汽车电子控制技术的应用与发展前途

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摘要

2002年中国汽车工业面对加入WTO 后的冲击，发展迅速。但是，中国汽车工业从整体上看，仍然是一个国际竞争力较弱的产业。在加入WTO 后更加开放的市场环境中，中国汽车工业逐步从制造、研究开发、销售服务、汽车信贷等方面全面融入世界汽车工业体系。通过使自身全面融入世界汽车工业体系，中国汽车工业将获得更加迅速的发展，并且逐步成为世界汽车工业的主要制造基地之一。就长远来看，中国汽车工业也必将获得自主开发的能力，并且逐步提高其在世界汽车工业体系中的地位。

关键词：汽车工业，发展趋势

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Abstract

China’s automobile industry fast developed in 2002 although shocks spread from its entranceof WTO.However,on the whole China’s automobile industry is relatively weak in international

competitiveness.The industry will gradually enter the world system in the aspects of manufacture,research& development,sales&service and credit after entrance of WTO with more open market.Along with entering the world system of automobile industry,the industry will rapidly develop and gradually become one of manufacture -bases of world automobile industry.From long point of view,China’s automobile industry will be able to do self-research and development and to increase its role in the world automobile industry.

Key Words:automobile industry; development trend

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目录

摘要 ....................................................................................................................................... I Abstract ............................................................................................................................... II 目录 .................................................................................................................................... IV 1 概述 ................................................................................................................................ 1

1.1 课题的来源 ........................................................................................................... 1 1.2 汽车电子控制技术的状况 ................................................................................... 1

1.2.1 电子控制技术的简介 ............................................................................... 1 1.2.2 汽车电子技术发展过程 ........................................................................... 1 1.3 课题讨论目的 ....................................................................................................... 2 2 国内外汽车电子技术的发展现状 ................................................................................. 4

2.1 国外汽车电子技术的现状 ................................................................................... 4

2.1.1 发动机电子控制系统 ............................................................................... 4 2.1.2 电子控制自动变速器 ............................................................................... 4 2.2 国内汽车电子产品市场的现状 ........................................................................... 5

2.2.1 汽车发展第一阶段 ................................................................................... 5 2.2.2 汽车发展第二阶段 ................................................................................... 6 2.2.3 汽车发展第三阶段 ................................................................................... 6 2.2.4 汽车发展第四阶段 ................................................................................... 7 2.2.5 汽车发展第五阶段 ................................................................................... 7

3 现代汽车电子技术的应用现状 ..................................................................................... 8

3.1 发动机电子控制 ................................................................................................... 8

3.1.1 电子控制喷油装置 ................................................................................... 8 3.1.2 电子点火的介绍 ..................................................................................... 10 3.1.3 怠速控制系统 ......................................................................................... 10 3.1.4 废气再循环系统 ..................................................................................... 11

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3.1.5 燃料蒸发排放控制 ................................................................................. 11 3.1.6 电控二次空气喷射系统 ......................................................................... 11 3.1.7 发动机可变气门正时技术 ..................................................................... 12 3.1.8 发动机系统自我诊断功能 ..................................................................... 12 3.2 底盘电子控制 ..................................................................................................... 12

3.2.1 电控自动变速器(ECAT) ....................................................................... 13 3.2.2 防抱死制动系统(ABS) ......................................................................... 13 3.2.3 电子转向助力系统 ................................................................................. 16 3.2.4 加速防滑控制系统 ................................................................................. 18 3.2.5 电子控制制动力分配系统 ..................................................................... 18 3.2.6 适时调节的自适应悬挂系统 ................................................................. 19 3.2.7 常速巡航自动控制系统(CCS) .............................................................. 19 3.3 车身电子控制 ..................................................................................................... 20

3.3.1 汽车空调控制 ......................................................................................... 20 3.3.2 信息显示系统 ......................................................................................... 20 3.3.3 安全气囊控制系统 ................................................................................. 21 3.3.4 汽车电子灯光控制系统 ......................................................................... 21 3.3.5 信息传递装置 ......................................................................................... 21

4 现代汽车电子技术应用的发展趋势 ........................................................................... 23

4.1 传感器技术 ......................................................................................................... 23 4.2 总线技术 ............................................................................................................. 24 4.3 安全技术 ............................................................................................................. 25 5 结论与展望 ................................................................................................................... 28

5.1 结论 ..................................................................................................................... 28 5.2 存在的不足 ......................................................................................................... 28 5.3 展望 ..................................................................................................................... 28 致谢 .................................................................................................................................... 30 参考文献 ............................................................................................................................ 31

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1 概述

1.1 课题的来源

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本科论文。

1.2 中国汽车工业的发展趋势

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现和

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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

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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。

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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

国外汽车电子产品的研究 开发始于50年代，由于电子元器件体积大、可靠性差，发展也很缓慢。进入70年代，集成电路的发展和微处理器的广泛应用，汽车电子产品得到了飞速的发展。目前，国外汽车电子产品大致可归纳为以下几类：汽车发动机电子控制系统，汽车传动和行驶控制系统，汽车安全及故障诊断系统，汽车信息显示系统，汽车舒适娱乐类产品，汽车电子产品用元器件，汽车用多路传输总线，汽车环保类电子产品，电动汽车等，产品种类繁多，成龙配套，已经形成了自己独立的汽车电子产业。

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)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％(0～100km/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

自动变速器电子控制通过动力传动控制模块(Power-transmission ControlModule，PCM)接收来自汽车上各种传感器的电信号输入，根据汽车的使用工况对这些信息处

