科技進(jìn)步帶來(lái)的巨變，汽車(chē)電子技術(shù)發(fā)展史

汽車(chē)本來(lái)是主要偏向于機械配合的一項技術(shù)，可就在近幾十年隨著(zhù)電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，各行各業(yè)都開(kāi)始提倡機電一體化。汽車(chē)也不例外，如今的汽車(chē)技工如果還停留在以前的純經(jīng)驗積累式修車(chē)，那也只能證明他從事汽車(chē)行業(yè)的時(shí)間很久了而已。如今的汽車(chē)上都是動(dòng)輒數百個(gè)電子元件，數以捆計的汽車(chē)線(xiàn)路控制著(zhù)汽車(chē)多個(gè)部門(mén)的協(xié)調工作，汽車(chē)電子技術(shù)已經(jīng)全面覆蓋汽車(chē)行業(yè)。如今的汽車(chē)先進(jìn)的技術(shù)都于電子技術(shù)掛鉤：電噴發(fā)動(dòng)機，電動(dòng)車(chē)窗，電動(dòng)座椅，電控車(chē)身穩定系統，電子顯示屏，電控懸架等等。而如今的汽車(chē)都配備了一個(gè)電腦—ECU來(lái)調節整個(gè)汽車(chē)的運行，汽車(chē)電子技術(shù)已經(jīng)成了汽車(chē)技術(shù)進(jìn)步的最大源泉。國外專(zhuān)家預測未來(lái)3-5年內汽車(chē)上裝用的電子裝置成本將占汽車(chē)整車(chē)成本的25%以上，汽車(chē)將由單純的機械產(chǎn)品向高級的機電一體化產(chǎn)品方向發(fā)展，成為所謂的“電子汽車(chē)”。

當然汽車(chē)并不是以前跟電路豪無(wú)關(guān)系，歸結起來(lái)，早期的汽車(chē)電路主要是能量的轉換，如今的電子技術(shù)主要在于汽車(chē)整體的控制。

點(diǎn)火系統

回顧一下汽車(chē)上最早的電路非汽油機的點(diǎn)火系統莫屬。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)家利用了電磁感應原理在汽車(chē)內用線(xiàn)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。這項技術(shù)在現代的汽車(chē)上依然通用!

起動(dòng)系統

另外一項早期的汽車(chē)與電路相關(guān)的非起動(dòng)機莫屬，早期的汽車(chē)都是用手搖式起動(dòng)(就像如今的部分拖拉機)，但手搖式對于女性很不方便。于是就又了起動(dòng)機的發(fā)明，據傳，起動(dòng)機的發(fā)明是由于一起事故的發(fā)生。一位英國紳士幫一位半路熄火的凱迪拉克姑娘起動(dòng)汽車(chē)時(shí)，起動(dòng)桿反打導致這位紳士死亡，而這位紳士正是當時(shí)通用老總的好朋友，于是一場(chǎng)技術(shù)攻堅戰在老總的下令下開(kāi)始展開(kāi)，起動(dòng)機通過(guò)電能轉化為推動(dòng)飛輪旋轉的機械能的工作形式也確立了下來(lái)。如今的起動(dòng)機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(cháng)的一段時(shí)間內，汽車(chē)上的電子技術(shù)也僅僅局限于電機帶動(dòng)的工作方面，可以說(shuō)很長(cháng)一段時(shí)間內，汽車(chē)僅僅是一個(gè)帶了幾個(gè)電路的“純”機械怪獸而已。但隨著(zhù)科學(xué)家對電子技術(shù)的突破發(fā)展，汽車(chē)電子技術(shù)也迎來(lái)了春天。

汽車(chē)電子技術(shù)在發(fā)動(dòng)機上的應用：

1.電子控制噴油裝置 (EFI)

