【正文】 2020 年 05 期 [7] 張建民 .傳感器在汽車發(fā)動機上的典型應(yīng)用 ［ J］ 。本溪冶金高等專科學(xué)校學(xué)報 ?，F(xiàn)代汽車電子技術(shù)在改善汽車動力性、經(jīng)濟性、安全性、行駛穩(wěn)定性和乘坐舒適性等方面發(fā)揮著不可替代的作用 縱觀近幾十年來汽車技術(shù)方面的重大成就，幾乎無一例外地是應(yīng)用電子技術(shù)的結(jié)果，多年來，汽車工業(yè)的長足進步，都是以電子技術(shù) (特別是計算機、集成電路技術(shù) )為動力而實現(xiàn)的。隨著汽車電子控制日趨集中化，ECU 需要處理的信息量不斷增加，因此， 16 位和 32 位 ECU 將成為未來汽車用 ECU的首選。人們可以通過語言識別系統(tǒng)操縱著車內(nèi)的各種設(shè)施，一邊駕駛著汽車，一邊欣賞著音樂電視，還可上網(wǎng)預(yù)定飯桌、機票等。 圖 導(dǎo)航系統(tǒng) 第 20頁 2. 語音系統(tǒng)（ VS） 該系統(tǒng)包括語音報警和語音控制兩類。是人體工程技術(shù)與電子控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。但是，間接系統(tǒng)沒有直接系統(tǒng)準確率高，它根本不能確定故障輪胎，而且系統(tǒng)校準極其復(fù)雜，在某些情況下該系 第 19頁 統(tǒng)會無法正常工作，例如同一車軸的 2 個輪胎氣壓都低時。 目前，輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)主要分為兩種類型： 一種為間接式（ WheelSpeed Based TPMS，簡稱 WSB），這種系統(tǒng)是通過汽車ABS 系統(tǒng)的輪速傳感器來比較輪胎之間的轉(zhuǎn)速差別，以達到監(jiān)測胎壓的目的。當(dāng)兩車交會時， 第 18頁 它可以大大降低前方汽車燈強光對司機視覺的不良刺激，還可以提高司機在霧中行車的辨別能力。在碰撞發(fā)生的早期，安全氣囊開始充氣，安全充氣大約需要 秒。安全帶與安全氣囊是配套使用，沒有安全帶，安全氣囊的安全效果將要大打折扣。膝蓋部分的氣囊位于前排駕駛座椅內(nèi)，一旦打開能夠有效保護后排乘客的腰下肢體部位，從而也能緩解來自正面碰撞的前沖力。 2. 安全氣囊（ SRS) 安全氣囊 （如圖 ） 分布在車內(nèi)前方（正副駕駛位），側(cè)方（車內(nèi)前排和后排）和車頂三個方向。 因為在通常的情況下， AFS 所需獲得部分信息也被其他的控制系統(tǒng)采用，即 AFS實際上要和其他的系統(tǒng)共用一些傳感器，所以，必須通過總線這一傳輸通路以后，才能實現(xiàn)這些傳感器信息的共享。 在上世紀 60 年代的美國，巡航 控制系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在汽車上，目前國內(nèi)生產(chǎn)的一些中高檔車如帕薩特、雅閣等也都安裝有巡航控制系統(tǒng)。目前電控前輪動力轉(zhuǎn)向較普及，通過控制轉(zhuǎn)向力，保證汽車原地或低速行駛時轉(zhuǎn)向輕便，而高速行駛時又確保安全。 輪胎滑移的程度用滑移率 S 來表示。 它的主要目的是 防止汽車驅(qū)動輪在加速時出現(xiàn)打滑 ，（特別是下雨下雪冰雹路凍等摩擦力較小的特殊路面上，當(dāng)汽車加速時將滑動率控制在一定的范圍內(nèi)，從而防止驅(qū)動輪快速滑動。采用電子技術(shù)特別是微電子技術(shù)控制變速系統(tǒng)，已經(jīng)成為當(dāng)前汽車實現(xiàn)自動變速功能的主要方法。如停缸控制可根據(jù)負荷的不同要求，停止部分氣缸的燃油供給與點火控制，減少浪費，提高發(fā)動機效率；再如加速踏板電控系統(tǒng)，可避免機械式加速踏板因為磨損而產(chǎn)生的誤差，增加控制精度。 9. 進氣溫度預(yù)熱控制系統(tǒng) 進氣溫度預(yù)熱控制系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)低溫起動時的進氣溫度來促進汽油蒸發(fā)，改善排放性能。目前，應(yīng)用較普遍的是電控廢氣渦輪增壓系統(tǒng)。 圖 怠速系統(tǒng) 第 9頁 怠速控制的方式包括開環(huán)控制和閉環(huán)控制兩種。 