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理来决定自动变速器运行工况。按照这些工况，动力传动控制模块给执行机构发出指令，并实现下列功能：变速器的升档和降档；一般通过操纵一对电子换档电磁阀在通／断两种状态中转换；通过电子控制压力控制电磁阀(Pressure Control Solenoid，PCS)来调整管路油压；变矩器离合器(Torque Converter Clutch，TCC)用以控制电磁阀的结合和分离时间。

2.2 国内汽车电子产品市场的现状

我国的汽车电子工业起步较晚。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。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

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30％～40％，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

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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％；从应用比例上看，1989～2000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。 2.2.2 汽车发展第二阶段

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

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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10～15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。 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。

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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。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％(0～100km／h)。

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12—13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

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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：①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。②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。③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。④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：

①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。

②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。

③可以实现多次喷射(每循环3—5次，甚至组合7次喷射，包括预喷、主喷和后喷)，

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调节喷油速率形状，实现理想喷油规律。通过预喷来降低噪声和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。

④喷射定时和喷油量可自由选定。

⑤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。

⑥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 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

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等功能，这样多种功能的集中，不仅简化了机构，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能要求更高的内燃机车和专用汽车，如液化气

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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20～30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）描述各电控总成工况参数的信号，这类信号的特点是各信号的数值都有正常的工作范围，当某传感器信号电压的数值超出了可能的范围，或者虽未超出范围， 但出现在不应当出现的工况，则可判为不可信。例如车速在90km/h,发动机转速3 000r/min， 进气岐管绝对压力65kPa时出现2％的节气门开度，这显然是不可信的。

（2）可同时根据几个传感器的信号计算出同一个物理量(如空气流量)，其计算结果与根据已被判定为无故障的传感器的计算结果不一致时，此传感器可判为有故障。

（3）根据某传感器(如发动机冷却液温度传感器和氧传感器)信号变动所经历的时间和幅度,可判断系统是否存在某些方面的故障。

3.2 底盘电子控制

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3.2.1 电控自动变速器(ECAT)

电控单元(ECU)根据传感器检测到的发动机转速、节气门开度、车速、发动机冷却液温度、自动变速器液压油温度等信号确定换档规律，并向电磁阀发出电子控制信号；电磁阀将该信号转变为液压控制信号，阀板中的各个控制阀根据这些液压控制信号，控制换档执行机构的动作，从而实现自动换档；电控自动变速器则在全液压控制自动变速器的基础上增加了一套电子控制系统，ECU根据节气门开度和车速等信号确定换档时刻，控制执行元件电磁阀工作，从而控制制动器和离合器工作，实现换档。对于电控自动变速器，采用节气门阀主要用于调节油道压力，而不用于控制换档时刻。电控自动变速器能实现最佳的换档规律，具有良好的经济性和动力性，污染低；换档过程中无冲击和振动，换档动作准确、及时；工作稳定、可靠，能在高低温、大颠簸、冲击振动、强磁声、电子干扰下正常工作，能很好地适应复杂的交通情况和地理条件；具有故障自诊断功能；取消了离合器，无需频繁换档，操纵方便。但电控自动变速器也存在结构复杂、零件精度要求高、制造难度大，成本较高、维修技术复杂，车辆低速行驶时传动效率较手动变速器低等缺点。 3.2.2 防抱死制动系统(ABS)

制动防抱死系统(ABS)的主要功能是汽车在进行紧急制动和在易打滑的路面上进行常规制动时，迅速而又精确地检测出各车轮的滑移量，通过电子控制器的分析、运算和控制，适时恰当地调节制动系统的液压或气压，减小车轮的滑移率，以确保制动时汽车方向的稳定性、制动可靠性和行驶安全性，ABS——And—Lockbraking system防抱死制动系统英文单词的缩写。ABS系统是在传统制动系统的基础上改进而成的。它除了传统的制动主缸、制动轮缸、真空助力器及管路外，主要用车轮转速传感器，电子控制器(ECU)、压力调节器和ABS警示灯等组成。在制动过程中，每当ECU检测到车轮趋于抱死时，就向压力调节器发出降低制动管路压力的命令，压力调节器就会立即降低管路的压力。与此同时ECU实时监控车轮的运动状态。当检测到需要增加制动压力时它又命令压力调节器增加制动压力，车轮又趋于抱死。如此反复，只要驾驶人保持足够的力在制动踏板上，这种准确的压力调节就会一直进行下去，以控制车轮的滑移率在15％～20％之间。这样就能防止车轮抱死，车轮依然可以转动，驾驶人在车辆遇到障碍物时，可安全绕开并能保持向预定的方向行驶，同时地面制动力在既滚动又滑动的制动过程中达到最大。ABS系统是否参与工作，直接与车轮的滑移率和车

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速有关。当车速超过一定值以后(一般为5km/小时或8km/小时)，ABS才会对制动过程中趋于抱死的车轮进行制动压力调节。这是因为当车速很低时，车轮抱死对制动性、安全性的影响也很小。

ABS系统的ECU还具有故障自诊断功能。当检测到ABS系统有故障时，ABS警示灯就会闪亮以提示驾驶人同时关闭ABS系统，并使制动功能自动恢复到汽车的传统制动系统状态。这时汽车的传统制动系统仍然工作而只是不再具有防止车轮抱死的功能。汽车在制动过程中，车轮转速传感器不断把各个车轮的转速信号及时输送给ABS电子控制单元，ABS电子控制单元根据设定的控制逻辑对4个转速传感器输入的信号进行处理，计量汽车的参考车速，各车轮速度和减速度，确定各车轮的滑移率，通过对各车轮的压力升高，压力保持及压力降低的循环控制，使各个车轮的滑移率保持在理想的范围之内，防止车轮完全抱死以提高汽车的制动效果和安全性。在制动过程中，如果车轮没有抱死趋势，ABS系统将不参与制动压力控制，此时制动过程与常规制动系统相同。如果ABS出现故障，ABS电子控制单元将不再对液压单元进行控制并将仪表板上的ABS故障灯点亮，向驾驶人发出警告信号，此时制动过程也与常规制动系统的工作相同。

