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一、电子技术在汽车领域上的应用历程 在汽车上应用最早的电器设备是第—辆奔驰汽车的发动机点火装置，它主要由点火线圈和蓄电池所组成。随后，在汽车上又增设了前照灯、起动机等电器设备。电子技术在汽车上的第一次应用是1930年安装在轿车上的真空电子管收音机，但是，真空电子管不抗振、体积大、耗电高，因此，没能在汽车上推广普及。 1、1948年发明了晶体管，晶体管制品最先在汽车上的应用是交流发电机整流用的硅二极管； 2、1958年模拟数字集成电路(IC)诞生了，并在1967年首次将IC应用在汽车上。在同一年代，德国的波许(Bosch)公司还开发出电子控制的燃油喷射系统； 3、1971年发明了微型电子计算机，微型电子计算机在汽车的首次应用是1976年，它用于发动机的点火正时控制； 4、80年代是高科技迅速发展的年代、随之而来的是用户对汽车提出了各种各样的需求。因此，世界上的各大汽车制造厂家竞相开发了由微机控制的各种车用电子产品，如：悬挂控制系统、四轮转向控制系统、电子控制变速器、自动空调、蜂窝移动电话、电子仪表系统、导航系统、多路信息传输系统及多种安全装置等，使汽车电子设备已经占到了汽车总成本的1/4以上； 进入90年代，GPS导航系统、灵敏的飞机驾驶系统等也在汽车上得到了应用。某些最新的轿车上已装有30台以上的微型电子计算机，每一台微机都要完成特设的功能或控制任务，使汽车逐步向智能化方向发展。 二、汽车电子控制单元与传感器 1、电子控制单元（ECU） 电子控制单元(ECU：英文Electronic Control Unit的缩写)是以微型计算机为核心的电子控制装置，它具有丰富的计算功能和逻辑判断功能，是汽车电子控制系统的指挥中心。 电子控制单元ECU主要由输入通道、微型计算机、输出通道三部分组成，如图1所示。 图 1 ECU的组成 1.1、输入通道 输入通道主要由A／D转换器和数字输入缓冲器组成，共作用是将各传感器传输来的信号转为微机所要求的数字信号。A／D转换器的功用就是将传感器输出的连续模拟信号转换为离散数字信号，而数字输入缓冲器的功用就是起到整形作用。 1.2、微型计算机 微型计算机由中央处理器(CPU)、存储器、输入接口、输出接口四部分组成。微型计算机是ECU的核心，它是从事算术运算、逻辑运算的处理装置。 微型计算机的组成如图2所示，CPU是微型计算机的中枢，其作用是从存储器读取指令和完成指定的操作。 图 2 微型计算机的组成 存储器用来存放数据、表格和指令，它可分为随机存储器(RAM)和只读存储器(ROM)两大类。RAM用来存放临时性的工作程序和数据，如自诊断故障代码，ROM用于存放预先编写的控制程序。 输入输出接口〔I／O接口〕是用于与外部设备(传感器／执行元件)之间控制数据流动和数据格式的一种电路。 输出通道是将微机输出信号放大后使执行元件工作的装置。 2、传感器 传感器是将输入的各种物理量转换成电信号后输出的变换器。 包括温度传感器、压力传感器、流量传感器、角度与角速度传感器、转速传感器、位移传感器、爆燃传感器、氧传感器、碰撞加速度传感器。 2.1、温度传感器 在汽车的电子控制系统中，温度传感器起到温度检测的作用。最常用的温度传感器就是热敏电阻式温度传感器。 2.2、压力传感器 压力传感器主要用于检测发动机的进气真空度、电子燃油喷射系统中的燃油压力、润滑系的机油压力、主动悬架控制系统中高压油路压力等。常用的压力传感器有半导体式压力传感器、压电晶体式压力传感器、金属膜片式传感器等。 2.3、流量传感器 流量传感器用于检测发动机吸入空气的流量和燃油流量。常用的空气流量传感器有热线式、卡尔曼旋涡式、叶片式等；常用燃油流量传感器型式有水车式、循环球式和光电式。 2.4、角度与角速度传感器 电控自动变速器的换档控制和燃油喷射的喷油量控制均采用节气门位置传感器来检测节气门的开度。节气门位置传感器属于角度传感器，常用的节气门位置传感器有开关式和线性式。 转问盘转角传感器，在悬架控制系统中．为了防止车身侧倾，必须检测转向盘的转角及转动方向。常用的转向盘转角传感器有光电式和磁电式两种。 2.5、转速传感器 在检测汽车的行驶速度和发动机的运转工况时都要用到转速传感器。常用的转速传感器型式有：磁电式转速传感器、磁阻式转速传感器、光电式转速传感器、霍尔转速传感器。 2.6、位移传感器 位移传感器主要用来测量车身高度的变化和液面高度的变化。 车身高度传感器主要用于空气悬架或主动悬梁架系统的控制，用于检测车身与悬架下摆臂或减振器下支点之间垂直方向的相对位移变化。 液面高度传感器用于燃油箱、冷却水、润滑油、制动液等液面高度（即液位）的监测。 2.7、爆燃传感器 爆燃是汽油机的一种异常燃烧现象。爆燃控制系统利用安装在缸体上的爆燃传感器对发动机缸体振动的测定来判断发动机是否处于爆燃状态。爆燃传感器的型式有压电式和磁致伸缩式。磁致伸缩式爆燃传感器是利用铁芯受振移动后导致磁通量发生变化，从而在线圈中产生感应电动势，此电动势即为传感器的输出信号。磁致伸缩式爆燃传感器现已被压电式爆燃传感器所取代。 