汽車電子技術(shù)發(fā)展史
汽車本來(lái)是主要偏向于機(jī)械配合的一項(xiàng)技術(shù),可就在近幾十年隨著電子技術(shù)的迅猛發(fā)展,各行各業(yè)都開始提倡機(jī)電一體化。汽車也不例外,如今的汽車技工如果還停留在以前的純經(jīng)驗(yàn)積累式修車,那也只能證明他從事汽車行業(yè)的時(shí)間很久了而已。如今的汽車上都是動(dòng)輒數(shù)百個(gè)電子元件,數(shù)以捆計(jì)的汽車線路控制著汽車多個(gè)部門的協(xié)調(diào)工作,汽車電子技術(shù)已經(jīng)全面覆蓋汽車行業(yè)。如今的汽車先進(jìn)的技術(shù)都于電子技術(shù)掛鉤:電噴發(fā)動(dòng)機(jī),電動(dòng)車窗,電動(dòng)座椅,電控車身穩(wěn)定系統(tǒng),電子顯示屏,電控懸架等等。而如今的汽車都配備了一個(gè)電腦—ECU來(lái)調(diào)節(jié)整個(gè)汽車的運(yùn)行,汽車電子技術(shù)已經(jīng)成了汽車技術(shù)進(jìn)步的最大源泉。國(guó)外專家預(yù)測(cè)未來(lái)3-5年內(nèi)汽車上裝用的電子裝置成本將占汽車整車成本的25%以上,汽車將由單純的機(jī)械產(chǎn)品向高級(jí)的機(jī)電一體化產(chǎn)品方向發(fā)展,成為所謂的“電子汽車”。
當(dāng)然汽車并不是以前跟電路豪無(wú)關(guān)系,歸結(jié)起來(lái),早期的汽車電路主要是能量的轉(zhuǎn)換,如今的電子技術(shù)主要在于汽車整體的控制。
點(diǎn)火系統(tǒng)
回顧一下汽車上最早的電路非汽油機(jī)的點(diǎn)火系統(tǒng)莫屬。要點(diǎn)燃汽缸里的汽油,就必須不停的產(chǎn)生火花,于是那時(shí)侯的科學(xué)家利用了電磁感應(yīng)原理在汽車內(nèi)用線圈制造了一個(gè)小型變壓器使火花塞瞬間能產(chǎn)生極高的電壓而點(diǎn)火。這項(xiàng)技術(shù)在現(xiàn)代的汽車上依然通用!
起動(dòng)系統(tǒng)
另外一項(xiàng)早期的汽車與電路相關(guān)的非起動(dòng)機(jī)莫屬,早期的汽車都是用手搖式起動(dòng)(就像如今的部分拖拉機(jī)),但手搖式對(duì)于女性很不方便。于是就又了起動(dòng)機(jī)的發(fā)明,據(jù)傳,起動(dòng)機(jī)的發(fā)明是由于一起事故的發(fā)生。一位英國(guó)紳士幫一位半路熄火的凱迪拉克姑娘起動(dòng)汽車時(shí),起動(dòng)桿反打?qū)е逻@位紳士死亡,而這位紳士正是當(dāng)時(shí)通用老總的好朋友,于是一場(chǎng)技術(shù)攻堅(jiān)戰(zhàn)在老總的下令下開始展開,起動(dòng)機(jī)通過(guò)電能轉(zhuǎn)化為推動(dòng)飛輪旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能的工作形式也確立了下來(lái)。如今的起動(dòng)機(jī)依然是這樣的工作原理,只是做工和耐久度上更加完善了而已。
在很長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi),汽車上的電子技術(shù)也僅僅局限于電機(jī)帶動(dòng)的工作方面,可以說(shuō)很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi),汽車僅僅是一個(gè)帶了幾個(gè)電路的“純”機(jī)械怪獸而已。但隨著科學(xué)家對(duì)電子技術(shù)的突破發(fā)展,汽車電子技術(shù)也迎來(lái)了春天。
汽車電子技術(shù)在發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用:
1.電子控制噴油裝置 (EFI)
在現(xiàn)代汽車上,機(jī)械式或機(jī)電混合式燃油噴射系統(tǒng)已趨于淘汰,電控燃油噴射裝置因其性能優(yōu)越而得到了日益普及。電子噴油裝置可以自動(dòng)地保證發(fā)動(dòng)機(jī)始終工作在最佳狀態(tài),使其在輸出一定功率的條件下最大限度地節(jié)油和凈化空氣。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)并修正得到發(fā)動(dòng)機(jī)最佳工況時(shí)的供油控制規(guī)律、事先把這些客觀規(guī)律編成程序存在微機(jī)的存儲(chǔ)器中,當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí),根據(jù)各傳感器測(cè)得的空氣流量、排氣管中含氧量、進(jìn)氣溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及工作溫度等參數(shù),按預(yù)先編好的運(yùn)算程序進(jìn)行運(yùn)算、然后和內(nèi)存中的最佳工況的參數(shù)進(jìn)行比較和判斷再調(diào)整供油量。這樣就能夠使發(fā)動(dòng)機(jī)一直處于最優(yōu)工作條件下運(yùn)行,從而使發(fā)動(dòng)機(jī)的綜合性能得到提高。
2.電子點(diǎn)火裝置(ESA)
它由微機(jī)、傳感器及其接口、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等幾部分構(gòu)成。該裝置可根據(jù)傳感器送來(lái)的發(fā)動(dòng)機(jī)各種參數(shù)進(jìn)行運(yùn)算、判斷,然后進(jìn)行點(diǎn)火時(shí)刻的調(diào)節(jié),這樣可以節(jié)約燃料,減少空氣污染。此外,新型發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制裝置還有自適應(yīng)控制、智能控制及自診斷操作等。一般認(rèn)為,發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制裝置的節(jié)能效果在15%以上,而效果更明顯的則是在環(huán)境保護(hù)方面。