在現代汽車(chē)上，機械式或機電混合式燃油噴射系統已趨于淘汰，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油和凈化空氣。經(jīng)過(guò)實(shí)驗并修正得到發(fā)動(dòng)機最佳工況時(shí)的供油控制規律、事先把這些客觀(guān)規律編成程序存在微機的存儲器中，當發(fā)動(dòng)機工作時(shí)，根據各傳感器測得的空氣流量、排氣管中含氧量、進(jìn)氣溫度、發(fā)動(dòng)機轉速及工作溫度等參數，按預先編好的運算程序進(jìn)行運算、然后和內存中的最佳工況的參數進(jìn)行比較和判斷再調整供油量。這樣就能夠使發(fā)動(dòng)機一直處于最優(yōu)工作條件下運行，從而使發(fā)動(dòng)機的綜合性能得到提高。

2.電子點(diǎn)火裝置(ESA)

它由微機、傳感器及其接口、執行機構等幾部分構成。該裝置可根據傳感器送來(lái)的發(fā)動(dòng)機各種參數進(jìn)行運算、判斷，然后進(jìn)行點(diǎn)火時(shí)刻的調節，這樣可以節約燃料，減少空氣污染。此外，新型發(fā)動(dòng)機電子控制裝置還有自適應控制、智能控制及自診斷操作等。一般認為，發(fā)動(dòng)機電子控制裝置的節能效果在15%以上，而效果更明顯的則是在環(huán)境保護方面。

除此之外，在發(fā)動(dòng)機部分利用電子技術(shù)的內容還有：廢氣再循環(huán)(EGR)、怠速控制(ISC)、電動(dòng)油泵、發(fā)電機輸出、冷卻風(fēng)扇、發(fā)動(dòng)機排量、節氣門(mén)正時(shí)、二次空氣噴射、發(fā)動(dòng)機增壓、油汽蒸發(fā)及系統自我診斷功能等，它們在不同的車(chē)型上都或多或少地被應用。

3，智能可變氣門(mén)正時(shí)技術(shù)(VVT-I)

為了使發(fā)動(dòng)機獲得最佳的空然比，使發(fā)動(dòng)機在不同轉速能得到不同的燃油供應，豐田的智能可變氣門(mén)正時(shí)技術(shù)相當又代表性。

VVT-i系統由傳感器、ECU和凸輪軸液壓控制閥、控制器等部分組成。ECU儲存了最佳氣門(mén)正時(shí)參數值，曲軸位置傳感器、進(jìn)氣歧管空氣壓力傳感器、節氣門(mén)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并與預定參數值進(jìn)行對比計算，計算出修正參數并發(fā)出指令到控制凸輪軸正時(shí)液壓控制閥，控制閥根據ECU指令控制機油槽閥的位置，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(pán)上的應用：

1.電控自動(dòng)變速器(ECT)

ECT可以根據發(fā)動(dòng)機的載荷、轉速、車(chē)速、制動(dòng)器工作狀態(tài)及駕駛員所控制的各種參數，經(jīng)過(guò)計算機的計算、判斷后自動(dòng)地改變變速桿的位置，從而實(shí)現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、能準確地反映行駛負荷和道路條件等。傳動(dòng)系統的電子控制裝置，能自動(dòng)適應瞬時(shí)工況變化，保持發(fā)動(dòng)機以盡可能低的轉速工作。電子氣動(dòng)換擋裝置是利用電子裝置取代機械換擋桿及其與變速機構間的連接，并通過(guò)電磁閥及氣動(dòng)伺服閥汽缸來(lái)執行。它不僅能明顯地簡(jiǎn)化汽車(chē)操縱，而且能實(shí)現最佳的行駛動(dòng)力性和安全性。

2.防抱死制動(dòng)系統(ABS)

該系統是一種開(kāi)發(fā)時(shí)間最長(cháng)、推廣應用最為迅速的重要的安全性部件。它通過(guò)控制防止汽車(chē)制動(dòng)時(shí)車(chē)輪的抱死來(lái)保證車(chē)輪與地面達到最佳滑動(dòng)率(15-20%)，從而使汽車(chē)在各種路面上制動(dòng)時(shí)，車(chē)輪與地面都能達到縱向的峰值附著(zhù)系數和較大的側向附著(zhù)系數，以保證車(chē)輛制動(dòng)時(shí)不發(fā)生抱死拖滑、失去轉向能力等不安全的工況，提高汽車(chē)的操縱穩定性和安全性，減小制動(dòng)距離。驅動(dòng)防滑系統(ASR)也叫做牽引力控制系統(TCS或TRC)，是ABS的完善和補充，它可以防止起動(dòng)和加速時(shí)的驅動(dòng)輪打滑，既有助于提高汽車(chē)加速時(shí)的牽引性能，又能改善其操作穩定性。

