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北京北信科遠(yuǎn)儀器有限責(zé)任公司
主營產(chǎn)品： 搖擺式脫色搖床,實驗室電子分析天平,一體涂層測厚儀 |
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2016-8-17 閱讀(894)
汽車工業(yè)的發(fā)展同時帶動了電子工業(yè)發(fā)展,，特別是在現(xiàn)代汽車中電子/電器占汽車制造成本的比例越來越大。據(jù)國外一家公司（VDI）的分析和預(yù)測,，電子/電器占汽車制造的成本從20世紀(jì)80年代起逐年增長,，成本份額達15%左右。主要是電子控制燃油噴射,，電子發(fā)動機控制和電子變速器控制等,。到了21世紀(jì)后增幅達到25%，其中主要是柴油噴射,、導(dǎo)骯裝置等電子系統(tǒng),。隨后，集成式汽車電子裝備占汽車制造總成本的份額始終保持穩(wěn)定增長的態(tài)勢,，預(yù)計到2010年可達30%目前汽車電子產(chǎn)品的應(yīng)用數(shù)量正不斷增多,，許多工業(yè)發(fā)達的國家都己形成了獨立的汽車電子產(chǎn)品。
電子產(chǎn)品在整車中的價值也逐步上升,。1991年,，一輛汽車上電子裝置的價值為825美元，1995年上升到1125美元,，現(xiàn)己達2000美元,，占整車成本的30%以上。國外各大汽車公司為進一步提高產(chǎn)品水平和競爭力,，在汽車電子產(chǎn)品的研究與開發(fā)上十分重視,，并投入了大量資金，如曰本豐田公司就高達15億美元的投資,。隨著汽車的發(fā)動機電控系統(tǒng),、變速器電控系統(tǒng)空氣懸架控制系統(tǒng)防抱制動控制系統(tǒng)安全氣控制系統(tǒng)、空調(diào)控制系統(tǒng)等各種電子系統(tǒng)的不斷推出,，實現(xiàn)汽車的智能化,、自動化控制己變?yōu)楝F(xiàn)實。德國MAN公司在汽車控制系統(tǒng)發(fā)展方面走在世界前列,，在zui近推出的TG-A汽車上使用了自己開發(fā)的電子裝置-MAN-Tronic（MAN-汽車電子控制系統(tǒng)）并成為了成熟的系列產(chǎn)品,。
2汽車電子技術(shù)與電子控制的發(fā)展方向汽車電子技術(shù)是用來滿足用戶對汽車安全性、可靠性或?qū)嵱眯怨δ艿钠谕鸵?。就汽車制造商來說,，關(guān)鍵是要通過技術(shù)創(chuàng)新將其發(fā)展的目標(biāo)與用戶的高要求一致起來,。
例如，B司就較好地把其發(fā)展目標(biāo)與用戶的需求結(jié)合起來,，他們不斷芫善汽車行駛的動力性,，提高發(fā)動機的功率，塑造人機工程學(xué),，追求*的質(zhì)ftzui大限度地去滿足用戶的要求,。許多汽車制造商加大了電子技術(shù)科技創(chuàng)新的投入通過新技術(shù)新產(chǎn)品，不斷改變和芫善汽車功能,。今天的電子技術(shù)己芫全實現(xiàn)了靠機械,、液壓手段所不能達到的目標(biāo)和要求，并正在為實現(xiàn)用戶更高的期望和要求向前發(fā)展,。汽車的自動化程度越高,，汽車中的電力電子驅(qū)動和變換單元就越多，其控制單元就越復(fù)雜,。汽車中電力電子驅(qū)動單元主要功能是電機驅(qū)動,，線圈驅(qū)動和電磁離合器驅(qū)動。汽車中主要的控制單元是ECUTCU和ABS等,。除此之外,，具有廣泛發(fā)展前景的混合動力汽車也與電力電子密切相關(guān)。
目前汽車電子技術(shù)正在出現(xiàn)兩大主流,，一是電子控制技術(shù)將逐步取代機械控制技術(shù)，二是節(jié)能環(huán)保安全為主的主動智能控制將曰漸流行,。汽車電子技術(shù)將朝著功能多樣化,、技術(shù)一體化、系統(tǒng)集成化,、通信網(wǎng)絡(luò)化四個方向發(fā)展,。發(fā)展的重點包括動力總成控制、底盤控制,、車身控制,、主/被動安全、汽車網(wǎng)絡(luò),、通信系統(tǒng),、安全與防盜技術(shù)等等。
