【正文】 進(jìn)氣道的進(jìn)氣溫度 等三個(gè)因素決定燃油泵齒條的位置以確定進(jìn)入氣缸內(nèi)的實(shí)際供油量 。新興的汽車電子業(yè)已成為世界電子設(shè)備市場(chǎng)中增長(zhǎng)最快的領(lǐng)域 。 研究智能式傳感器 二、各種汽車電子新技術(shù)的應(yīng)用 從 90年代起 ， 全球汽車電子產(chǎn)品的生產(chǎn)持續(xù)高速增長(zhǎng) 。 而且智能式傳感器精度高 、 量程覆蓋范圍大 、 輸出信號(hào)大 、 信噪比高 、 抗干擾性能好 ， 有的還帶有自檢功能 。 例如 ， 他可以確定傳感器工作狀態(tài) ， 對(duì)測(cè)量資料進(jìn)行修正 ， 以便減少環(huán)境因素如溫度引起的誤差；用軟件解決硬件難以解決的問題；完成資料計(jì)算與處理工作等等 。 研究多功能集成傳感器 智能傳感器是一種帶微型計(jì)算機(jī)兼有檢測(cè) 、 判斷 、 信息處理等功能的傳感器 。 研究多功能集成傳感器是傳感器發(fā)展的一個(gè)重要方向 ， 即在一個(gè)芯片上集成多種功能敏感組件和同一功能的多個(gè)敏感組件 。80年代中期微型加速度傳感器開始用于汽車安全氣囊 ， 他們是到目前為止大量生產(chǎn)的 、 并在汽車中得到廣泛應(yīng)用的微型傳感器 。 近年來從半導(dǎo)體集成電路技術(shù)發(fā)展而來的微電子機(jī)械系統(tǒng) (MEMS)技術(shù)日漸成熟 ， 利用這一技術(shù)可以制作各種能敏感和檢測(cè)力學(xué)量 、磁學(xué)量 、 熱學(xué)量 、 化學(xué)量和生物量的微型傳感器 ， 這些傳感器的體積和能耗小 ， 可實(shí)現(xiàn)許多全新的功能 ， 便于大批量和高精度生產(chǎn) ， 單件成本低 ， 易構(gòu)成大規(guī)模和多功能陣列 ， 這些特點(diǎn)使得他們非常適合于汽車方面的應(yīng)用 。 開發(fā)新材料 傳感器的敏感元件性能除了由其功能材料決定外 ， 還與其加工工藝有關(guān) 。由于材料科學(xué)的進(jìn)步 ， 在制造各種材料時(shí) ， 人們可以任意控制他的成份 ， 從而可以設(shè)計(jì)與制造出各種用于傳感器的功能材料 。 發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象 利用物理現(xiàn)象 、 化學(xué)反應(yīng)和生物效應(yīng)等是各種傳感器的基本原理 ， 所以發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象與新效應(yīng)是現(xiàn)代傳感器發(fā)展的重要基礎(chǔ) 。 汽車電子化越發(fā)達(dá) ，自動(dòng)化程度越高 ， 對(duì)傳感器依賴性就越大 ，所以 ， 國(guó)內(nèi)外都將車用傳感器技術(shù)列為重點(diǎn)發(fā)展的高技術(shù) 。 4 汽車傳感器的發(fā)展趨勢(shì) 車用傳感器是促進(jìn)汽車高檔化 、 電子化 、自動(dòng)化發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一 ， 世界各國(guó)對(duì)車用傳感器的研究開發(fā) 、 提高性價(jià)比都非常重視 。 通用公司不但開發(fā)了 車上網(wǎng) 系統(tǒng) ， 而且還裝有車載自動(dòng)化辦公系統(tǒng) 。另外 Microsoft公司新推出了專門為 車上網(wǎng) 設(shè)計(jì)的AutoPC軟件 ， 采用 Windows CE操作系統(tǒng) ， 他具有交互式語言識(shí)別等各種多媒體功能 。 通過他 ，人們?cè)隈{駛汽車時(shí)就可以像在家一樣進(jìn)行上網(wǎng) 、 發(fā)Email等所有網(wǎng)上操作 。 