3.電子轉向助力系統(EPS)

電子轉向助力系統是用一部直流電機代替傳統的液壓助力缸、用蓄電池和電動(dòng)機提供動(dòng)力。這種微機控制的轉向助力系統和傳統的液壓助力系統比起來(lái)具有部件少、體積小、重量輕的特點(diǎn)，最優(yōu)化的轉向作用力、轉向回正特性，提高了汽車(chē)的轉向能力和轉向響應特性，增加了汽車(chē)低速時(shí)的機動(dòng)性以及調整行駛時(shí)的穩定性。

4.適時(shí)調節的自適應懸掛系統

自適應懸掛系統能根據懸掛裝置的瞬時(shí)負荷，自動(dòng)地適時(shí)調節懸架彈簧的剛度和減震器的阻尼特性，以適應當時(shí)的負荷，保持懸掛的既定高度。這樣就能夠極大地改進(jìn)車(chē)輛行駛的穩定性、操縱性和乘坐的舒適性。

5.定速巡行自動(dòng)控制系統(CCS)

在高速長(cháng)途行駛時(shí)，可采用常速巡行自動(dòng)控制系統，恒速行駛裝置將根據行車(chē)阻力自動(dòng)調整節氣門(mén)開(kāi)度，駕駛員不必經(jīng)常踏油門(mén)以調整車(chē)速。若遇爬坡，車(chē)速有下降趨勢，微機控制系統則自動(dòng)加大節氣門(mén)開(kāi)度;在下坡時(shí)，又自動(dòng)關(guān)小節氣門(mén)開(kāi)度，以調節發(fā)動(dòng)機功率達到一定的轉速。當駕駛員換低速擋或制動(dòng)時(shí)，這種控制系統則會(huì )自動(dòng)斷開(kāi)。

隨著(zhù)世界各大汽車(chē)產(chǎn)家對汽車(chē)安全問(wèn)題的高度重視，安全氣囊系統、行駛動(dòng)力學(xué)調節系統(FDR或VDC)、防撞系統、安全帶控制、照相控制等方面已大量采用了電子新技術(shù)。

汽車(chē)電子技術(shù)發(fā)展趨勢

當前，汽車(chē)電子技術(shù)進(jìn)入了優(yōu)化人-汽車(chē)-環(huán)境的整體關(guān)系的階段，它向著(zhù)超微型磁體、超高效電機以及集成電路的微型化方向發(fā)展，并為汽車(chē)上的集中控制提供了基礎(例如制動(dòng)、轉向和懸架的集中控制以及發(fā)動(dòng)機和變速器的集中控制)。汽車(chē)電子技術(shù)成就汽車(chē)工業(yè)的未來(lái)，未來(lái)汽車(chē)電子技術(shù)應在以下幾方面進(jìn)行突破。

1.傳感器技術(shù)

由于汽車(chē)電子控制系統的多樣化，使其所需要的傳感器種類(lèi)和數量不斷增加。為此，研制新型、高精度、高可靠性和低成本的傳感器是十分必要的。未來(lái)的智能化集成傳感器，不僅要能提供用于模擬和處理的信號，而且還能對信號作放大和處理。同時(shí)，它還能自動(dòng)進(jìn)行時(shí)漂、溫漂和非線(xiàn)性的自校正，具有較強的抵抗外部電磁干擾的能力，保證傳感器信號的質(zhì)量不受影響，即使在特別嚴酷的使用條件下仍能保持較高的精度。它還具有結構緊湊、安裝方便的優(yōu)點(diǎn)，從而免受機械特性的影響。

2.微處理機技術(shù)

