我国必将占有一席之地。
  6结论
  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。
  参考文献
  [1]王旭东.电力电子技术在汽车的应用[J]机械工业出版社,2010.6
  [2]杨忠敏.现代汽车的电子控制[J]中国机电工业;2003年20期
  作者简介:
  马利华,女(1982.10.19),汉族,河南郑州人,本科,助教,研究方向:车辆工程汽车设计制造与维修 学位:学士
  程彩霞,女(1982.03.29),汉族,河南郑州人,本科,助教,研究方向:车辆工程汽车设计制造与维修 学位:学士
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