3. 廢 氣再循環(huán)系統(tǒng)（ EGR） 廢氣再循環(huán) (EGR)控制方式 , 發(fā)動機控制電腦即 ECU 根據(jù)發(fā)動機的轉(zhuǎn)速、負荷 (節(jié) 第 8頁 氣門開度 )、溫度、進氣流量、排氣溫度控制電磁閥適時地打開，進氣管真空度經(jīng)電磁閥進入 EGR 閥真空膜室，膜片拉桿將 EGR 閥門打開，排氣中的少部分廢氣經(jīng) EGR閥進入進氣系統(tǒng)，與混合氣混合后進入氣缸參與燃燒。 2. 電控點火裝置 （ ESA） 它由微機、傳感器及其接口、執(zhí)行機構(gòu)等幾部分構(gòu)成。隨著環(huán)保政策、能源政策限制力度的加大，大力應(yīng)用電子控制技術(shù)，開發(fā)汽車發(fā)動機管理系統(tǒng)產(chǎn)品是未來汽車領(lǐng)域的一個必然選擇。為了使驅(qū)動特性與受控對象的負荷特性相互匹配，還可附加變速機構(gòu)，如液壓馬達和行星齒輪傳動的組合。其中，前兩種系統(tǒng)與汽車的行駛性能有直接關(guān)系 汽車電子控制系統(tǒng)的一般組成 電子控制系統(tǒng)的一般組成 電子控制系統(tǒng)就是應(yīng)用控制裝置自動地、有目的地控制、操作機器設(shè)備或過 程，使之有一定的狀態(tài)和性能。 汽車電子產(chǎn)品的利潤誘惑重重，各 PC、家電、電子巨頭們的 “汽車夢 ”紛紛悸動。 國內(nèi)汽車電子企業(yè)的現(xiàn)狀為起步晚、規(guī)模小、水平低、配套難，由于國內(nèi)汽車電子企業(yè)起步晚、產(chǎn)品的技術(shù)成熟度低、質(zhì)量不穩(wěn)定等原因而不被整車企業(yè)采用。這，就是與人們的生活息息相關(guān)的汽車電子 。汽車電子控制技術(shù)是汽車的重要組成部分，其性能的好壞直接影響到汽車的動力性、經(jīng)濟性、可靠性、安全性、排氣凈化及舒適性。 隨著汽車 電子技術(shù)和產(chǎn)品在汽車領(lǐng)域應(yīng)用的范圍擴大，汽車電子概念的不斷延伸現(xiàn)代汽車已成為由基礎(chǔ)技術(shù)層、電控系統(tǒng)層和人車交互環(huán)境層所組成，集電控技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和汽車技術(shù)于一體的平臺 。今天的汽車已經(jīng)逐步進入電腦控制的時代。 由于人們對汽車節(jié)能、安全、舒適、便捷和豪華的追求，對汽車的性能提出了更高的要求。 隨著汽車工業(yè)和電子工業(yè)的高速發(fā)展，汽車上所裝用的電器與電子設(shè)備的數(shù)量將與日俱增， 研究新型電子技術(shù)在汽車的應(yīng)用，對現(xiàn)代汽車的發(fā)展有著重要的作用。即使其產(chǎn)品達到技術(shù)要求，也需經(jīng)過國外廠商的嚴格試驗論證，長時間的等待使國內(nèi)汽車電子企業(yè)錯失了大好時機。業(yè)者表示，未來電子市場的革新來自汽車電子，一旦汽車電子能形成真正的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，整個電子產(chǎn)業(yè)上下游都將有望在這一市場掘金。自動控制系統(tǒng)一般由檢測反饋單元、指令及信號處理單元、轉(zhuǎn)換放大單元、執(zhí)行器和動力源等幾部分組成。 5．動力源 動力源為各單元提供能源，通常包括電氣動力源和流體動力源兩類。 1. 電子控制噴油裝置 （ EFI） 第 7頁 該系統(tǒng)根據(jù)各傳感器輸送來的信號，能有效控制混合氣空燃比，使發(fā)動機在各種工況下空燃比達到較佳值，從而實現(xiàn)提高功率、降低油耗、減少排氣污染等功效。該裝置可根據(jù)傳感器送來的發(fā)動機各種參數(shù)進行運算、判斷，然后進行點火時刻的調(diào)節(jié)，這樣可以節(jié)約燃料，減少空氣污染。少部分廢氣進入氣缸參與混合氣的燃燒，降低了燃燒時氣缸中的溫度，因 NOX 是在高溫富氧的條件下生成的，故抑制了 NOX 的生成，從而降低了廢氣中的 NOX 的含量。一般來 說，在起動、暖機、急減速等工況時多采用開環(huán)控制，而在穩(wěn)定怠速工況，多采用閉環(huán)控制 。 增壓技術(shù)所帶來的一個不可忽視的負面影響就是燃燒爆震傾向增加了，為此，專門用爆震傳感器對點火系統(tǒng)進行反饋控制（即爆震控制）。