微處理機的出現給汽車(chē)儀表帶來(lái)了革命性的變化，世界汽車(chē)工業(yè)的微處理機用量激增，由從前單一的儀器逐步發(fā)展為多用途、智能化儀表，不但可以很精確地把汽車(chē)上所有的待測量都檢測出來(lái)，分別顯示和打印需要的結果，而且還有運算、判斷、預測和引導等功能。如可監視汽車(chē)各大部件的工作情況，還可以對蓄電池電壓、輪胎氣壓、車(chē)速等檢測量的高低限量進(jìn)行報警。微處理機將更廣泛地應用于安全、環(huán)保、發(fā)動(dòng)機、傳動(dòng)系、速度控制和故障診斷中。

3.軟件新技術(shù)應用

隨著(zhù)汽車(chē)電子技術(shù)應用的增加，對有關(guān)控制軟件的需求也將會(huì )增加，并可能要求進(jìn)一步計算機聯(lián)網(wǎng)。因此，要求使用多種軟件，并開(kāi)發(fā)出通用的高水平語(yǔ)言，以滿(mǎn)足多種硬件的要求。轎車(chē)上多通道傳輸網(wǎng)絡(luò )將大大地依賴(lài)于軟件，軟件總數的增加及其功能的提高，將能夠使計算機能完成越來(lái)越復雜的任務(wù)。

4.智能汽車(chē)及智能交通系統(ITS)的研究及應用

汽車(chē)智能化相關(guān)的技術(shù)問(wèn)題已受到汽車(chē)制造商們的高度重視。其主要技術(shù)中“自動(dòng)駕駛儀”的構想必將依賴(lài)于電子技術(shù)實(shí)現。智能交通系統(ITS)的開(kāi)發(fā)將與電子、衛星定位等多個(gè)交叉學(xué)科相結合，它能根據駕駛員提供的目標資料，向駕駛員提供距離最短而且能繞開(kāi)車(chē)輛密度相對集中處的最佳行駛路線(xiàn)。它裝有電子地圖，可以顯示出前方道路、并采用衛星導航。從全球定位衛星獲取沿途天氣、車(chē)流量、交通事故、交通堵塞等各種情況，自動(dòng)篩選出最佳行車(chē)路線(xiàn)。未來(lái)的某天，路上行駛的都會(huì )是由計算機控制的智能汽車(chē)。

5.多通道傳輸技術(shù)

多通道傳輸技術(shù)由試驗室將逐步進(jìn)入實(shí)用階段。采用這種技術(shù)后，使各個(gè)數據線(xiàn)成為一個(gè)網(wǎng)絡(luò )，以便分離汽車(chē)中心計算機的信息。微處理機可通過(guò)網(wǎng)絡(luò )接收其它單元的信號。傳感器和執行機構之間要有一個(gè)新式接口，以便與多通道傳輸系統相聯(lián)系。

6.數據傳輸載體方面的電子新技術(shù)應用

汽車(chē)電子技術(shù)未來(lái)將實(shí)現整車(chē)控制系統。這一系統要求有一個(gè)龐大而復雜的信息交換與控制系統，車(chē)用計算機的容量要求更大，計算速度則要求更高。由于汽車(chē)用計算機控制系統的數量日益增多，采用高速數據傳輸網(wǎng)絡(luò )日益顯得必要。光導纖維可為此傳輸網(wǎng)絡(luò )提供傳輸介質(zhì)，以解決電子控制系統防電磁干擾的問(wèn)題。

7.汽車(chē)車(chē)載電子網(wǎng)絡(luò )

隨著(zhù)電控器件在汽車(chē)上越來(lái)越多的應用，車(chē)載電子設備間的數據通信變得越來(lái)越重要。以分布式控制系統為基礎構造汽車(chē)車(chē)載電子網(wǎng)絡(luò )系統是很有必要的。大量數據的快速交換、高可靠性及價(jià)廉是對汽車(chē)電子網(wǎng)絡(luò )系統的要求。在該系統中，各從處理機獨立運行，控制改善汽車(chē)某一方面的性能。同時(shí)在其它處理機需要時(shí)提供數據服務(wù)。主處理機收集整理各從處理機的數據，并生成車(chē)況顯示。通信控制器保證數據的正常流動(dòng)。