汽車電子技術(shù)包括發(fā)動機,、底盤行走機構(gòu)和輔助裝置的調(diào)節(jié)己從單獨的控制器向復(fù)合,、一體化的傳動控制系統(tǒng)發(fā)展。單個的控制器可以通過CAN總線連接在一起相互交換數(shù)據(jù),，這種相互連接帶來的好處是傳感器信號可以供許多控制器同時使用,，且所有控制器享有相同的信息,。另一方面通過這種連接可以在整個系統(tǒng)內(nèi)開發(fā)更新的功能，并降低系統(tǒng)的成本,。如今發(fā)動機大多數(shù)功能均能達到實時控制,，使燃燒過程更佳，從而增大了功率和扭矩,，牽低了排放和燃料消耗,。當(dāng)然，在一系列新功能的開發(fā)中也使得汽車用電增大,，特別是電磁離合器,、電磁制動器等的使用給電能調(diào)節(jié)帶來了一定難度，這就需要率的發(fā)電機和率的電力電子變換器,。
在汽車電子關(guān)鍵技術(shù)中,，傳感器、ECU,、執(zhí)行器,、控制策略、總線技術(shù),、新型42V電源,，以及汽車安全技術(shù)都是今后發(fā)展的重點。隨著更加*的靈巧型傳感器,、快速響應(yīng)的執(zhí)行器,、高性能ECU、*的控制策略,、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù),、雷達技術(shù)、第3代移動通信技術(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，從而達到“人-汽車-環(huán)境”芫美協(xié)調(diào)的境jie,。
其中,，傳感器將朝著多功能化、集成化,、智能化和微型化方向發(fā)展,；在ECU方面，隨著汽車電子控制的曰趨集中化,，需要處理的信息量不斷增加,，因此，16位和32位將成為設(shè)計人員的,；電磁和電動執(zhí)行器將逐漸取代氣動/液動執(zhí)行器,；控制策略方面,，目前采用的是PID控制理論，今后將更多地采用*控制,、自適應(yīng)控制和模糊控制,。
汽車上的電子控制單元ECU由微機和外圍電路組成。而微機就是在一塊芯片上集成了微處理器（CPU）,，存儲器和輸入/輸出接口的單元,。ECU的主要部分是微機，而孩心件是CPUECU將輸入信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字形式,，根據(jù)存儲的數(shù)據(jù)進行對比加工,，計算出輸出值，輸出信號再經(jīng)功率驅(qū)動電路去控制若干個調(diào)節(jié)伺I,！服元件,，例如點火線圈和電子開關(guān)等。因此,，ECU實際上是一個電子控制單元,，它是由輸入電路、微機和功率驅(qū)動電路等3部分組成,。輸入電路接受傳感器和其它裝置輸入的信號,，對信號進行過濾處理和放大，然后轉(zhuǎn)換成一定伏特的輸入電平,。從傳感器送到ECU輸入電路的信號既有模擬信號也有數(shù)字信號,，輸入電路中的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器可以將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，然后傳遞給微機,。微機將上述己經(jīng)預(yù)處理過的信號進行運算處理,，并將處理數(shù)據(jù)送至輸出電路。輸出電路將數(shù)字信息的功率放大,，有些還要還原為模擬信號，使其驅(qū)動被控的調(diào)節(jié)伺I,！服元件工作,。
未來5~10年內(nèi)，以TTP/C和FlexRay為代表的下一代高速容錯總線將取代高速CAN,，從而改變目前LIN,、低速CAN、高速CAN三分天下的格局,。此外,，現(xiàn)有的12V電源系統(tǒng)供電能力己無法滿足下一代汽車設(shè)計中新增電子設(shè)備的需求，采用新型42V電源己成必然,。在普遍關(guān)注的汽車安全方面,，自動避撞系統(tǒng),、監(jiān)視司機行為的安全系統(tǒng)、輪胎綜合檢測系統(tǒng),、自適應(yīng)自動駕駛系統(tǒng),、駕駛員身份識別系統(tǒng)、車身動態(tài)控制系統(tǒng)將成為新一代汽車安全技術(shù)的發(fā)展方向,。
3發(fā)動機的電子技術(shù)與電子控制電子點火正時,，是利用微機或大規(guī)模集成電路對點火時刻實時控制，它的關(guān)鍵部件是高精度的爆震傳感器,。
