【正文】 1 ． 1 汽車電子控制技術(shù)的發(fā)展歷史 　在世界上第一輛汽車中，所謂的“電氣系統(tǒng)”僅僅是由卡爾，本茨設(shè)計(jì)的由點(diǎn)火線圈和蓄電池所組成的點(diǎn)火裝置。在隨后生產(chǎn)的汽車中又增設(shè)了前燈和發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)電機(jī)這類的電器設(shè)備。汽車電子技術(shù)的第一次出現(xiàn)是本世紀(jì) 30 年代早期安裝在轎車內(nèi)的真空電子管收音機(jī)。由于電子管收音機(jī)有不抗震、體積大、耗電多等弊病，成為在汽車上推廣應(yīng)用的主要障礙，但是在汽車中安裝收音機(jī)的設(shè)想始終沒有消失。 1948 年晶體管的發(fā)明及 1958 年第一塊集成電路（ IC ）的出現(xiàn)才真正開創(chuàng)了汽車電子技術(shù)的新紀(jì)元。1955 年晶體管收音機(jī)問世后，采用晶體管收音機(jī)的汽車迅速增加，并作為標(biāo)準(zhǔn)部件安裝在德國大眾汽車上。從 60 年代起，轎車中開始使用半導(dǎo)體元器件。在汽車中首先使用的半導(dǎo)體元件是硅二極管，作為功率晶體管來替代原有的像電壓調(diào)節(jié)器之類的電磁接觸器等元器件。功率晶體管元件的應(yīng)用極大地改善了汽車的性能和可*性。 60 年代是汽車電子化的活躍時(shí)代。標(biāo)志著汽車電子控制技術(shù)真正發(fā)展的是在 1967 年首次將集成電路元件應(yīng)用到汽車中，其結(jié)果是電子技術(shù)與汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電氣系統(tǒng)相結(jié)合，開發(fā)出如車用發(fā)電機(jī)集成電路調(diào)壓器、集成電路點(diǎn)火器等汽車電子產(chǎn)品。在同一年代，美國的克萊斯勒公司在其生產(chǎn)的汽車中配置電子控制的點(diǎn)火裝置，而德國的波許（ Bosch ）公司則開發(fā)出電子控制的燃油噴射裝置（見圖 1 ． 1 ）。 1975 年日本汽車也裝上了這種裝置，可以說是當(dāng)今汽車電子燃油噴射控制的雛型。1 —噴油器； 2 —冷啟動(dòng)噴油器； 3 一進(jìn)氣溫度傳感器； 4 —調(diào)節(jié)器； 5 一蓄電池； 6 —分電器； 7 —油箱； 8 —汽油泵； 9 一節(jié)氣門控制器； 10 一怠速控制執(zhí)行器； 11 —進(jìn)氣壓力傳感器； 12 —燃油濾清器； 13 —冷啟動(dòng)時(shí)間開關(guān)； 14 —水溫傳感器 圖 1 ． 1 Bosch 公司開發(fā)的 L 型電子燃油噴射控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)大約在同一時(shí)期，電子技術(shù)有了長(zhǎng)足的進(jìn)展，導(dǎo)致一系列利用模擬電路的汽車電子產(chǎn)品的研制與開發(fā)。如發(fā)動(dòng)機(jī)噴油系統(tǒng)控制，車輛行駛控制，防鎖死剎車系統(tǒng)（ ABS ）和變速控制系統(tǒng)均已成功地應(yīng)用于實(shí)際。由于當(dāng)時(shí)集成電路元器件的價(jià)格昂貴，對(duì)汽車用戶而言，采用電子控制技術(shù)所能得到的收益并不很大，從而使得所開發(fā)的這些控制系統(tǒng)不能廣泛地在汽車中得到應(yīng)用。到了 70 年代，在美國通過了三個(gè)重要的法律條文促使電子產(chǎn)品在汽車中得到廣泛的應(yīng)用。這些法律條文中的第一個(gè)文件就是轎車司乘人員的人身安全保護(hù)條文。根據(jù)這一法律條文，相應(yīng)設(shè)計(jì)出一種汽車控制系統(tǒng)，即在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)前必須系緊安全帶，否則發(fā)動(dòng)機(jī)就不能起動(dòng)。這一控制系統(tǒng)在發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火開關(guān)處于切斷狀態(tài)時(shí)，也要求控制電路始終處于通電檢測(cè)狀態(tài)。為了節(jié)省使用汽車蓄電池中的電能，如何減少控制電路中的耗電量是研制該控制系統(tǒng)的關(guān)鍵所在。解決這一關(guān)鍵問題的理想手段就是采用具有低功耗的 CMOS （互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體）邏輯集成電路。