除此之外,在發(fā)動(dòng)機(jī)部分利用電子技術(shù)的內(nèi)容還有:廢氣再循環(huán)(EGR)、怠速控制(ISC)、電動(dòng)油泵、發(fā)電機(jī)輸出、冷卻風(fēng)扇、發(fā)動(dòng)機(jī)排量、節(jié)氣門正時(shí)、二次空氣噴射、發(fā)動(dòng)機(jī)增壓、油汽蒸發(fā)及系統(tǒng)自我診斷功能等,它們?cè)诓煌能囆蜕隙蓟蚨嗷蛏俚乇粦?yīng)用。
3,智能可變氣門正時(shí)技術(shù)(VVT-I)
為了使發(fā)動(dòng)機(jī)獲得最佳的空然比,使發(fā)動(dòng)機(jī)在不同轉(zhuǎn)速能得到不同的燃油供應(yīng),豐田的智能可變氣門正時(shí)技術(shù)相當(dāng)又代表性。
VVT-i系統(tǒng)由傳感器、ECU和凸輪軸液壓控制閥、控制器等部分組成。ECU儲(chǔ)存了最佳氣門正時(shí)參數(shù)值,曲軸位置傳感器、進(jìn)氣歧管空氣壓力傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、水溫傳感器和凸輪軸位置傳感器等反饋信息匯集到ECU并與預(yù)定參數(shù)值進(jìn)行對(duì)比計(jì)算,計(jì)算出修正參數(shù)并發(fā)出指令到控制凸輪軸正時(shí)液壓控制閥,控制閥根據(jù)ECU指令控制機(jī)油槽閥的位置,也就是改變液壓流量,把提前、滯后、保持不變等信號(hào)指令選擇輸送至VVT-i控制器的不同油道上。
電子技術(shù)在底盤上的應(yīng)用:
1.電控自動(dòng)變速器(ECT)
ECT可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的載荷、轉(zhuǎn)速、車速、制動(dòng)器工作狀態(tài)及駕駛員所控制的各種參數(shù),經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)的計(jì)算、判斷后自動(dòng)地改變變速桿的位置,從而實(shí)現(xiàn)變速器換擋的最佳控制,即可得到最佳擋位和最佳換擋時(shí)間。它的優(yōu)點(diǎn)是加速性能好、靈敏度高、能準(zhǔn)確地反映行駛負(fù)荷和道路條件等。傳動(dòng)系統(tǒng)的電子控制裝置,能自動(dòng)適應(yīng)瞬時(shí)工況變化,保持發(fā)動(dòng)機(jī)以盡可能低的轉(zhuǎn)速工作。電子氣動(dòng)換擋裝置是利用電子裝置取代機(jī)械換擋桿及其與變速機(jī)構(gòu)間的連接,并通過(guò)電磁閥及氣動(dòng)伺服閥汽缸來(lái)執(zhí)行。它不僅能明顯地簡(jiǎn)化汽車操縱,而且能實(shí)現(xiàn)最佳的行駛動(dòng)力性和安全性。
2.防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(ABS)
該系統(tǒng)是一種開發(fā)時(shí)間最長(zhǎng)、推廣應(yīng)用最為迅速的重要的安全性部件。它通過(guò)控制防止汽車制動(dòng)時(shí)車輪的抱死來(lái)保證車輪與地面達(dá)到最佳滑動(dòng)率(15-20%),從而使汽車在各種路面上制動(dòng)時(shí),車輪與地面都能達(dá)到縱向的峰值附著系數(shù)和較大的側(cè)向附著系數(shù),以保證車輛制動(dòng)時(shí)不發(fā)生抱死拖滑、失去轉(zhuǎn)向能力等不安全的工況,提高汽車的操縱穩(wěn)定性和安全性,減小制動(dòng)距離。驅(qū)動(dòng)防滑系統(tǒng)(ASR)也叫做牽引力控制系統(tǒng)(TCS或TRC),是ABS的完善和補(bǔ)充,它可以防止起動(dòng)和加速時(shí)的驅(qū)動(dòng)輪打滑,既有助于提高汽車加速時(shí)的牽引性能,又能改善其操作穩(wěn)定性。
3.電子轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)(EPS)
電子轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)是用一部直流電機(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的液壓助力缸、用蓄電池和電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力。這種微機(jī)控制的轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)和傳統(tǒng)的液壓助力系統(tǒng)比起來(lái)具有部件少、體積小、重量輕的特點(diǎn),最優(yōu)化的轉(zhuǎn)向作用力、轉(zhuǎn)向回正特性,提高了汽車的轉(zhuǎn)向能力和轉(zhuǎn)向響應(yīng)特性,增加了汽車低速時(shí)的機(jī)動(dòng)性以及調(diào)整行駛時(shí)的穩(wěn)定性。
4.適時(shí)調(diào)節(jié)的自適應(yīng)懸掛系統(tǒng)
自適應(yīng)懸掛系統(tǒng)能根據(jù)懸掛裝置的瞬時(shí)負(fù)荷,自動(dòng)地適時(shí)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(shí)的負(fù)荷,保持懸掛的既定高度。這樣就能夠極大地改進(jìn)車輛行駛的穩(wěn)定性、操縱性和乘坐的舒適性。