電子控制燃油供給系統(tǒng)是目前使用zui為普遍的汽油噴射系統(tǒng),，其次是電子化油器和柴油機的電子控制等。它們的關(guān)鍵部件,，包括進氣量傳感器與噴嘴,。電子技術(shù)在發(fā)動機上的應(yīng)用是綜合性的，這樣才易于降低成本,，提高性能,。如曰產(chǎn)ECC系統(tǒng)就同時具有點火正時、汽油噴射,、廢氣再循環(huán),、怠速調(diào)節(jié)及故障自診斷等多種控制功能。
汽油機的電子控制,。汽油機采用電子燃油噴射技術(shù)（EFI）是現(xiàn)代汽車提高功率,、P降低油耗、減少污染的有效措施之一,。發(fā)動機電子控制裝置ECU或稱為電子控制單元,，它是發(fā)動機的綜合控制裝置。ECU的作用是根據(jù)各種傳感器輸入的信號進行運算,、處理,、判斷和確定發(fā)動機的噴油量，并根據(jù)噴油量控制噴油器的噴油脈競,。首先,，它根據(jù)發(fā)動機吸入的空氣量和發(fā)動機轉(zhuǎn)速計算基本噴油量，再根據(jù)各種傳感器輸入的信號進行修正,，zui后確定總的噴油時間及噴油脈競,。ECU不僅控制燃油噴射還控制點火正時怠速和廢氣排放等。
EFI技術(shù)是一種的發(fā)動機電子管理系統(tǒng),，其基本工作原理是由傳感器將汽油機的工作運行狀況,，如負(fù)荷大小、轉(zhuǎn)速快慢、進氣溫度等數(shù)據(jù)送給計算機進行處理,，然后由控制執(zhí)行元件來確定供油量,，從而保證發(fā)動機在各種工況下的正常運行。當(dāng)今的EFI己由單一控制發(fā)展到多項集中控制,，根據(jù)汽車速度,、環(huán)境溫度和發(fā)動機轉(zhuǎn)速等參數(shù)，自動對發(fā)動機的燃油噴射,、空燃比,、點火時間、怠速轉(zhuǎn)速和廢氣再循環(huán)（ECR）等進行綜合控制,。其效果為：輸出功率提高10%油耗下降10%尾氣排放降低90%起動時間縮短50%加速時間縮短50%（0~100kn/h）在裝用自動變速器的車輛,，自動變速器的控制有的與發(fā)動機的控制合用一個電子控制裝置進行綜合管理。汽油機基本的電子控制項目如下：一是燃油定量,。這是汽油機zui重要的電子控制項目,。控制對象是進入發(fā)動機的空氣與燃油的質(zhì)量比例,，由ECU根據(jù)發(fā)動機的負(fù)荷,、轉(zhuǎn)速和冷卻液溫度等參數(shù)定。負(fù)荷就是駕車人對發(fā)動機的扭矩要求,，通過吸入空氣量或油□踏板位置傳遞給ECU.執(zhí)行器是電動燃油泵和電磁噴油器,。燃油定量影響汽車的動力性、燃油經(jīng)濟性,、舒適性,、排放和零部件的安全；二是點火定時,。點火定時通常用點火發(fā)生時,，活塞在壓縮沖程上止點之前多少度曲軸轉(zhuǎn)角，即點火提前角來表現(xiàn),，也要根據(jù)發(fā)動機的負(fù)荷,、轉(zhuǎn)速和冷卻液溫度等工況參數(shù)定。執(zhí)行器是點火線圈,。點火定時同樣影響汽車的動力性,、燃油經(jīng)濟性、舒適性,、排放和零部件的安全；三是爆震控制,。汽油機爆震會損壞發(fā)動機,，惡化排放和燃油經(jīng)濟性。通過電子控制避免爆震的主要途徑是減小點火提前角。所以爆震控制通過點火定時控制實施,。但是過小的點火提前角會影響燃油經(jīng)濟性,。爆震控制的目的就是使點火提前角保持在恰好不發(fā)生爆震的臨界點；四是油箱蒸發(fā)排放物控制,。油箱蒸發(fā)排放物都是碳氨化合物,，是有害物質(zhì)，必須利用活性炭罐加以吸附,，并在適當(dāng)?shù)臅r候用新鮮空氣清洗活性炭罐,。清洗氣流通過進氣管送入氣缸燃燒。并不是任何工況下都可以進行清洗,，所以要利用炭罐控制閥對清洗氣流加以控制柴油機的電子控制,。
排氣凈化與節(jié)能是汽車產(chǎn)品急需解決的2大難題。現(xiàn)代車用柴油機工作壓力高,，燃燒充分,，油耗比汽油機約低2成<排放物中除微粒物外均低于汽油機，因此在世界范圍內(nèi)應(yīng)用不斷擴大除中重型商用車外,，輕型車和轎車也越來越多地應(yīng)用,。
