汽车电控技术的应用、发展及意义毕业论文.doc

毕 业 论 文汽车电控技术的应用、发展及意义专业 汽车检测与维修 汽车电控技术的应用、发展及意义摘要改革开放30多年以来，我国汽车工业迅猛发展，预计到2020年，我国汽车年产量将达到1500万辆左右。但是，随着汽车保有量的增加，对于汽车的负面作用，即“噪声与污染”、“能耗”和“车祸”（据2012年最新统计，全国因“车祸”导致的年均死亡人数已超过30万！）三大矛盾，人们以已越来越感到不能“掉以轻心”了，于是千方百计地依靠科技寻求出路，将汽车与现代电控技术相结合，在解决汽车“三大矛盾”方面取得了巨大和可喜的成功，并促进人类社会从“汽车必然王国”向“汽车自由王国”转移。与此同时，随着汽车电控技术的大发展，使得现代汽车变成一种“知识高度密集型和技术高度密集型的产品”。本文着重介绍了电子技术在汽车上的应用、发展、发展趋势及意义，以及电子技术为现代汽车工业的发展创造了诸多的技术突破和研究成果。关键词：电子控制； 节能； 环保； 安全； 舒适。目录前言11 汽车电子控制装置的应用1 1.1 汽车电子控制装置的应用概述1 1.2 汽车电子控制装置在提高动力性、经济性和净化性方面的应用2 1.3 汽车电子控制装置在提高乘坐舒适性方面的应用2 1.4 汽车电子控制装置在提高信息技术、通信能力及娱乐方面的应用2 1.5 汽车电子控制装置在提高安全性、操纵方便性方面的应用32 汽车电子控制技术的发展3 2.1 汽车电子控制技术初级发展阶段3 2.2 汽车电子控制技术发展的第二阶段3 2.3 汽车电子控制技术发展的第三阶段3 2.4 汽车电子控制技术发展的第四阶段33 汽车发动机电子控制技术的发展趋势4 3.1 汽油发动机电子控制技术的发展趋势4 3.2 柴油发动机电子控制技术的发展趋势44 汽车电控技术的意义4 4.1 节能、环保4 4.2 安全5 4.3 平顺、舒适5 4.4 高效、便捷6结论7参考文献7前言现如今，中国的汽车工业有了翻天覆地的变化，汽车已近走进了人们的家庭生活，已近成为人们生活中密不可分的一部分。而随着世界范围内汽车的大量普及，汽车技术也在大踏步地前进。汽车已近不仅仅是代步工具，而是成为人们高质量生活的一部分。而随着油价的不断上涨和人们保护环境意识的增强，汽车逐渐向低油耗、新能源方面发展2013年10月大众推出了一辆油电混动汽车XL1（见图1-1），搭载800cc双缸TDI最大功率35KW的发动机和一台最大功率20KW的电动机，电动机的动力来自5.5KW/h锂离子电池组，全车多处采用碳纤维增强塑料，整车质量仅为795kg，风阻系数仅为0.189，CO2排量21g/km最高时速160km/h,百公里油耗仅为0.9L，续航里程达到500公里。这样一部高科技的电子化的汽车象征着当今这一时代汽车技术的辉煌成就。 图 1-1 大众XL11 汽车电子控制装置的应用1.1 汽车电子控制装置的应用概述20世纪60年代以来，随着汽车结构与性能的不断改进和提高，汽车装备的传统电气设备面临着巨大的冲击与挑战。随着电子工业的发展，电子控制技术在汽车上的应用越来越广泛，新型车用电子控制装置犹如雨后春笋般地涌现出来。特别是大规模集成电路和微机控制技术的应用给汽车电子控制装置带来了划时代的变革。在解决汽车油耗、安全、排放等方面，汽车电子控制技术正起着举足轻重的作用。例如，采用电子控制燃油喷射系统（图1-2）和微机控制点火系统，不仅可以节油5%10%，而且还能大大提高排气净化性能；采用电子控制防抱死制动系统，不仅可使汽车在泥泞路面上安全行驶，而且可以在紧急制动时防止车轮抱死滑移，保证汽车安全制动；采用安全气囊系统，可以缓和车内成员受到的冲击，减轻车内成员受伤害的程度；在实现操纵自动化和提高舒适性等方面，汽车电子控制技术也扮演着重要角色。汽车的性能主要包括：动力性、燃油及经济性、制动性、操纵稳定性、舒适性及通过性等，其中制动性对行车安全影响最大。