預(yù)熱方式主要有排氣管預(yù)熱、水溫預(yù)熱和正溫度元件（ PTC）預(yù)熱 3 種型式。 在底盤上的應(yīng)用 底盤綜合控制系統(tǒng) GCC 本質(zhì)上是目前電子穩(wěn)定系統(tǒng) ESP（ Electronic Stability 第 11頁 Program）的邏輯功能擴展，其目的是在駕駛員正常的駕駛條件下，最大限度地提高車輛的主動安全性、乘坐平順性和駕駛員的開車興趣；它是使 用車上已安裝的配置 —電子控制底盤子系統(tǒng)來實現(xiàn)其功能的。它不僅能明顯地簡化汽車操縱，而且能實現(xiàn)最佳的行駛動力性和安全性。它的功能一是提高牽引力；二是保持汽車的行駛穩(wěn)定。車輪滑移率是指實際車速 v 與車輪速度 VW 之差同實際車速的比值，其表達式為： 汽車制動防抱死系統(tǒng)的功能完善和擴展則是驅(qū)動防滑系統(tǒng)（ ASR），兩系統(tǒng)有許多共同組件。 4. 適時調(diào)節(jié)的自適應(yīng)懸掛系統(tǒng) （ TEMS） 自適應(yīng)懸掛系統(tǒng)能根據(jù)懸掛裝置的瞬時負荷，自動地適時調(diào)節(jié)懸架彈簧的剛度和減震器的阻尼特性，以適應(yīng)當(dāng)時的負荷，保持懸掛的既定高度。 另外，巡航控制系統(tǒng)還有節(jié)省燃料和減少排放的好處，因為汽車都有對應(yīng)的經(jīng)濟速度，當(dāng)駕駛者將巡航控制系統(tǒng)調(diào)置在經(jīng)濟速度上就可以起到省油的作用。 AFS 接受到的信息，除了車速，車身轉(zhuǎn)角和車身傾斜角等等少 數(shù)信息是可以定量的以外，其他傳感器發(fā)回的信息大多只能到定性的程度。在裝有安全氣囊系統(tǒng)的容器外部都印有 Supplemental Inflatable Restraint System，簡稱 SRS)的字樣，直譯成中文，應(yīng)為 “輔助可充氣約束系統(tǒng) ”。 車外氣囊系統(tǒng)又叫保險杠內(nèi)藏式氣囊。據(jù)調(diào)查，單獨使用安全氣囊可使事故死亡率降低 18%左右，單獨使用安全帶可使事故死亡率下降 42%左右，而當(dāng)安全氣囊與安全帶配合使用時可使事故死亡率 第 17頁 降低 47%左右。安全氣囊可以非?？斓乃俣瘸錃馐种匾?，這能確保當(dāng)乘客的身體被安全帶束縛不動而頭部仍然向前行進時，安全氣囊能及時到位。為看清車后的情況，研制人員又研制出一種新型后視鏡，當(dāng)后方來車的大燈照在前車的后視鏡上，自動感應(yīng)裝置 ，可隨之使液晶玻璃反光鏡表面反光柔和使駕駛者不眩目。 ABS通過輪速傳感器來確定車輪是否抱死，從而 決定是否啟動防抱死系統(tǒng)。 還有一種復(fù)合式 TPMS，它兼有上述兩個系統(tǒng)的優(yōu)點，它在兩個互相成對角的輪胎內(nèi)裝備直接傳感器，并裝備一個 4 輪間接系統(tǒng)。 信息 通訊系統(tǒng) 信息通訊系統(tǒng)包括汽車導(dǎo)航與定位系統(tǒng)、語音系統(tǒng)、信息系統(tǒng)、通信系統(tǒng)等。語音報警是在汽車出現(xiàn)不正常情況，如燃油溫度、冷卻液溫度、油壓、充電、尾燈、前照燈、排氣溫度、制動液量、手制動、車門未關(guān)嚴等出現(xiàn)不正?，F(xiàn)象或自診斷系統(tǒng)測出有故障時，計算機經(jīng)過邏輯判斷后輸出信息至揚聲器或警示器報警。 第 21頁 3 汽車電子技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展趨勢 隨著更加先進的靈巧型傳感器、快速響應(yīng)的執(zhí)行器、高性能 ECU、先進的控制策略、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、雷達技術(shù)、第三代移動通訊技術(shù)在汽車上的廣泛應(yīng)用，現(xiàn)代汽車正朝著更 加智能化、自動化和信息化的機電一體化產(chǎn)品方向發(fā)展，以達到“人 —汽車 —環(huán)境”的完美協(xié)調(diào)。預(yù)計在今后幾年需求量將增加 50%以上、逐步成為車用 ECU 的主流。采用電子技術(shù)是解決汽車所面臨的諸多技術(shù)問題的最佳方案。1999 年 0