1971 年，微型計(jì)算機(jī)（即微電腦）首先用于發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)的正時(shí)控制中（美國通用汽車公司的 MISAR 車）。微電腦在汽車電子控制技術(shù)中的出現(xiàn)使得對(duì)汽車的高精度控制得以實(shí)現(xiàn)，而對(duì)汽車的高精度控制反過來又促進(jìn)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)工作性能的提高。促使微電腦在汽車控制系統(tǒng)中廣為應(yīng)用的另一個(gè)主要因素是一系列汽車尾氣排放法規(guī)的制定及能源危機(jī)后油料價(jià)格的上漲。汽車尾氣排放法規(guī)是 70 年代末和 80 年代初各工業(yè)發(fā)達(dá)國家相繼制定的。汽車尾氣排放的凈化涉及到燃油經(jīng)濟(jì)性和發(fā)動(dòng)機(jī)工作性能。所需要解決的問題是如何既要滿足新的對(duì)汽車尾氣排放的要求，又要滿足用戶對(duì)汽車油耗和發(fā)動(dòng)機(jī)工作性能的要求。要在這兩方面同時(shí)取得成功，不僅要對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)本身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)，而且還需對(duì)進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)的油氣混合比進(jìn)行精確的控制。此外還需對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火時(shí)間進(jìn)行最優(yōu)控制，發(fā)動(dòng)機(jī)處于怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)進(jìn)行怠速運(yùn)轉(zhuǎn)控制，以及其它相應(yīng)的精密控制。在發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中引入微電腦系統(tǒng)后，已證明對(duì)解決看起來似乎矛盾的汽車尾氣凈化與降低發(fā)動(dòng)機(jī)油耗的要求特別有效。目前在汽車電子控制系統(tǒng)中，采用微電腦進(jìn)行控制的系統(tǒng)的應(yīng)用已與日俱增。80 年代是高科技迅速發(fā)展的年代，隨之而來的是消費(fèi)者對(duì)汽車多種多樣的需求，這就要求汽車生產(chǎn)廠家生產(chǎn)出一種能提高汽車總體價(jià)值并能滿足用戶各種要求的高檔汽車。目前世界上各大汽車制造廠商競(jìng)相研制新一代由微電腦控制的各種車用電子產(chǎn)品，并迅速地將己開發(fā)出的電子產(chǎn)品運(yùn)用于汽車中，使汽車的檔次得以提高，以滿足各用戶對(duì)汽車的要求。由于 80 年代以后，汽車電子產(chǎn)品的研制與開發(fā)的競(jìng)爭(zhēng)十分激烈。采用電子技術(shù)有利于汽車性能的提高和各種功能的完備，并避免汽車重量的增加。所以新的汽車電子產(chǎn)品不斷推出，其中有代表性的體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。（ 1 ）輔助駕駛裝置包括車速自動(dòng)控制，變速器自動(dòng)控制，動(dòng)力轉(zhuǎn)向控制等。（ 2 ）信號(hào)裝置包括數(shù)字顯示儀表，故障診斷系統(tǒng)，各種報(bào)警裝置及各種監(jiān)視器等。（ 3 ）安全裝置包括防滑裝置，汽車高速感應(yīng)門鎖，防撞空氣袋，防鎖死制動(dòng)系統(tǒng)（ ABS ）等。（ 4 ）舒適、方便裝置，包括自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)，自動(dòng)車窗和座椅調(diào)節(jié)系統(tǒng)，立體聲音響，導(dǎo)航系統(tǒng)，汽車電話等。1 ． 2 汽車電子控制技術(shù)的現(xiàn)狀 　隨著像微電腦這類電于產(chǎn)品的不斷更新，極大地促進(jìn)了汽車電子控制技術(shù)的發(fā)展。這些電子產(chǎn)品的可*性不斷提高，制造成本不斷降低，用于汽車的電子產(chǎn)品尺寸不斷減小。到了 90 年代初，人們終于感受到現(xiàn)代電子技術(shù)廣泛地應(yīng)用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)控制及其它部分的控制所帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。當(dāng)前的汽車電子控制技術(shù)可分為四大類（見圖 1 ． 