制动过程中，汽车丧失转向稳定性有三种情况：制动跑偏汽车制动时，自动向左或向右偏驶，主要是由于左右车轮制动力分配不均造成的。另外，装载不均匀也可能造成左右车轮制动力分配不均而产生制动跑偏。制动侧滑汽车制动时，某一轴或两轴横向滑移。最危险的情况是高速制动时后轴发生侧滑，会使汽车发生不规则的急剧回转而失控，出现甩尾、掉头等危险情况。弯道制动失去转向能力没有装配防抱死制动系统(ABS)的汽车在弯道制动时，不能控制车辆沿弯道行驶（如图1-3），转向轮可能抱死从而会失去控制方向的作用。汽车紧急制动时，防抱死制动系统(ABS)可防止车轮抱死，最大限度发挥制动器效能，在提供最大制动力的同时能使车前轮保持转向能力，消除制动过程中 图 1-2 电控燃油喷射系统 1电动燃油泵 2燃油滤清器 3怠速执行器 4热线式空气流量计 5ECU 6燃油压力调节器 7氧传感器 8节气门位置传感器 9水温传感器 的跑偏、甩尾等不稳定状态，并获得良好的制动效果，在减轻交通事故、避免事故发生方面有着举足轻重的贡献。 1.2 汽车电子控制装置在提高动力性、经济性和净化性方面的应用在提高动力性、经济性和净化性能方面，现代汽车采用的电子控制系统主要包括：发动机电子控制燃油喷射系统(EFI)、微机控制点火系统(MCIS)、发动机爆震控制系统(EDCS)、怠速控制系统(ISC)、空燃比反馈控制系统(AFC)、加速踏板控制系统(EAP)、电子控制自动变速系统(ECT)、控制器区域网络通信系统(CAN)、第二代车载故障诊断系统(OBD-)等。 图 1-3 ABS示意图 1.3 汽车电子控制装置在提高乘坐舒适性方面的应用在提高乘坐舒适性方面，现代汽车采用的电子控制系统主要包括：电子控制空气悬架系统(ASC)、自动空调系统(ACS)、坐椅调节系统(SAMS)、车距报警系统(PWS)、智能驾驶系统等。1.4 汽车电子控制装置在提高信息技术、通信能力及娱乐方面的应用在提高信息技术、保证娱乐信息和通信能力方面，现代汽车采用的电子控制系统主要包括：车载计算机(OBC)、车载电话(CT)、信息显示系统(IDS)、交通控制与通信系统(TCIS)、卫星定位导航系统(GPS)等。1.5 汽车电子控制装置在提高安全性、操纵方便性方面的应用在提高安全性、操纵方便性方面，现代汽车采用的电子控制系统主要包括：防抱死制动系统(ABS)、驱动防滑转控制系统(ASR)或牵引力控制系统(TCS或TCR)、电子控制制动力分配系统(EBD)、电子控制稳定行驶系统(ESP)、安全气囊系统(SRS)、电子控制巡航系统(CCS)、电子控制动力转向系统(EPS)、车辆保安系统(VESS)、防盗报警系统(GATA)、中央门锁控制系统(CLCS)、前照灯控制与清洗系统(HAWS)、气体放电车灯(GDL)、轮胎气压控制系统(TPCS)、维修周期显示系统(LSID)、液面与磨损监控系统(FWMS)等。2 汽车电子控制技术的发展2.1 汽车电子控制技术初级发展阶段20世纪50年代初期至1974年为汽车电子控制技术的初级发展阶段。在这一阶段的主要产品有交流发电机电子式电压调节器、电子闪光器、电子式间歇刮水控制器、汽车收音机、电子点火控制器、数字时钟等。正是这些装置的使用，开辟了电子技术在汽车上大规模应用的时代。2.2 汽车电子控制技术发展的第二阶段19741982年为汽车电子控制技术发展的第二阶段。这一阶段主要特征是：集成电路和16位的微处理器在汽车上得到了广泛应用，以微处理器为控制核心，以实现特定控制内容或功能为基本目的的各种电子控制系统得到了迅速发展。主要产品有发动机电子控制燃油喷射系统、空燃比反馈控制系统、防抱死制动系统、安全气囊系统、电子控制自动变速系统、电子控制巡航系统、中央门锁控制系统、坐椅安全带收紧系统、卫星定位导航系统、故障自诊断系统、前照灯灯光自动控制系统等2.3 汽车电子控制技术发展的第三阶段19821995年为汽车电子控制技术发展的第三阶段。