傳統(tǒng)的柴油機存在著供油不的問題，解決的辦法是采用電子控制燃油噴射的技術(shù),。柴油機電控技術(shù)當(dāng)前主要應(yīng)用于柴油噴射,、廢氣再循環(huán)、尾氣催化轉(zhuǎn)化等方面,。目前*的柴油機電子技術(shù)是共軌式電控噴油系統(tǒng),。它由電磁閥、傳感器及中央處理單元組成,。與傳統(tǒng)噴射系統(tǒng)不同,，在共軌系統(tǒng)中壓力的產(chǎn)生和噴射互不關(guān)聯(lián)。在一定限度內(nèi),，噴射壓力的選擇不受發(fā)動機轉(zhuǎn)速和噴油量的影響,。
與汽油機相比，柴油機的電子控制燃油噴射系統(tǒng)有很多相同之處,，在整機電腦管理方面基本相同,，但因柴油機的噴射系統(tǒng)形式多樣，電控系統(tǒng)的硬件也多樣,，同時柴油機需要對油量,、定時、噴油壓力,、噴油路等多參數(shù)進行綜合控制,，其軟件的難度也大于汽油機,。*代柴油機電控燃油噴射系統(tǒng)也稱位置控制系統(tǒng)，它用電子伺服機構(gòu)代替調(diào)速器控制供油滑套位置以實現(xiàn)供油量的調(diào)整,，這類技術(shù)己發(fā)展到了可以同時控制定時和預(yù)噴射的TICS系統(tǒng),。第二代系統(tǒng)也稱時間控制系統(tǒng)，其特點是供油仍維持傳統(tǒng)的脈動式柱塞泵油方式,，但油量和定時的調(diào)節(jié)則由電腦控制的強力快速響應(yīng)電磁閥的開閉時刻所決定,。第三代也稱為直接數(shù)控系統(tǒng)，它芫全脫開了傳統(tǒng)的油泵分缸燃油供應(yīng)方式,，通過共軌壓力和噴油壓力/時間的綜合控制,，實現(xiàn)各種復(fù)雜的供油規(guī)路和特性。強力快速線性響應(yīng)電磁閥是各種系統(tǒng)共同的技術(shù)難點,。因柴油機的噴射系統(tǒng)形式多樣,，有直列泵和分配泵的可變預(yù)行程TICS系統(tǒng)，有基于時間控制泵噴嘴系統(tǒng),，有蓄壓共軌系統(tǒng)和高壓共軌系統(tǒng)等,。各種技術(shù)方案都在原有的基礎(chǔ)上發(fā)展，但高壓共軌系統(tǒng)是總的發(fā)展方向,。
4傳動系統(tǒng)的電子控制汽車電控自動變速器的應(yīng)用滿足了人們追求操縱簡便及燃油經(jīng)濟的要求,。電控自動變速器通過電子技術(shù)實現(xiàn)自動換擋、自動控制離合器及油□的開度,，并能自動選擇擋位和換擋時間,。有3種操縱方式：電子控制氣動操縱，電子控制液壓操縱和電子控制馬達操縱,。電子變速器能將理論上的操作規(guī)范帶入傳動系統(tǒng),，以獲得zui大的動力傳遞和zui小的油耗。現(xiàn)在己知的電子變速器有4種類型：對傳統(tǒng)的液力變速器實施電子控制,，以提高其瓣,；電子操縱行星變速輪自動變速器；采用電磁離合器藕合的自動變速器,；采用皮帶傳動無級變速的自動變速器,。
自動變速器主要由無級變速器和變速箱控制器TCU根據(jù)傳感器輸入信號和開關(guān)信號，對電磁閥離合器和控制變比的電機進行控制,，達到自動變速的目的,。自動變速器的電子控制裝置是由信號輸入系統(tǒng)計算系統(tǒng)和控制信號輸出系統(tǒng)這3部分組成。信號輸入系統(tǒng)有：變速器輸入速度傳感器,、變速器輸出速度傳感器,、發(fā)動機冷卻溫度傳感器、節(jié)氣□位置傳感器,、發(fā)動機曲軸轉(zhuǎn)速傳感器,、潤滑油溫度傳感器,、制動開關(guān)等信號。這些信號輸入到TCU后經(jīng)過計算或查表然后輸出控制信號控制電磁離合器的電流甩磁離合器的電流取決于汽車的運行狀態(tài),。TCU根據(jù)汽車行駛狀態(tài)來操縱電磁離合器通電電流的大小或關(guān)閉。汽車速度比較慢或停止時,，TCU不啟動電磁離合器,，當(dāng)汽車速度達到一定值時，TCU啟動電磁離合器,。汽車變速箱變比的控制也是由TCU芫成的,，TCU根據(jù)汽車車速、發(fā)動機轉(zhuǎn)速及節(jié)氣□開度等輸入信號參數(shù)控制變速箱變比調(diào)節(jié)電動機正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)及加速或減速,，從而達到汽車的運行狀態(tài),。北京富瑞恒創(chuàng)科技有限公司。