驱动防滑系统(ASR)也叫牵引力控制系统(TCS或TRC)，是ABS的完善和补充，它可防止起动和加速时的驱动轮打滑，既有助于提高汽车加速时的牵引性能。又能改善操作稳定性。汽车―打滑‖有两种情况：一种是制动时的车轮滑移；另一种是汽车驱动时的车轮―滑转‖ 。度低于转动车轮的圆周速度时，轮胎与地面之间就有相对滑动，称之为―滑转‖ 。驱动轮的滑转，使车轮与地面的附着力下降，驱动轮产生的牵引力减少，导致汽车的起步性能、加速性能和在滑溜路面上的通过性能及行驶稳定性下降。为了防止汽车在起步、加速和在易滑或左右轮附着力不同的复杂路面上行驶时驱动轮滑转，驱动防滑控制系统(TRC)也就应运而生。

驱动防滑的控制方式： （1） 发动机功率控制

汽车在起步、加速时，如果油门踏板踩得过猛，会因驱动力过大而出现驱动轮都滑转的情况。此时电脑ECU输出信号，通过控制发动机的输出功率来调节传递到驱动轮上的转矩，以控制汽车的滑移率。通常采用的控制方法有：

①节气门开度控制。在发动机原节气门的基础上，串联一个副节气门，由TRC系

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统的执行机构控制其开度。这种方式工作比较平稳，容易与其他方式配合使用。

②喷油量的减少或切断控制。 ③减少点火提前角的控制。

调节发动机的输出转矩虽然可以通过调节节气门开度、点火提前角、汽油喷射量及中断汽油喷射和点火来实现，但是由于仅中断部分汽缸点火而不终止相应汽缸的燃油供给会对催化转换器造成严重损害，因此目前在TRC系统中通常利用控制节气门和点火提前角的方式来调节发动机的输出扭矩，从而实现对驱动车轮的驱动力矩的调节。

（2） 驱动轮制动控制

这种控制方式是通过在发生滑转的驱动轮上施加制动力矩来控制滑转率。制动驱动轮是防止滑转最迅速的一种控制方式，但是出于舒适性的考虑，制动力不能太大。为了防止TRC控制过程中制动力矩与发动机输出转矩之间出现平衡而导致无意义的功率消耗，这种控制方式通常与调节发动机输出功率的方法合用。

（3） 发动机输出功率与驱动轮制动综合控制

两种控制方法合起来并用，不仅可以防止TRC控制过程中制动力矩与发动机输出转矩之间出现平衡而导致无意义的功率消耗，还可以根据发动机的状况和车轮滑转的实际情况采取相应的控制。如在滑溜路面上行驶时，在发动机驱动扭矩较小的情况下也可以出现车轮滑转，这时采用对滑转车轮施以制动的方法就比较有效。而在发动机输出功率较大时出现滑转，则通过减少发动机输出功率的方法来控制车轮滑转。汽车行驶过程中，路面的情况千差万别，从而导致驱动轮的状态也不断的发生变化，而这种发动机输出功率与驱动轮制动综合控制方法，使汽车具有较高的稳定性与操纵性。因此，这种综合控制方法得以广泛的应用，例如日本丰LS400轿车上就采用了这种综合控制的TRC系统。

（4） 差速器锁止控制

驱动力矩可以通过调节发动机的输出转矩、变速器传动比、差速器锁紧系数等来实现，但目前采用调节变速器传动比和差速器锁紧系数的方式在TRC中，相对而言，较为少见。在差速器向车轮输出端的离合器片上加压可实现锁止功能，其锁止的程度可逐渐变化，从基本锁止到完全锁止。控制压力来自蓄压器的高压油液，压力值的大小由TRC电脑控制电磁阀来调节，并由压力传感器和驱动轮车速传感器反馈给电子控

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制单元实行反馈控制。这种控制方式可以把驱动轮的差速滑动控制在某一范围内，使汽车在各种路面上行驶和启动时都具有较好的稳定性和操纵性。简单地说，TRC系统的工作过程是：车速传感器将车轮的速度转变为电信号传给TRC电脑，TRC电脑据此计算车轮的滑转率，再综合参考节气门开度、发动机转速等信号确定控制方式，输出信号使执行机构动作，从而将驱动轮的滑转率控制在目标范围之内。由于TRC是在ABS的基础上发展起来的，ABS和TRC系统之间有许多相似之处，如都需要对车轮的滑转率进行控制，都需要电脑和车速传感器等， 为此， 一般有TRC系统的汽车都装有ABS， 如日本的丰田凌志LS300，LS400，美国的卡迪拉克、别克等车型都装有TRC系统，但装有ABS的轿车并不一定装有TRC。

