汽车电子控制技术.doc

1 . 1 汽车电子控制技术的发展历史

在世界上第一辆汽车中,所谓的“电气系统”仅仅是由卡尔,本茨设计的由点火线圈和蓄电池所组成的点火装置。在随后生产的汽车中又增设了前灯和发动机起动电机这类的电器设备。汽车电子技术的第一次出现是本世纪 30 年代早期安装在轿车内的真空电子管收音机。由于电子管收音机有不抗震、体积大、耗电多等弊病,成为在汽车上推广应用的主要障碍,但是在汽车中安装收音机的设想始终没有消失。 1948 年晶体管的发明及 1958 年第一块集成电路( IC )的出现才真正开创了汽车电子技术的新纪元。
1955 年晶体管收音机问世后,采用晶体管收音机的汽车迅速增加,并作为标准部件安装在德国大众汽车上。从 60 年代起,轿车中开始使用半导体元器件。在汽车中首先使用的半导体元件是硅二极管,作为功率晶体管来替代原有的像电压调节器之类的电磁接触器等元器件。功率晶体管元件的应用极大地改善了汽车的性能和可*性。 60 年代是汽车电子化的活跃时代。
标志着汽车电子控制技术真正发展的是在 1967 年首次将集成电路元件应用到汽车中,其结果是电子技术与汽车发动机电气系统相结合,开发出如车用发电机集成电路调压器、集成电路点火器等汽车电子产品。在同一年代,美国的克莱斯勒公司在其生产的汽车中配置电子控制的点火装置,而德国的波许( *** )公司则开发出电子控制的燃油喷射装置(见图 1 . 1 )。 1975 年日本汽车也装上了这种装置,可以说是当今汽车电子燃油喷射控制的雏型。
1 —喷油器; 2 —冷启动喷油器; 3 一进气温度传感器; 4 —调节器; 5 一蓄电池; 6 —分电器; 7 —油箱; 8 —汽油泵; 9 一节气门控制器; 10 一怠速控制执行器; 11 —进气压力传感器; 12 —燃油滤清器; 13 —冷启动时间开关; 14 —水温传感器
图 1 . 1 *** 公司开发的 L 型电子燃油喷射控制系统结构
大约在同一时期,电子技术有了长足的进展,导致一系列利用模拟电路的汽车电子产品的研制与开发。如发动机喷油系统控制,车辆行驶控制,防锁死刹车系统( ABS )和变速控制系统均已成功地应用于实际。由于当时集成电路元器件的价格昂贵,对汽车用户而言,采用电子控制技术所能得到的收益并不很大,从而使得所开发的这些控制系统不能广泛地在汽车中得到应用。
到了 70 年代,在美国通过了三个重要的法律条文促使电子产品在汽车中得到广泛的应用。这些法律条文中的第一个文件就是轿车司乘人员的人身安全保护条文。根据这一法律条文,相应设计出一种汽车控制系统,即在发动机起动前必须系紧安全带,否则发动机就不能起动。这一控制系统在发动机的点火开关处于切断状态时,也要求控制电路始终处于通电检测状态。为了节省使用汽车蓄电池中的电能,如何减少控制电路中的耗电量是研制该控制系统的关键所在。解决这一关键问题的理想手段就是采用具有低功耗的 C-MOS (互补型金属氧化物半导体)逻辑集成电路。
1971 年,微型计算机(即微电脑)首先用于发动机点火系统的正时控制中(美国通用汽车公司的 MISAR 车)。微电脑在汽车电子控制技术中的出现使得对汽车的高精度控制得以实现,而对汽车的高精度控制反过来又促进汽车发动机工作性能的提高。
促使微电脑在汽车控制系统中广为应用的另一个主要因素是一系列汽车尾气排放法规的制定及能源危机后油料价格的上涨。汽车尾气排放法规是 70 年代末和 80 年代初各工业发达国家相继制定的。汽车尾气排放的净化涉及到燃油经济性和发动机工作性能。所需要解决的问题是如何既要满足新的对汽车尾气排放的要求,又要满足用户对汽车油耗和发动机工作性能的要求。要在这两方面同时取得成功,不仅要对汽车发动机本身的结构设计进行改进,而且还需对进入发动机气缸内的油气混合比进行精确的控制。此外还需对发动机点火时间进行最优控制,发动机处于怠速运转时进行怠速运转控制,以及其它相应的精密控制。在发动机控制系统中引入微电脑系统后,已证明对解决看起来似乎矛盾的汽车尾气净化与降低发动机油耗的要求特别有效。目前在汽车电子控制系统中,采用微电脑进行控制的系统的应用已与日俱增。
80 年代是高科技迅速发展的年代,随之而来的是消费者对汽车多种多样的需求,这就要求汽车生产厂家生产出一种能提高汽车总体价值并能满足用户各种要求的高档汽车。目前世界上各大汽车制造厂商竞相研制新一代由微电脑控制的各种车用电子产品,并迅速地将己开发出的电子产品运用于汽车中,使汽车的档次得以提高,以满足各用户对汽车的要求。
由于 80 年代以后,汽车电子产品的研制与开发的竞争十分激烈。采用电子技术有利于汽车性能的提高和各种功能的完备,并避免汽车重量的增加。所以新的汽车电子产品不断推出,其中有代表性的体现在以下几个