这一阶段主要特征是：以微处理器作为控制核心，能够实现多种控制功能的计算机集中管理系统逐步取代以前各自独立的电子控制系统，初步实现了汽车控制技术从普通电子控制向现代电子控制系统的过渡。电子控制技术在汽车上的应用，不仅拓展了电子控制的功能和控制内容，提高了控制精度，而且还为汽车智能化控制奠定了基础。在这一阶段，发动机集中管理系统、传动系统电子控制系统、行驶转向与制动系统电子控制系统、安全保障与警示电子控制系统、车辆舒适性电子控制系统、娱乐通信电子控制系统等，在不同类型的汽车中得到不同程度的应用。2.4 汽车电子控制技术发展的第四阶段 1995年以后，汽车电子控制技术进入发展的第四阶段。总线技术和超大规模集成电路组成的高速车用微型计算机系统在汽车上的广泛应用，汽车电子控制系统对高复杂程度的应用控制能力的提高，为汽车电子控制从现代电子控制系统向智能化电子控制系统发展创造了条件。近几年汽车运行过程的智能化电子控制系统已出露端倪，如动力系统最优化控制系统、通信与导航协调控制系统、安全驾驶监测与警告系统、自动防追尾碰撞系统、自动驾驶系统、电子地图等。现在汽车的电子化程度越来越高，最近刚刚上市的新车福特翼虎、长城哈弗H8、凯迪拉克SRX、雷克萨斯RX270、路虎揽胜极光、上海大众斯柯达野帝、东风裕隆大7SUV等等，像ECT电子控制自动变速系统、ABS防抱死制动系统、SRS安全气囊系统、TCS防滑控制系统、ECS电子控制悬架、电子防盗系统、GPS导航系统、自动巡航系统、人机交互系统、发动机启停系统、车道偏离预警系统、胎压监测系统、主动安全系统、夜视系统、HUD平视显示系统及自动诊断系统等等一应俱全，在汽车向智能化方向快速发展的今天，各种电子技术已把汽车“侵蚀”得“体无完肤”。正是由于汽车电子化的飞速发展，引起了汽车性能划时代的进步。3 汽车发动机电子控制技术的发展趋势3.1 汽油发动机电子控制技术的发展趋势为了满足更严格的排放法规和符合低碳经济的要求，对汽油发动机缸内直喷、分层稀薄燃烧控制技术的研究和开发，将是汽油发动机技术的重要发展方向之一。为了实现分层稀薄燃烧，除了需要对汽油发动机的本身结构做重大改进外，对电子控制系统的控制功能也提出了更高的要求。为了实现汽油发动机的缸内直喷、分层稀薄燃烧，电子控制系统需要新增的主要控制功能有：喷油规律的控制，包括喷油定时、喷油量和喷射方式(即一次喷入还是分若干次喷入)；混合气浓度分布控制，即通过对配气正时、纵向进气涡流强度的控制，结合喷油的规律达到以往不能实现的理想混合状态，以实现可控的分段燃烧；输出扭矩控制，与柴油发动机类似，通过控制喷油量，改变发动机的输出扭矩，实现从发动机开始就能对变速器和整车行驶进行控制；可变废气再循环控制，根据汽油发动机的运行工况和混合气分层情况，对废气再循环量实现可变控制等。3.2 柴油发动机电子控制技术的发展趋势对于柴油发动机而言，为了满足NOx和PM（微粒）排放标准的要求，开发采用单段预混燃烧（MK）或在使用率高的部分负荷区域采用低温预混燃烧（M-Fire）的新型柴油发动机；四元催化净化装置的研究和开发，将是柴油发动机技术重要发展方向之一。为了实现单段预混燃烧，除了需要对柴油发动机本身结构和喷油系统做重大改进外，就电子控制系统新增的控制功能而言，包括喷油规律控制（喷油定时、喷油量和喷射速率控制等）、燃烧过程反馈控制、进气涡流控制、配气正时控制等。4 汽车电控技术的意义4.1 节能、环保节能、环保，从点滴做起，保护我们的大自然，共创美好家园。例如，微机控制点火系统在各种工况下能自动获得最佳的点火提前角，采用爆燃控制功能，可使点火提前角控制在爆燃的临界状态，以此获得最佳的燃烧过程，使发动机的动力性、经济性、排放性及稳定性均处于最佳；汽油蒸汽排放控制系统收集汽油箱和浮子室内的汽油蒸汽，导入汽缸参与燃烧，从而防止汽油蒸气直接排入大气而造成污染；废气再循环控制系统EGR(图1-4)将适量的废气重新引入汽缸参与燃烧，从而降低汽缸的最高温度，以减少NOx的排放量。 