目前，虽然不同车型装备的TRC系统的具体结构和工作过程不完全相同，但在以下几个方面都是相同的。

①TRC系统只对驱动轮实行制动控制，并有选择开关，当该开关关闭时，系统不再进行驱动防滑控制。

②当TRC系统处于关闭状态时，副节气门会自动处于全开位置，TRC压力调节装置并不会影响制动系统的正常工作。

③TRC在汽车行驶过程中一直处于工作状态，在驱动轮出现滑转时起作用，但当车速很高(80-120 km/h)时，一般不起作用。

④TRC通常具有不同的优先选择性，在车速较低时，优先选择提高牵引力；而当车速较高时， 优先选择提高行驶方向稳定性。

⑤如果在TRC处于防滑调节过程中，踩下制动踏板进行制动，TRC自动退出且不会影响制动过程的进行。

⑥具有自诊断功能。当系统检测出故障时，TRC将自动关闭，并向驾驶员发出警示信号。

3.2.3 电子转向助力系统

装配机械式转向系统的汽车，在泊车和低速行驶时驾驶员的转向操纵负担过于沉重，为了解决这个问题，美国 GM 公司在20世纪50年代率先在轿车上采用了液压助力转向系统。但是，液压助力转向系统无法兼顾车辆低速时的转向轻便性和高速时的转向稳定性，因此在1983年日本Koyo公司推出了具备车速感应功能的电控液压助力转向系统。这种新型的转向系统可以随着车速的升高提供逐渐减小的转向助力，但是

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结构复杂、造价较高，而且无法克服液压系统自身所具有的许多缺点，是一种介于液压助力转向和电动助力转向之间的过渡产品。到了1988年，日本 Suzuki 公司首先在小型轿车Cervo上配备了Koyo公司研发的转向柱助力式电动助力转向系统；1990年，日本 Honda 公司也在运动型轿车NSX上采用了自主研发的齿条助力式电动助力转向系统，从此揭开了电动助力转向在汽车上应用的历史。

它是用一台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的系统。这种微机控制的转向系统和传统的液压系统比起来具有部件少、体积小、重量轻的特点，以及最优化的转向作用力、转向回正特性．大大提高了汽车的转向能力和转向响应特性，增加了汽车低速时的机动性以及调整行驶时的稳定性。

电助力转向系统的工作原理如下：首先，转矩传感器测出驾驶员施加在 转向盘 上的操纵力矩，车速传感器测出车辆当前的行驶速度，然后将这两个信号传递给ECU；ECU根据内置的控制策略，计算出理想的目标助力力矩，转化为电流指令给电机；然后，电机产生的助力力矩经减速机构放大作用在机械式转向系统上，和驾驶员的操纵力矩一起克服转向阻力矩，实现车辆的转向。

工作过程：电动助力转向系统（EPS）作为传统液压系统的替代产品已经进入汽车制造领域。与先前的预测相反，EPS不仅适用于小型汽车，而且某些12V中型汽车也适于安装电动系统。EPS系统包含下列组件：转矩传感器，检测转向轮的运动情况和车辆的运动情况；电控单元，根据转矩传感器提供的信号计算助力的大小； 电机，根据电控单元输出值生成转动力；减速齿轮，提高电机产生的转动力，并将其传送至转向机构。

其它车辆系统控制算法输入信息是由汽车CAN总线提供的(例如转向角和汽车速度等等)。电机驱动还需要其它信息，例如电机转子位置(电机传感器提供)和相电流(电流传感器提供)。电机由四个MOSFET控制。由于微控制器无法直接驱动MOSFET的大型栅电容，因此需要采用驱动IC形式的接口。出于安全考虑，完整的电机控制系统必须实施监控。将电机控制系统集成在PCB上，通常包含一个继电器，该继电器可作为主开关使用，在检测出故障的情况下，断开电机与电控单元。

微控器必须控制EPS系统的直流有刷电机。微控器根据转矩传感器提供的转向轮所需转矩信息，形成一个电流控制回路。为了提高系统的安全水平，该微控器应有一个板载振荡器，这样即使在外部振荡器出现故障的情况下，亦可确保微控器的性能，

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同时还应具备片上看门狗。英飞凌公司的XC886集成了所有重要的微控器组件，其它安全特性可通过软件实现，如果必须执行IEC61508等行业安全标准规范，就不得不完成各种诊断和自检任务，因而会增加微控器的工作负荷。目前不同客户采用的转矩传感器与转子位置传感器差别很大。他们采用不同的测量原理，如分解器、电磁共振器、基于传感器的集成巨磁阻(IGMR)。 3.2.4 加速防滑控制系统

ASR-Acceleration Skid control system 加速防滑控制系统, 或 Acceleration Stability Retainer加速稳定保持系统,顾名思义就是防止驱动轮加速打滑的控制系统,轮胎能产生的力量在同一负载是有一定的, 一般轮胎除了要产生使车辆前进的驱动力外, 也要产生使车辆转弯的转向力, 或者是使车辆停止的煞车力, 因此不论是单纯产生驱动力、转向力、煞车力, 或同时产生驱动力及转向力、煞车力及转向力, 其轮胎产生的总合的力量在某一负载条件下是一定的, 也就是说当前进急起动造成轮胎打滑时, 而此打滑的现象系指轮胎所有的抓地力全部用在驱动力上, 因此此时能控制车子转弯的转向力, 由于力量全部被驱动力使用掉, 因此将会失去使车辆转弯或保持车行方向的转向力, 因而会造成车行方向不稳定的现象，因此其目的就是要防止车辆尤其是大马力的车子, 在起步、再加速驱动轮打滑的现象, 以维持车辆行驶方向的稳定性, 保持好的操控性及最适当的驱动力, 达到有好的行车安全。 3.2.5 电子控制制动力分配系统

―EBD(Electronic Brake force Distribution)‖技术是以电子方式控制从轻到重所有装载状态下的前后制动力的分配，稳定制动器的灵敏度，特别是提高装载重物时制动的性能。