2.8、氧传感器 氧传感器安装在发动机排气管内，用来检测废气中的氧气浓度，并将测定的氧气浓度信号送给ECU，以控制空燃比的调节。现在的氧传感器的传感元件大部分都是采用二氧化锆。 2.9、碰撞加速度传感器 碰撞加速度传感器主要用来检测汽车发生碰撞时的碰撞减速度。常用的碰撞加速度传感器有：滚球式、滚轴式、水银式、电阻应变片式和压电式等。 三、汽车电子技术应用概况 汽车电子技术是汽车技术与电子技术相结合的产物。电子技术的应用，改变了汽车的传统结构，使汽车的技术水平和性能有了很大的提高。随着电子技术，特别是大规模集成电路和微型电子计算机技术的高速发展和应用，汽车电子化程度也越来越高，进入了微机控制的时代，并且向智能化方向发展。 1、发动机方面 1.1、汽油机控制 对汽油机实行电子控制的目的是：提高动力性、降低油耗、减少排气污染。控制内容主要包括：燃油喷射系统控制、电子化油器控制、点火系统控制、怠速控制、爆燃控制、稀薄燃烧控制、废气再循环控制、可变进气系统控制、可变排气消声器控制、多缸变排量控制、故障自诊断等。 1.2、柴油机控制 柴油机的电子控制也逐渐得到重视并取得迅速发展。柴油机的电子控制主要集中在燃油喷射量、喷射时间、进气节流和电热塞的电流控制方面。 2、底盘方面 电子技术在底盘上应用是为了提高汽车动力性、安全性和舒适性等，较成熟的电子控制装置主要有：传动控制系统、制动和防滑与车辆动态性能控制系统、悬架控制系统、转向控制系统、巡航控制系统。 2.1 传动控制系统 主要有电控自动变速器和电控四轮驱动。电控自动变速器有：电控液力自动变速器（EAT）、电控机械式自动变速器（EMT）、电控无极自动变速器（ECVT）等。 2.2制动和防滑与车辆动态性能控制系统 驱动防滑系统（ASR）是在制动防抱死系统（ABS）基础上发展起来的，ASR与ABS的控制参数基本相同，两个系统有很多共用组件，通常将ASR与ABS做成一体，而车辆动态性能控制系统（VDC）则是保持并改善了ABS/ASR的基本作用，即保证在制动和驱动过程中对纵向动力学调节作用的基础上，还增加了对横向动力学的调节作用，从而保证汽车在所有汽车在所有行驶工况下，均可避免事故发生，实现汽车安全操纵。 2.2.1防抱死制动系统（ABS）介绍 概述：汽车是陆地行驶车辆中机动性极强的交通工具，它即可能行驶在高附着系数的干燥路面也可能行驶于雨、雪气候条件下的湿滑路面。当汽车行驶在后一种路面上，或为了躲避障碍，或为了防止追尾碰撞作应急制动时，汽车有可能发生侧滑甩尾。如果左右车辆分别行驶在雪后一侧积雪路面和一侧已经清扫露出地面的路段上，或正行驶在弯道外，汽车有可能产生急转调头，或驶入逆行车道，或滑移出路面，呈现不稳定的失控状态。 1）、防抱死制动的基本工作原理和控制技术 防抱死制动系统简称ABS，是基于汽车轮胎与路面之间的附着特性而开发的高技术制动系统。 2）、防抱死制动的基本工作原理 a、附着系数与滑移率特性 实验证明，当轮胎在路面上滑动时，将改变轮胎与路面之间的附着系数，因而也改变汽车的制动力。 路面附着力能跟随汽车制动力矩的增加，提供足够的地面制动力（矩），并且，此时的横向附着系数也较大，具有足够的抗侧滑能力，故一般称为稳定区。 b、应急制动时汽车车轮动力学、运动学简析 应急制动时的运动学分析 制动时汽车动力学简析 c、防抱死控制的基本工作原理 3）、ABS控制逻辑与控制技术 a、ABS控制逻辑 逻辑门限值控制方法是当今世界各国著名ABS公司采用的实用技术。 b、实现控制逻辑的几个关键技术 为了实现ABS控制，得到最大的制动效能，车轮应当在峰值左右侧工作，也就是应当识别车轮是在稳定区间还是在非稳定区间转动。 实现控制逻辑的几个关键技术分别是： 轮速的检测与计算。 角加、减速度计算。 参考速度和滑移率计算。 路面附着状态识别。 阶梯形制动压力脉冲控制技术。 4）、轿车用液压ABS a、 ABS系统在汽车上的配置 所谓ABS的配置，是指汽车车轮或车轴的制动力矩是否直接受控于防抱死制动系统和其控制方式，以及ABS轮速传感器、电磁阀的安装数量以及安装部位的设计形式。 b、ABS液压执行机构的构成与基本工作原理 典型液压执行机构由2×2的加压和减压电磁阀、液压蓄能器、减振器、节流阀、单向阀和泵电机组成该系统共有四种工况 c、轮速传感器和齿圈 齿圈安装于车轮或驱动轴差速器输入端，并跟随车轮或驱动轴一起转动。传感器固定于制动底板或转向节支架，以间隙方式对准齿圈，它相对于车轮和驱动轴静止不动。当齿圈转动时，传感器能产生正比于转速的交流感应信号。利用电磁效应制作的被动式轮速传感器，输出信号为近似正弦波。 d、载货汽车气压ABS 中吨位以上载货汽车通常采用气压制动系统，因此与之相匹配需采用气压ABS或气液混合型ABS。此时气压作为促动源，液压机构作为执行机构。气压ABS的基本工作原理与液压ABS是同类的，同样通过加压、保压和减压完成对制动压力的控制。 其控制方式可细分为以下三种： 独立控制（IR） 修正的独立控制（IRM） 低选控制（SL） |
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