同時(shí) ， 為整合各種標(biāo)準(zhǔn) ， 一份有關(guān)汽車網(wǎng)絡(luò)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)正在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織起草 。 網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)方面有Bosch公司制定的控制器局域網(wǎng)絡(luò) (CAN)協(xié)議和Intel推出的 SAEJ 18065網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn) 。 為適應(yīng)汽車網(wǎng)絡(luò)控制的需要 ， 更好地在各控制系統(tǒng)之間完成交流信息 、 協(xié)調(diào)控制 、 共享資源及標(biāo)準(zhǔn)化與通用化 ， 世界各國(guó)都在積極合作 ， 進(jìn)行 汽車局域網(wǎng) 的研究與開發(fā) 。 采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)后 ， 不但共用所有傳感器 ，還可以共用其他設(shè)備 ， 如進(jìn)行了環(huán)形網(wǎng)控制 ， 幾十個(gè)微機(jī) ， 就是個(gè)別出現(xiàn)問題 ， 整車還可以正常運(yùn)行 。 上述各種類型的控制都有優(yōu)缺點(diǎn) ， 但網(wǎng)絡(luò)在汽車上應(yīng)用后 ， 就可發(fā)揮各型控制的優(yōu)點(diǎn) ， 克服了他們的缺點(diǎn) 。 所謂分散控制就是汽車上的一個(gè)部件如點(diǎn)火或噴油 ， 用一個(gè)微控器進(jìn)行控制 ， 這是微機(jī)在汽車上應(yīng)用的起始 。 3 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在汽車中的應(yīng)用 ? 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在汽車內(nèi)部的應(yīng)用 ? 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在汽車外部的應(yīng)用 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在汽車內(nèi)部的應(yīng)用 比較高級(jí)的汽車上裝有幾十個(gè)微機(jī)控制器 、 上百個(gè)傳感器 。 模糊控制系統(tǒng)也是一種自動(dòng)控制系統(tǒng) ， 他是以 模糊數(shù)學(xué) 、 模糊語言 形式的知識(shí)表示和 模糊邏輯推理 為理論基礎(chǔ) ， 采用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)構(gòu)成的一種具有閉環(huán)結(jié)構(gòu)的數(shù)字控制系統(tǒng) 。 該方法并不需要知道模型的原型 ， 而是由微機(jī)在汽車運(yùn)行中自行搜索最優(yōu)工況 ， 使控制接近或達(dá)到最優(yōu)化 。 在實(shí)行控制過程中 ，微機(jī)不斷檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的工況 ， 用查表的方法 ， 查出該工況下的最佳點(diǎn)火提前角 ， 進(jìn)行修正后再通過微機(jī)接口 、 放大電路去控制點(diǎn)火 ， 這是目前國(guó)外應(yīng)用較多的優(yōu)化控制方法 。 但是發(fā)動(dòng)機(jī)本身結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜 ， 影響點(diǎn)火的因素較多 ， 理論推導(dǎo)優(yōu)化點(diǎn)火狀態(tài)下的數(shù)學(xué)模型比較困難 。 