为了使制动时制动力有效地传递到路面，需要配合装载状态的变化以及减速引起的装载重量的移动，恰当地控制前后制动力的分配。以往用于这种可变制动力分配装置利用的是悬架弯曲量的机械式装置，但因为结构复杂，调整困难等原因，通常在轿车上采用比例阀式固定分配装置。在特别是装载量变化大的RV、小型厢式货车系列的汽车重载时，为了充分利用后轮的制动力，EBD通过检测前后车轮细微的转速差推断理想制动力的差异，在ABS传动装置的作用下自动将后轮的制动力分配到最佳状态。

自动制动差速器(ABD)是制动力系统的一个新产品，它的主要作用是缩短制动距离，和ABS、EBD等配合适用。当紧急制动时，车会向下点头，车的重量前移，而相

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应的车的后轮所承担的重量就会减少，严重时可以使后轮失去抓地力，这时相当于只有前轮在制动，会造成制动距离过长。而ABD可以有效防止这种情况，它可以通过检测全部车轮的转速发现这一情况，相应的减少后轮制动力，以使其与地面保持有效的摩擦力，同时将前轮制动力加至最大，以达到缩短制动距离的目的。ABD与ABS的区别在于，ABS是保证在紧急制动时车轮不被抱死，以达到安全操控的目的，并不能有效的缩短制动距离。而ABD则是通过EBD在保证车辆不发生侧滑的情况下，允许将制动力加至最大，以有效的缩短制动距离。 3.2.6 适时调节的自适应悬挂系统

它能根据悬挂装置的瞬时负荷，自动地适时调节悬架弹簧的刚度和减震器的阻尼特性，适应当时的负荷，保持悬挂的既定高度。这样就能极大地改进车辆行驶的稳定性、操作性、乘坐舒适性。

电子控制悬架系统主要由弹性元件(空气弹簧或油气弹簧)、变阻尼减振器、传感器与开关、电子控制单元ECU和悬架控制执行器等组成。传感器与开关主要包括车速传感器、节气门位置传感器、车身高度传感器、转向角传感器、加速度传感器及控制模式开关等。

电控悬架系统的基本工作原理：车身状态传感器和开关给ECU提供加速度、位移及其他目标参数等信号，ECU根据各传感器送来的信号进行运算分析，向悬架执行元件发出指令信号，使执行元件(如阻尼调节步进电机)产生一定的机械动作，调节悬架参数的执行器(电磁阀、步进电机等)改变悬架的刚度、阻尼系数和车身高度，使车辆在行驶过程中具有良好的平顺性和操纵稳定性。 3.2.7 常速巡航自动控制系统(CCS)

按司机要求的速度合开关之后，不用踩油门踏板就自动地保持车速，使车辆以固定的速度行驶，采用了这种装置，当在高速公路上长时间行车后，司机就不用再去控制油门踏板，减轻了疲劳，同时减少了不必要的车速变化，可以节省燃料。这是一种减轻驾车者疲劳的装置。

当汽车在长距离的高速公路行驶时，启动巡航控制系统就可以自动将汽车固定在特定的速度上，免除驾车者长时间脚踏油门踏板之苦。同时，它还能在巡航状态下对预定的车速进行加速和减速的调节。

在上世纪60年代的美国，巡航控制系统已经广泛应用在汽车上，目前国内生产的

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一些中高档车如帕萨特、雅阁等也都安装有巡航控制系统。

另外，巡航控制系统还有节省燃料和减少排放的好处，因为汽车都有对应的经济速度，当驾驶者将巡航控制系统调置在经济速度上就可以起到省油的作用。

3.3 车身电子控制

3.3.1 汽车空调控制

车用全自动空调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人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舒适的乘坐环境。

汽车空调制冷系统由压缩机、冷凝器、贮液干燥器、膨胀阀、蒸发器和鼓风机等组成。各部件之间采用铜管（或铝管）和高压橡胶管连接成一个密闭系统。制冷系统工作时，制冷剂以不同的状态在这个密闭系统内循环流动，每个循环又四个基本过程：（1）压缩过程：压缩机吸入蒸发器出口处的低温低压的制冷剂气体，把它压缩成高温高压的气体排出压缩机。（2）散热过程：高温高压的过热制冷剂气体进入冷凝器，由于压力及温度的降低，制冷剂气体冷凝成液体，并排出大量的热量。（3）节流过程：温度和压力较高的制冷剂液体通过膨胀装置后体积变大，压力和温度急剧下降，以雾状（细小液滴）排出膨胀装置。（4）吸热过程：雾状制冷剂液体进入蒸发器，因此时制冷剂沸点远低于蒸发器内温度，故制冷剂液体蒸发成气体。在蒸发过程中大量吸收周围的热量，而后低温低压的制冷剂蒸气又进入压缩机。上述过程周而复始的进行，达到降低蒸发器周围空气温度的目的。

3.3.2 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、电子仪表三部分组成。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、电源系统及车灯的故障。车载计算机提供的信息能提高行车安全性、燃油经济性、乘坐舒适性。电子仪表为驾驶员提供汽车行驶时

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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

驾驶员处的安全气囊是存放在方向盘衬垫内，因此，当您看见方向盘上标有―SRS‖或―Airbag‖字样，就可知此车装有安全气囊。安全气囊系统主要由传感器、微处理器、气体发生器和气囊等主要部件组成。传感器和微处理器用以判断撞车程度，传递及发送信号；气体发生器根据信号指示产生点火动作，点燃固态燃料并产生气体向气囊充气，使气囊迅速膨胀。气囊装在方向盘毂内紧靠缓冲垫处，其容量约50至90升不等，做气囊的布料具有很高的抗拉强度，多以尼龙材质制成，折叠起来的表面附有干粉，以防安全气囊粘着在一起在爆发时被冲破；为了防止气体泄漏，气囊内层涂有密封橡胶；同时气囊设有安全阀，当充气过量或囊内压力超过一定值时会自动泄放部分气体，避免将乘客挤压受伤；气囊中所用的气体多是氮气。