图 1-4 电子控制EGR系统 1-EGR电磁阀 2-节气门位置传感器 3-EGR阀 4-冷却液温度传感器 5-发动机转速与曲轴位置传感器 6-起动信号 7-发动机负荷信号4.2 安全安全，时时刻刻保护我们的人生安全。例如，电控巡航系统在汽车高速行驶中，控制加速踏板的腿部肌肉疲劳加大，严重时腿部抽筋，失去制动能力，这也是不安全因素之一。为此，当车速达50km/h以上时，按下巡航控制开关，便进入自动控制状态，使汽车按设定的速度行驶，两手只控制转向盘，两腿处于自由状态，可提高行驶的安全性；主动刹车/主动安全系统会自动在刹车系统上加力，以帮助驾驶员在做出动作前缩短刹车距离;或者它还可以通过调整方向盘，来改变车辆行驶路径，以避开障碍物。当然，如果距离障碍物已经很近，这套系统会自动紧急刹车而无需驾驶员的操作；车道偏离预警系统通过报警的方式辅助驾驶员减少汽车因车道偏离而发生交通事故的系统，从而减少不必要的损失。 4.3 平顺、舒适平顺、舒适，每时每刻为我们提供舒适温馨的驾乘感受。例如，电控空气悬架系统因其刚度低，高度可调、质量轻，使车辆可获得较低的固有振动频率消除不平路面颠簸，行驶平顺性好，噪声低乘坐舒适，车辆的寿命长；自动空调系统依据车厢温度自动调节出风温度，具有平滑柔顺性，温控调节精细，另外自动空调有自检装置，可以及早发现故障隐患；CVT无级变速器无需换挡(图1-5)，提供连续的传动比，运转平稳流畅、低油耗、传动效率高，又不乏驾驶乐趣，让你享受到超常的平顺性与舒适性。 图 1-5 CVT无极变速器 1-滑轮控制模块 2-主动滑轮 3-从动滑轮 4-动力输入轴 5-动力输出轴 6-传动钢带4.4 高效、便捷高效、便捷，强劲动力，低油耗、低排放，分分秒秒满足我们的驾乘需求。例如，大众2.0TSI发动机在宽广的转速区间（18005000）能够输出最大扭矩280N·m，可调进气涡流在高速行驶时，两个进气口都会打开，产生强劲的进气涡流，大大提高充气效率，保证发动机在高速状况下获得足够大的功率；直接换挡变速器(DSG)如图1-6所示，拥有手动变速器的灵活及自动变速器的舒适，换挡逻辑控制可以根据驾驶员的意愿进行换挡控制，在手动模式下，可以跳跃降挡，传动过程中不会有动力中断的感觉，能量损失非常有限，油耗也进一步降低。DSG带来低油耗的同时，车辆性能方面没有任何损失，同样具有出色的加速性和最高时速，并且与传统自动变速器一样可以实现顺畅换档，不影响牵引力。配备了DSG的发动机由于快速的齿轮转换能够马上产生牵引力和更大的灵活性，加速时间比手动变速器更加迅捷。大大降低了车辆换挡时动力的损失和加速的迟滞，换挡高效性、燃油经济性等的提高都充分反映了电子控制系统的重要性。 图 1-6 DSG变速器原理图 1离合器1 22挡主从动齿轮 34挡主从动齿轮 46挡主从动齿轮 5离合器2 61挡主从动齿轮 73挡主从动齿轮 85挡主从动齿轮 9倒挡齿轮 结论人们的生活已离不开电子，汽车也离不开电子，现代汽车是典型的机、电、液一体化产品，其中的电子控制技术已经成为衡量现代汽车发展水平的重要标志，而采用电子技术是解决汽车面临诸多技术问题的最佳方案。新型的电子技术在汽车上的应用使得汽车的功能更加的多样化，电子控制装置是汽车的大脑，是汽车实现自动化、集成化、智能化，提高舒适性的不可或缺的元素，所以，更多的电子装置在汽车上的应用已成为汽车发展的必由之路。参考文献汽车百科·汽车知识大全·汽车之家李镢贵，邵先平汽车电子控制装置原理与维修·华中科技大学出版社（中国·武汉），2010年10月 第1版李伟图解汽车自动变速器、无极变速器构造与维修.北京：机械工业出版社，2011年2月 第1版魏春源汽车安全性与舒适性系统北京理工大学出版社，2007年1月 第1版李朝晖，杨析桦汽车新技术重庆大学出版社，2004年3月 第1版