利用自動(dòng)控制理論而建立的 開環(huán) 、 閉環(huán) 、 最優(yōu) 、自適應(yīng)控制系統(tǒng) ， 在汽車優(yōu)化控制中都有采用 。 有的由 單機(jī)控制 (即一個(gè)微機(jī)控制一個(gè)項(xiàng)目 ， 如控制點(diǎn)火 )向 集中控制 發(fā)展 ， 而汽車集中控制也由原來的多個(gè)計(jì)算機(jī)通信向 網(wǎng)絡(luò)化 管理過渡 。 微機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的核心 ， 負(fù)責(zé)指揮其他設(shè)備工作 。 目前汽車電子技術(shù)已發(fā)展到 第四代 ， 即包括電子技術(shù) (含微機(jī)技術(shù) )、 優(yōu)化控制技術(shù) 、 傳感器技術(shù) 、 網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 、 機(jī)電一體化耦合交叉技術(shù)等綜合技術(shù)的小系統(tǒng) ， 并且早巳從科研階段進(jìn)入了商品生產(chǎn)的成熟階段 。 進(jìn)入70年代后期 ， 電子工業(yè)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步 ， 特別是集成電路 、 大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路技術(shù)得到了巨大發(fā)展 ， 微機(jī)在汽車上的應(yīng)用 ， 給汽車工業(yè)帶來了劃時(shí)代的變革 。 60年代 ， 汽車上應(yīng)用了硅整流交流發(fā)電機(jī)和晶體管調(diào)節(jié)器 ， 到 60年代中期 ， 汽車上開始采用晶體管電壓調(diào)節(jié)器和晶體管點(diǎn)火裝置 。 20世紀(jì) 50年代 ， 人們開始在汽車上安裝 電子管收音機(jī) ， 這是電子技術(shù)在汽車上應(yīng)用的雛形 。汽車電子新技術(shù)講座 主講人：趙曉順 目 錄 一、 汽車電子技術(shù)的發(fā)展 二、各種汽車電子新技術(shù)的應(yīng)用 三、福特汽車安全新技術(shù)介紹 一、 汽車電子技術(shù)的發(fā)展 1. 汽車電子化發(fā)展概況 2. 汽車電子控制理論發(fā)展概況 3. 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在汽車中的應(yīng)用 4. 汽車傳感器的發(fā)展趨勢(shì) 1. 汽車電子化發(fā)展概況 汽車電子化是建立在電子學(xué)的發(fā)展基礎(chǔ)之上 ， 真空管 → 晶體管 → 集成電路 → 大規(guī)模集成電路 → 超大規(guī)模集成電路 出現(xiàn)了計(jì)算機(jī)等各種各樣的電子裝置 ， 汽車電子化也隨著逐年的深化與發(fā)展 ， 而且有的汽車電子裝置占整車造價(jià)的 1／ 3， 高級(jí)轎車有的就裝幾十個(gè)微控器 、上百個(gè)傳感器 。 電子化的程度可以說是衡量汽車高檔與否的主要 標(biāo)志 。 1959年 晶體管收音機(jī) 問世后 ， 很快在汽車上得到了應(yīng)用 。 但更多地應(yīng)用電子技術(shù)則是在 70年代以后 ， 主要是為解決汽車 安全 、 污染和節(jié)油 3大問題 。 20世紀(jì) 90年代 ， 汽車電子技術(shù)進(jìn)入了其發(fā)展的 第三個(gè)階段 ， 這是對(duì)汽車工業(yè)的發(fā)展最有價(jià)值 、最有貢獻(xiàn)的階段 ， 超微型磁體 、 超高效電機(jī)及集成電路的微型化 ， 為汽車上的集中控制提供了基礎(chǔ) 。 汽車電子技術(shù)主要包括 硬件 和 軟件 方面的內(nèi)容： 硬件包括微機(jī)及其接口 、 執(zhí)行部件 、 傳感器等； 軟件主要是以匯編語言及其他高級(jí)語言編制的各種數(shù)據(jù)采集 、 計(jì)算判斷 、 報(bào)警 、 程控 、 優(yōu)化控制 、 監(jiān)控 、 自診斷系統(tǒng)等程序 。