它是一种被动安全保护装置，由触发装置、气体发生器、气囊三部分组成。触发装置包括传感器、电子控制装置、储备电源、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0.03 S。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

汽车灯光控制系统是保证汽车安全行驶的一个重要子系统。传统的灯光控制系统多采用继电器和独立模式控制，这使得车内线束过多且布线复杂，造成了严重的电磁干扰，使系统的可靠性下降。CAN总线具有较高的传输速度，主要是针对汽车中对实时性要求很高的动力系统而设计，可使车身控制的可靠性和实时性有很大的提高，更可使车身网络层次分明。CAN总线的应用不仅能简化线束，实现整车信息共享，降低系统成本，而且还能大大降低车辆的故障率。基于CAN总线的灯光控制系统，不仅大大降低了车灯故障率，而且延长了车灯的使用寿命。 3.3.5 信息传递装置

（1）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有用的信息，并用数字、线条显示或声光报警。显示的信息除水温、油压、车速、发动机转速等常见参数外，还有瞬时耗油量、平均耗油量、平均车速、

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行驶里程、续驶里程、车外温度等。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，立即由声光报警。

（2）语音信息。它包括语音警告和语音控制。语音警告是在汽车出现不正常情况时，(包括水温、水位、油位不正常，制动液不足，蓄电池充电值偏低等情况)，电控单元经过逻辑判断，输出信息至扬声器，发出模拟人的声音向驾驶员报警，多数还能同时用灯光报警。语音控制是用驾驶员的声音来指挥和控制汽车的某个部件、设备进行动作。

（3）车用导航。该系统可在城市或公路网范围内，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。近几年，在中国汽车工业蓬勃发展，随着人们生活质素的提高，汽车消费正在快速进入普通家庭。有专家指出汽车产业可能超过信息产业，成为经济最重要的支柱产业之一。因此，汽车电子己被公认为是未来几年新的产业增长点，甚至是带动其他相关产业发展的一个亮点。而作为汽车电子中重要一个分支的―汽车导航‖ 也随着汽车电子的火热而呈喷薄之势。GPS(全球定位系统)技术作为现代高新技术实现军民两用的一个成功范例，己成为当今世界十大热点技术之一。在西方国家，GPS应用呈蓬勃发展之势，自1996年美国将GPS向民用领域开放以来，GPS己向各领域渗透，年平均增长率约为50％。而GPS民用领域内最常见的形式就是汽车导航。

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4 现代汽车电子技术应用的发展趋势

20世纪90年代，汽车电子技术进入了优化人一汽车一环境的整体关系的阶段，它向着超微型磁体、超高效电机、集成电路的微型化方向发展，并为汽车上的集中控制提供基础(例如制动、转向、悬架的集中控制，以及发动机和变速器的集中控制)。汽车电子技术成就汽车工业的未来，未来汽车电子技术将有下列发展趋势。进入21世纪，为了引领和表现新世纪未来汽车的发展走势，不少国际汽车公司接二连三的在全球各大车展中推出自己的概念车和新型汽车。然而有一个现象必须引起我们关注：作为一个汽车大国，中国却少有汽车企业推出自己开发设计的概念车。其中的主要原因是我国汽车设计理念和方法的缺乏以及对概念车研发的不够重视。可以说，一个没有自主设计和自主开发能力的汽车产业，很难说是一个完整的汽车产业。因而我们必须加大对汽车设计的研究与投入，确立一种积极正确的汽车设计的理念，广泛开展概念汽车的设计。

4.1 传感器技术

现代汽车技术发展特征之一就是越来越多的部件采用电子控制。例如电控喷油喷射、废气排放、刹车防抱死系统、自动空调、大灯亮度控制、驾驶座位自动调整、转向控制、电控悬挂，等等。电子自动控制的工作要依赖传感器的信息反缋。据统计，目前一般轿车上大约有几十只传感器，高级轿车有100多个传感器，预计到2005年，全球的车用传感器需求量将达到12.7亿只。根据传感器的作用，可以分类为测量温度、压力、流量、位置、气体浓度、速度、光亮度、干湿度、距离等功能的传感器，它们各司其职，一旦某个传感器失灵，对应的装置工作就会不正常甚至不工作。因此，传感器在汽车上的作用是很重要的。汽车传感器过去单纯用于发动机上，现在巳扩展到底盘、车身和灯光电气系统上了。这些系统采用的传感器有100多种。在种类繁多的传感器中，常见的有：

（1） 用在电控喷油喷射发动机上的传感器

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①进气压力传感器：反映进气歧管内的绝对压力大小的变化，是向ECU（发动机电控单元）提供计算喷油持续时间的基准信号；