2 ），即動(dòng)力牽引系統(tǒng)控制，車輛行駛姿態(tài)控制，車身（車輛內(nèi)部）控制和信息傳送。圖 1 ． 2 汽車電子控制技術(shù)分類1 ． 2 ． 1 動(dòng)力牽引系統(tǒng)控制所謂動(dòng)力牽引系統(tǒng)是用來產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)汽車的原動(dòng)力，并把這一動(dòng)力轉(zhuǎn)換成可直接驅(qū)動(dòng)車輪的扭矩。動(dòng)力牽引系統(tǒng)控制包括發(fā)動(dòng)機(jī)控制和傳輸系統(tǒng)控制。發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)一般分為燃油噴射控制、點(diǎn)火時(shí)間控制、怠速運(yùn)轉(zhuǎn)控制、發(fā)動(dòng)機(jī)爆燃控制和其它相應(yīng)的控制。對(duì)于汽油機(jī)的電子控制系統(tǒng)具有諸如燃油噴射控制、點(diǎn)火時(shí)間控制、怠速運(yùn)轉(zhuǎn)控制和故障診斷等功能。通過這些功能的執(zhí)行可使汽油機(jī)處于最佳的工作狀態(tài)。汽油機(jī)控制的典型系統(tǒng)如圖 1 ． 3 所示，圖中所示的汽油機(jī)控制系統(tǒng)是采用多點(diǎn)噴射（ MPI ）的燃油噴射控制方法。即在汽油機(jī)的各氣缸進(jìn)氣支管中安裝燃油噴射器，通過對(duì)各燃油噴射器的控制來控制噴入各氣缸的油量。當(dāng)前在工業(yè)發(fā)達(dá)國家?guī)缀跛行鲁鰪S的轎車都無一例外地采用了電子燃油噴射（ EFI ）技術(shù)。對(duì)于柴油機(jī)而言，為了減少其排煙，降低噪聲和振動(dòng)，柴油機(jī)的電子控制主要集中在燃油噴射量、燃油噴射時(shí)間、進(jìn)氣節(jié)流和電熱塞的電流控制方面。圖 1 ． 4 顯示了柴油機(jī)的控制系統(tǒng)，圖中的噴油泵控制系統(tǒng)已由原來的機(jī)械控制變?yōu)殡娮涌刂?，但柴油機(jī)噴油泵的基本控制機(jī)構(gòu)仍是機(jī)械式的，這與采用電子燃油噴射的汽油機(jī)有明顯的差別。在 90 年代初，許多國家，特別是美國，制定了控制柴油機(jī)過量微粒的排放法規(guī)。由于在不遠(yuǎn)的將來會(huì)對(duì)車用柴油機(jī)提出更為嚴(yán)格的全排放控制要求，這就完全有可能促進(jìn)柴油機(jī)全電子控制的研究及相應(yīng)的產(chǎn)品開發(fā)。包括電子變速控制在內(nèi)的電子動(dòng)力傳輸控制，基本上是直接控制汽車車輪的傳動(dòng)。它通過對(duì)油門位置和車速的檢測(cè)，由微電腦控制變速器使其達(dá)到最佳的汽車行駛扭矩，并鎖閉該運(yùn)行點(diǎn)和液力離合器的液壓。在齒輪變速和離合器鎖閉期間，將所要求的信號(hào)送至發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制單元（ ECU ），有些系統(tǒng)通過控制發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來減輕對(duì)變速器換檔時(shí)的沖擊。圖 1 ． 5 顯示了汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的控制，與機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)比較，由于采用電子控制系統(tǒng)可使動(dòng)力傳送的精度提高，變速器的設(shè)計(jì)更加隨意，控制機(jī)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，并能改善汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性和駕駛性。所以電子傳動(dòng)控制系統(tǒng)的性能非常令人滿意。目前一種將發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制單元和傳動(dòng)系統(tǒng)電子控制單元合二為一的控制系統(tǒng)即動(dòng)力牽引控制系統(tǒng)已在日本、美國和歐洲生產(chǎn)的汽車中使用。1 —鎖止離合電磁閥； 2 —鎖止離合器； 3 —變扭器； 4 —超速檔機(jī)構(gòu)； 5 —變速器輸入轉(zhuǎn)速傳感器； 6 —變速齒輪及片式離合器組件； 7 —輸出軸； 8 —車速傳感器； 9 —換檔電磁閥； 10 —液壓回路； 11 —蓄壓器泄壓閥　圖 1 ． 5 汽車傳動(dòng)系統(tǒng)控制1 ． 2 ． 2 車輛行駛姿態(tài)控制車輛行駛姿態(tài)