目前汽車上用的微機(jī)以通用 單片機(jī) 和高抗干擾及耐振的 汽車專用微機(jī) 為主 ， 其速度和精度要求不像計(jì)算用微機(jī)高 ， 但抗干擾性能較強(qiáng) ， 能適應(yīng)汽車振動(dòng)大等惡劣的工作環(huán)境 。 汽車電子技術(shù)的內(nèi)容 2 汽車電子控制理論發(fā)展概況 控制理論是編制應(yīng)用和優(yōu)化控制軟件的理論基礎(chǔ) ，是 “ 汽車電子技術(shù) ” 中的難點(diǎn)和重點(diǎn) 。 建立這些控制系統(tǒng)時(shí) ， 首先對(duì)汽車某個(gè)系統(tǒng) ， 如點(diǎn)火提前角優(yōu)化控制系統(tǒng)進(jìn)行 系統(tǒng)辨識(shí) ， 建立 數(shù)學(xué)模型 ， 然后采用相應(yīng)的控制方法進(jìn)行 優(yōu)化控制 。 因此 ， 一般采用 實(shí)驗(yàn)方法 找出各種工況下的最佳點(diǎn)火提前角 ， 然后存入微機(jī)內(nèi)存 。 此外 ， 目前應(yīng)用較成熟的另一種方法為 自適應(yīng)在線搜索法 ：他包括 頂點(diǎn)保持法 和 登山法2種 。 模糊控制 是近年來出現(xiàn)的新的控制理論 ，在汽車中也有所應(yīng)用 。 模糊邏輯從含義上比其他傳統(tǒng)邏輯更接近人類的思想和自然語言 。 這就給汽車進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提供了條件 ，而且解決了汽車一直存在 集中控制 和 分散控制 的矛盾 。 后來發(fā)展到汽車集中控制系統(tǒng) ， 包括 完全集中控制系統(tǒng) ， 如美國(guó)的通用汽車公司采用一個(gè)微機(jī)系統(tǒng)分別控制汽車防滑制動(dòng) 、 牽引力控制 、 優(yōu)化點(diǎn)火 、超速報(bào)警 、 自動(dòng)門鎖和防盜等； 分級(jí)控制系統(tǒng) ， 如日產(chǎn)公司的分級(jí)控制系統(tǒng) ， 用 1臺(tái)中央控制計(jì)算器分別指揮 4臺(tái)微機(jī) ， 分別控制防滑制動(dòng) 、 優(yōu)化點(diǎn)火 、 燃油噴射 、 數(shù)據(jù)傳輸?shù)龋? 分布集中控制系統(tǒng) ， 他是根據(jù)汽車的各大部分而進(jìn)行分塊集中控制 ， 如發(fā)動(dòng)機(jī) 、 底盤 、 信息 、 顯示和報(bào)警等幾大件控制系統(tǒng) ， 如日本五十鈴生產(chǎn)的汽車 ITEC系統(tǒng) ， 他對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火 、 燃油噴射 、 怠速及廢氣再循環(huán)進(jìn)行集中控制 。 例如集中控制和分散控制的最大問題是可靠性問題 ， 如完全集中控制 ， 一旦微機(jī)出現(xiàn)故障全車癱瘓 。所以網(wǎng)絡(luò)在汽車應(yīng)用中不但增加了許多功能 ， 而且還大大增加了可靠性 。 國(guó)外在網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的制定以及符合網(wǎng)絡(luò)通信標(biāo)準(zhǔn)的微處理器 、 通信協(xié)議等方面都已經(jīng)有了成果 。 又如 Philips，Intel， Motorola等公司推出了符合網(wǎng)絡(luò)相關(guān)協(xié)議的微處理器產(chǎn)品 。 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在汽車外部的應(yīng)用 汽車上網(wǎng)系統(tǒng) ， 是一種無線的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 。 