②空气流量传感器：测量发动机吸入的空气量，提供给ECU作为喷油时间的基准信号。

③节气门位置传感器：测量节气门打开的角度，提供给ECU作为断油、控制燃油/空气比、点火提前角修正的基准信号；

④曲轴角度传感器：检测曲轴及发动机转速，提供给ECU作为确定点火正时及工作顺序的基准信号；

⑤氧传感器：检测排气中的氧浓度，提供给ECU作为控制燃油/空气比在最佳值（理论值）附近的的基准信号；

⑥进气温度传感器：检测进气温度，提供给ECU作为计算空气密度的依据； ⑦水温传感器：检测冷却液的温度，向ECU提供发动机温度信息；

⑧爆燃传感器：安装在缸体上专门检测发动机的爆燃状况，提供给ECU根据信号调整点火提前角。

（2） 用在底盘控制方面的传感器

这些传感器主要应用在变速器、方向器、悬架和ABS上。

变速器：有车速传感器、温度传感器、轴转速传感器、压力传感器等，方向器有转角传感器、转矩传感器、液压传感器；

悬架：有车速传感器、加速度传感器、车身高度传感器、侧倾角传感器、转角传感器等；

ABS：有车轮速度传感器。

（3） 车身的传感器与安全性能息息相关，主要有安全气囊传感器、侧面防碰传感器、测距传感器等。

（4） 灯光及电气系统的传感器主要有光亮检测传感器、雨滴量传感器、空调温度传感器、座椅位置传感器等。

4.2 总线技术

利用总线技术将汽车中各种电控单元、智能传感器、智能仪表等联接起来，从而

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构成汽车内部局域网，实现各系统间的信息资源共享，其优点主要有：（1）大大减少线束数量、连接点及体积，提高系统的可靠性和可维护性；（2）采用通用传感器，达到数据信息共享的目的；（3）改善系统的灵活性，即通过系统的软件实现系统功能的变化。根据侧重功能的不同，SAE将总线划分为 A、B、C三类：A类是面向传感器和执行器的一种低速网络，主要用于后视镜调整、灯光照明控制、电动车窗等控制，目前A类主流是LIN；B类是用于独立模块间的数据共享中速网络，主要用于汽车舒适性、故障诊断、仪表显示四门中央控制等，目前 类主流是低速CAN：C类是面向高速、实时闭环控制的多路传输网络．主要用于发动机、ABS和自动变速器、安全气囊等控制。目前C类主流是高速CAN。但是，随着下一代高速、具有容错能力的时间触发方式的“X—by—Wire”线控技术的发展，将逐渐代替高速CAN在C类网中的位置，力求在未来5~10年内使传统的汽车机械系统变成通过高速容错通讯总线与高性能CPU相连的百分之百的电控系统，完全不需要后备机械系统的支持，其主要代表有TIP/CFlexRayo而在多媒体与通讯系统中。MOST、IDB一1394、“蓝牙”技术成为今后的发展主流。再者，光纤凭借其高传输速率和抗干扰能力，越来越广泛地用作高速信号传输介质。

4.3 安全技术

近年来，汽车保有量迅速增加，汽车安全性已成为人们最关心的问题。为了保障人民生命财产安全，政府部门制定了相关的道路交通安全法规，为了满足安全法规和消费者对．汽车安全性的要求，汽车厂制造了多种汽车作为现代人类的交通工具，改变了人们的生活方式，推动了社会经济的发展和人类文化的进步，成为社会不可缺少的交通工具。汽车道路交通事故是世界性的灾害，因此汽车交通安全也是世界性的难题。道路交通事故引发的人员伤亡，财产损失，给国民经济带来了巨大的影响。然而诱发交通事故的因素是多方面的，它受汽车行车速度、道路条件、车辆状况、驾驶员行为、驾驶员的文化素质和自然环境等综合因素的影响。现代汽车主动安全性电子技术有代表性的电控装置有防抱死制动系统(ABS)、电子制动力分配装置(EBD)、驱动防滑系统(ASR)、电子稳定程序系统(ESP)、电控悬架系统、电控动力转向系统、主动避撞系统、车辆动力学控制系统(VDC)、信息显示系统等。

(1) 汽车制动防抱死系

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防抱死制动系统(Anti—Lock Braking System简称ABS)是一种防止制动过程车轮抱死的汽车主动安全装置。ABS系统在制动过程中通过传感器感知车轮与路面的滑移，由ABS电控单元做出判断，并通过电磁阀调整制动力的大小，使轮胎滑移率保持在一个理想的范围(10％ ～20％)，来保证车辆制动时有较大的纵向制动和抗侧向外力的能力，防止可能发生的后轮侧滑，甩尾，提高汽车在制动过程中的方向稳定和转向操纵的能力，并能提高附着系数利用率，缩短制动距离，减少轮胎磨损。电子控制汽车防抱死系统是目前提高车辆行驶安全性的有效措施之一。

(2) 汽车驱动防滑系统

汽车驱动防滑系统(ASR)是在汽车起步和加速时将滑移率控制在一定范围(5％ ～15％)内，防止驱动轮快速滑动，提高汽车的驱动力。ASR在控制中，通过轮速传感器反馈来的信号经控制单元处理后发出指令，调节发动机的输出转矩，从而调节驱动轮的驱动转矩。目前ASR的装备大多是在ABS系统增设一部分部件的方法来实现，可看成是对ABS系统的完善和补充。

(3) 汽车电子制动力分配系统

汽车在制动时，四只轮胎附着的地面条件往往不一样。比如，有时左前轮和右后轮附着在干燥的水泥地面上，而右前轮和左后轮却附着在水中或泥水中，这种情况会导致在汽车制动时四只轮子与地面的磨擦力不一样，制动时容易造成打滑、倾斜和车辆侧翻事故。电子制动力分配系统(EBD)能够根据汽车制动时产生轴荷转移的不同，自动调节前、后轴的制动力分配比例，提高制动效能，并配合ABS系统提高制动稳定性。

(4) 汽车电子稳定程序系统

ESP是英文Electronic Stability Program的缩写，中文译成“电子稳定程序”。该系统通常是支援防抱死制动系统及驱动防滑系统的功能。它通过对从各传感器传来的车辆行驶状态信息进行分析，然后向ABS、ASR发出纠偏指令，来帮助车辆维持动态平衡。ESP一般需要安装转向传感器、车轮传感器、侧滑传感器、横向加速度传感器等。它可以监控汽车行驶状态，并自动向一个或多个车轮施加制动力，以保持车子在正常的车道上运行。