總結：

汽車(chē)電子技術(shù)的發(fā)展及其大規模地應用是從20世紀70年代末開(kāi)始的，從20世紀70年代到80年代，大致經(jīng)歷了3個(gè)發(fā)展階段。

第一個(gè)發(fā)展階段為1971年以前，開(kāi)始生產(chǎn)技術(shù)起點(diǎn)較低的交流發(fā)電機、電壓調節器、電子閃光器、電子喇叭、間歇刮水裝置、汽車(chē)收音機、電子點(diǎn)火裝置和數字鐘等。

第二個(gè)發(fā)展階段為1974～1982年，以集成電路和16位以下的微處理器在汽車(chē)上的應用為標志。主要包括電子燃油噴射、自動(dòng)門(mén)鎖、程控駕駛、高速警告系統、自動(dòng)燈光系統、自動(dòng)除霜控制、防抱死系統、車(chē)輛導向、撞車(chē)預警傳感器、電子正時(shí)、電子變速器、閉環(huán)排氣控制、自動(dòng)巡航控制、防盜系統、實(shí)車(chē)故障診斷等電子產(chǎn)品。這期間最具代表性的是電子汽油噴射技術(shù)的發(fā)展和防抱死(ABS)技術(shù)的成熟，使汽車(chē)的主要機械功能用電子技術(shù)來(lái)控制。但是，在此階段機械與電器的聯(lián)接并不十分理想。

第三個(gè)發(fā)展階段為1982～1990年，微電腦在汽車(chē)上的應用日趨可靠和成熟，并向智能化方向發(fā)展。開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品有胎壓控制、數字式油壓計、防睡器、牽引力控制、全輪轉向控制、直視儀表板、聲音合成與識別器、電子負荷調節器、電子道路監視器、蜂窩式電話(huà)、可熱式擋風(fēng)玻璃、倒車(chē)示警、高速限制器、自動(dòng)后視鏡系統、道路狀況指示器、電子冷卻控制和寄生功率控制等。

從2005年開(kāi)始，可以說(shuō)進(jìn)入了汽車(chē)電子技術(shù)的第四個(gè)發(fā)展階段。微波系統、多路傳輸系統、ASKS-32位微處理器、數字信號處理方式的應用，使通訊與導向協(xié)調系統、自動(dòng)防撞系統、動(dòng)力最優(yōu)化系統、自動(dòng)駕駛與電子地圖技術(shù)得到發(fā)展，特別是智能化汽車(chē)的出現。當然目前第三代技術(shù)有些我們都還沒(méi)辦法實(shí)現。

汽車(chē)電子化是現代汽車(chē)發(fā)展的重要標志。從現代汽車(chē)上所使用的電子設備的價(jià)格比例看，歐美汽車(chē)上所用的電子設備的價(jià)格已占到整車(chē)價(jià)格的15%～20%，而我國生產(chǎn)的汽車(chē)，目前所用的電子設備的價(jià)格只占到整車(chē)價(jià)格的2.5%。從世界汽車(chē)電子市場(chǎng)的銷(xiāo)售來(lái)看，1991年，每輛汽車(chē)平均消耗電子產(chǎn)品的費用只占到整車(chē)的10%，1998年則接近15%，而2003年已經(jīng)提高到20%，某些車(chē)型則更高?，F代汽車(chē)電子技術(shù)的應用不僅提高了汽車(chē)的動(dòng)力性、經(jīng)濟性和安全性，改善了汽車(chē)行駛的穩定性和舒適性，推動(dòng)了汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，而且還為電子產(chǎn)品開(kāi)拓了更加廣闊的市場(chǎng)，從而推動(dòng)了電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。作為汽車(chē)產(chǎn)業(yè)和電子產(chǎn)業(yè)結合的產(chǎn)物，汽車(chē)電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展已經(jīng)駛上了快車(chē)道。