目前不少公司在進(jìn)行這方面的工作 ， 如 IBM公司和 Motorola公司已合作開發(fā)車用無線 Inter技術(shù) ， 這項(xiàng)技術(shù)將使駕駛員和乘客能夠在車上發(fā)送電子郵件以及從事網(wǎng)上各種活動(dòng) ， 如電子商務(wù)和網(wǎng)上購物 、 查看股市行情和天氣預(yù)報(bào)等 。 這種功能能夠有效地保障汽車行車安全 ， 因?yàn)樗梢宰屍囻{駛員在手不離方向盤 、 眼不離行駛前方的情況下 ， 與 PC機(jī)系統(tǒng)交換各種信息 ， 例如行車前方的交通狀況有無塞車 ， 最短時(shí)間導(dǎo)航等；也可以通過他在車上收發(fā) Email、 打網(wǎng)絡(luò)電話和其他上網(wǎng)活動(dòng) 。 由于該系統(tǒng)采用了超高速光纖串行數(shù)據(jù)通道 (MML)， 因此具有多路的數(shù)字式影音能力 ， 可以有效地調(diào)控多信道大容量的輸入 、輸出信號(hào) ， 例如 CD、 DVD、 顯示器 、 電視接收天線 、 音響和全球衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)都可以和該系統(tǒng)交換信息 。 沒有傳感器技術(shù)就沒有現(xiàn)代汽車 的觀點(diǎn)現(xiàn)在已被全世界所公認(rèn) 。 汽車現(xiàn)代傳感器總的發(fā)展趨勢(shì)是：多功能化 、 集成化 、 智能化 、 微型化 ，其技術(shù)的發(fā)展方向是： (1)開展基礎(chǔ)研究 ， 發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象 、 采用新原理 、 開發(fā)新材料和采用新工藝； (2)擴(kuò)大傳感器的功能與應(yīng)用范圍 。 功能材料是發(fā)展傳感器技術(shù)的另一個(gè)重要基礎(chǔ) 。 例如控制 半導(dǎo)體氧化物 的成份 ， 可以制造出各種氣體傳感器； 光導(dǎo)纖維 用于傳感器是傳感器功能材料的一個(gè)重大發(fā)現(xiàn)； 有機(jī)材料 作為功能材料 ， 正引起國(guó)內(nèi)外汽車電子化專家的極大關(guān)注 。 隨著半導(dǎo)體 、 陶瓷等新型材料用于傳感器敏感元件 ， 許多現(xiàn)代先進(jìn)制造技術(shù)也引入汽車傳感器制造技術(shù) ， 例如集成技術(shù) ， 微細(xì)加工技術(shù) ， 離子注入技術(shù) ， 薄膜技術(shù)等 ， 能制作出性能穩(wěn)定 、 可靠性高 、體積小 、 重量輕的微型化敏感元件 。 采用新工藝 20世紀(jì) 80年代初 ， 微型壓阻式多路絕對(duì)壓力傳感器開始大批量生產(chǎn) ， 取代了早期采用 LVDT技術(shù)的壓力傳感器 。 然而微型傳感器的大規(guī)模應(yīng)用勢(shì)必將不限于發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒控制和安全氣囊 ， 在未來 57年內(nèi)包括發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行管理 、 廢氣與空氣質(zhì)量控制 、 ABS、車輛動(dòng)力的控制 、 自適應(yīng)導(dǎo)航 、 車輛行駛安全系統(tǒng)在內(nèi)的應(yīng)用將為 MEMS技術(shù)提供廣闊的市場(chǎng) 。 例如日本研制出復(fù)合壓阻傳感器 ， 一個(gè)芯片可同時(shí)檢測(cè)汽車壓力與溫度 。 與傳統(tǒng)傳感器相比 ， 他具有很多特點(diǎn) 。世界各國(guó)都在車用傳感器硬件的基礎(chǔ)上 ， 努力用軟件來解決汽車電氣干擾大 、 環(huán)境差 (溫度高 、 溫度梯度大 、 污染厲害等 )等問題造成的對(duì)汽車參數(shù)測(cè)量的影響 。 不少汽車大公司在該方面進(jìn)行研制與開發(fā) ， 并取得了成就和應(yīng)用 。 到 1999年 ， 全球汽車電子產(chǎn)品的