(5) 汽车电控动力转向系统

电控动力转向系统(简称EPS Electronic Control Powerstee—ring)是为了实现在各

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种行驶条件下转向盘上所需要的力都是最佳值，而在转向系统上采用了电子控制的系统。该系统在各种不同的速度状况下通过电控转向微处理器自动调整转向盘的操纵力。在低速时和车辆摆放时，驾驶员只需较小的力就能灵活地进行转向，在高速时，能自动使操纵转向盘的力加大。

EPS既提高了驾驶的舒适性及转向灵敏度，又能克服高速转向“发飘”的弊病，保证了高速行驶的稳定性和安全性。

(6) 汽车主动避撞系统

该系统是辅助汽车驾驶者对影响公路交通安全的人、车、路环境进行实时监控，在危急情况下由系统主动干涉驾驶操纵、辅助驾驶者进行应急处理、防止汽车相撞事故的发生，保障了汽车行车安全。

(7) 汽车一体化底盘控制系统

汽车一体化底盘控制系统(UCC)是一种先进的集成系统，它通过中央底盘微处理器，将制动、悬架、转向和传动系等控制系统连接起来，底盘微处理器能够接受每个子系统传感器发来的数据，对各子系统进行协调控制，使车辆的整体水平达到最佳，保证车辆行驶的安全性。

(8) 汽车轮胎监测系统

汽车轮胎是汽车与地面的接触部分，影响汽车的驱动力和制动力。在安全性方面起着非常大的作用，汽车行驶中若轮胎气压不足，将导致轮胎磨损不均匀，燃油消耗增加，并使稳定性和操纵性变坏，极易发生轮胎爆裂，引发交通事故。汽车轮胎监测系统(TMPS)能实现对汽车轮胎的实时监测，当压力低于安全范围时会给予报警。

(9) 其他安全控制系统

为了适应汽车高速、安全、舒适的需要，越来越多更先进的电子技术应用到汽车上，如睡眠驾驶警报系统、司机分神监视系统、视觉增强和夜视系统、导航系统等，为汽车的安全行驶提供了保障。

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5 结论与展望

5.1 结论

自20世纪70年代以来，汽车工业的飞速发展都是在电子技术的推动下实现的，未来几年内的汽车领域的技术革新，将有70％ 来自于电子技术的进步。可见，电子技术在未来汽车工业中所起到的作用是不可替代的。一个国家电子产业的水平及其在汽车工业的应用情况，将会决定它在未来的世界汽车行业竞争中能否掌握主动权。对于我国汽车工业来说，汽车电子产业仍处于初期阶段。必须正确把握未来汽车电子技术发展方向，加快相关技术的研究开发工作，以便形成自己的优势，实现民族汽车产业的快速崛起。未来汽车设计的发展必然随着汽车技术的进步而日新月异，众多设计师的艺术风格也会更广泛更强烈地体现在汽车设计之中，而给予人们更加广泛的选择。高科技下，个性鲜明、更加人性化的汽车将是21世纪汽车产业发展的必然，因为它符合人类对文化、个性的追求和需要。因此，加大对概念汽车的设计的重视和投入，将对我国汽车产业的发展起到极大的推进作用。

5.2 存在的不足

这篇论文的写作使我越来越认识到自己知识与经验缺乏的过程。虽然，我尽可能地收集材料，竭尽所能运用自己所学的知识进行论文写作，但论文还是存在许多不足之处,有待改进.请各位评委老师多批评指正，让我在今后的学习中学到更多。

5.3 展望

现代汽车电子技术的应用不仅提高了汽车的动力性、经济性和安全性，改善了汽车行驶的稳定性和舒适性，推动了汽车产业的发展，而且还为电子产品开拓了更加广阔的市场，从而推动了电子产业的发展。作为汽车产业和电子产业结合的产物，汽车电子产业的发展已经驶上了快车道。在未来的几年中，汽车电子产业的发展将会主要

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集中在汽车网络、通讯系统、音响、动力总成、底盘控制、安全以及车身控制系统等方面。

（1）雷达原理带来对行驶中车周围的危险的判断，然后控制车辆的很多环节，如降速，安全装置预处理，形成防范体系。

（2）总线技术带来零部件之间的信息沟通很容易，零部件的通用性提高，同时减少线束量，降低了成本。

（3）通过电子控制燃油喷射，提高功率降低油耗，减少废气排放。 （4）油电混合动力，把能量使用效率进一步提高。

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致谢

我要感谢，非常感谢我的指导老师宋广辉老师。他为人随和热情，治学严谨细心。在闲聊中他总是能像知心朋友一样鼓励你，在论文的写作和措辞等方面他也总会以“专业标准”严格要求你，从选题、定题开始，一直到最后论文的反复修改、润色，宋老师始终认真负责地给予我深刻而细致地指导，帮助我开拓研究思路，精心点拨、热忱鼓励。正是宋老师的无私帮助与热忱鼓励，我的毕业论文才能够得以顺利完成，谢谢宋老师。

同时，感谢在论文撰写过程中提出过宝贵的建议的王盼盼同学，对所有在完成论文过程中提供过帮助和支持老师和同学们表示深深的谢意。

另感谢我的父母，他们辛勤培养教育我，为我提供经济和精神上的支持，我会以更加力的学习和工作来报答他们的养育之恩。

最后，我要向百忙之中抽时间对本文进行审阅、评议和参与论文答辩的各位老师表示深深感谢。

仅以此文献给所有曾经关心和帮助过我的老师和朋友们!

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参考文献

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