姚慧文

摘要：各種計算機(jī)控制系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在汽車行業(yè)應(yīng)用越來越多。該文簡要介紹了現(xiàn)代汽車計算機(jī)控制技術(shù)，汽車計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，計算機(jī)控制汽車管理檢測系統(tǒng)以及汽車計算機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：計算機(jī)控制；網(wǎng)絡(luò)；汽車

中圖分類號：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2015）11-0066-03

科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展使得汽車的構(gòu)造越復(fù)雜，同時汽車的自動化程度也不斷的提高，計算機(jī)控制技術(shù)已滲透到汽車的各個組成部分。汽車主要性能的提高體現(xiàn)在燃料經(jīng)濟(jì)性、動力性、安全性、低噪聲及排放污染、低的使用成本、制動性、操縱穩(wěn)定性、行駛平順性、通過性、維修保養(yǎng)的便利性等方面，因此利用微型計算機(jī)控制技術(shù)對汽車的各個系統(tǒng)進(jìn)行最佳優(yōu)化控制，以提高汽車在安全、環(huán)保、節(jié)能、動力和舒適等方面，不斷提出更高更新的要求，計算機(jī)控制的“電子汽車”越來越趨于智能化。 “電子汽車”，緊密融合了自動控制技術(shù)、通信技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、轉(zhuǎn)換技術(shù)和顯示技術(shù)使之相互協(xié)調(diào)工作[1]，精確地控制汽車的各系統(tǒng)運行，大大提升了汽車的綜合性能。

1 汽車計算機(jī)控制系統(tǒng)

1.1 計算機(jī)控制燃油噴射技術(shù)

（1）柴油機(jī)計算機(jī)控制燃油噴射系統(tǒng)[1]。它根據(jù)車輛行駛狀況，實時、精確地控制燃油噴射過程，主要優(yōu)點是可以在任何工況下選擇最佳的噴油參數(shù)（如噴油量、噴油定時、噴油壓力、噴油速率等）進(jìn)行最優(yōu)的綜合控制，然后通過執(zhí)行器進(jìn)行控制輸出，提高柴油機(jī)的動力性、燃油經(jīng)濟(jì)性及排放性能。此系統(tǒng)，是利用電子控制裝置（又稱ECU）為控制中心，通過安裝的多種傳感器，實時測出汽車發(fā)動機(jī)工作時的各種變化參數(shù)，按照預(yù)先在ECU中設(shè)定的各種優(yōu)化控制程序，與ECU中存儲的最佳參數(shù)進(jìn)行比較、分析、判斷和修正，對噴油時刻和噴油量進(jìn)行實時調(diào)整，以確保按該工況下最佳狀態(tài)進(jìn)行運行，以便提高汽車的綜合使用性能。

（2）計算機(jī)控制汽油發(fā)動機(jī)燃油噴射系統(tǒng)。汽油發(fā)動機(jī)電噴系統(tǒng)是通過安裝的多種傳感器將汽油發(fā)動機(jī)的空燃比、油門實時狀況、溫度、汽車發(fā)動機(jī)的實時轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、曲軸位置、車輛行駛狀況等信號及時輸入ECU，計算并控制汽車發(fā)動機(jī)每個氣缸所需要的燃油噴油量和汽油噴油時刻，使汽油在一定壓力下通過噴油器及時噴入到進(jìn)氣管中進(jìn)行霧化，同時與吸入的空氣氣流進(jìn)行混合，在燃燒室中完全燃燒，確保了汽車發(fā)動機(jī)和催化劑轉(zhuǎn)化器一直工作在最佳最優(yōu)化的狀態(tài)。汽油噴射裝置主要由各種傳感器、ECU和執(zhí)行機(jī)構(gòu)3大部分組成，以低壓在進(jìn)氣門前噴射，噴油嘴是能促使燃油霧化的電磁閥，由計算機(jī)控制其開閉時間，可根據(jù)所反饋的汽油機(jī)不同運行情況的傳感器信息來調(diào)整供油量，提供合適的空燃比以及可精確控制空燃比的精度[1]。

1.2 計算機(jī)控制汽車點火裝置[1]

影響最佳點火時間因素有發(fā)動機(jī)、轉(zhuǎn)速、進(jìn)氣管空氣量、燃燒室溫度等，電子控制可考慮所有影響點火時間因素，使發(fā)動機(jī)在各種工況下均達(dá)到最佳點火時刻。由計算機(jī)、傳感器、接口、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等組成，汽車點火裝置能夠根據(jù)安裝的各種汽車傳感器實時檢測的發(fā)動機(jī)各種參數(shù)進(jìn)行分析、運算、判斷，然后對汽車各個氣缸的點火時間進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整以便達(dá)到使汽車節(jié)約燃料，減少排放廢氣污染的目的。

1.3 計算機(jī)控制汽車轉(zhuǎn)向穩(wěn)定ESP系統(tǒng)

它包括防抱死剎車系統(tǒng)（ABS）和防側(cè)滑系統(tǒng)（ASR）。ESP系統(tǒng)由橫向加速度傳感器和執(zhí)行器、中央控制單元（ECU）、轉(zhuǎn)向、車輪、側(cè)滑傳感器組成，在計算機(jī)實時監(jiān)控汽車不同的運行狀態(tài)下，對汽車發(fā)動機(jī)部分和汽車的制動系統(tǒng)進(jìn)行實時的調(diào)節(jié)、控制和干預(yù)，達(dá)到提高汽車在轉(zhuǎn)向時具有較高的穩(wěn)定性。ABS及ASR是控制、防止汽車運行、加速時驅(qū)動輪出現(xiàn)“打滑”現(xiàn)象的計算機(jī)控制系統(tǒng)，它控制和防止汽車發(fā)生側(cè)滑，汽車制動時的穩(wěn)定性及路面惡劣條件下的制動性都有了很大的改善。ABS的工作原理是安裝在汽車傳動軸上與各車輪的轉(zhuǎn)速傳感器實時檢測出汽車每個車輪的當(dāng)前轉(zhuǎn)速，再由計算機(jī)實時計算出汽車運轉(zhuǎn)的車輪目前滑移率，與計算機(jī)中預(yù)先設(shè)定的理想滑移率比較、分析，隨時做出增大或減小汽車制動器制動壓力的決定，然后發(fā)出命令，讓汽車上安裝的執(zhí)行機(jī)構(gòu)及時不斷的調(diào)整制動壓力，使汽車車輪一直保持最理想的制動狀態(tài)。其工作過程實際上是“抱死—松開—抱死—松開”的循環(huán)工作過程，以防止汽車起動和加速時驅(qū)動車輪打滑，改善汽車操作的穩(wěn)定性，提高行駛安全性。ASR系統(tǒng)主要目的是防止汽車驅(qū)動輪在下雨、下雪、冰雹、路凍等摩擦力較小特殊路面上汽車在起步、加速時出現(xiàn)車輪打滑現(xiàn)象，以免造成交通事故保障安全。ASR系統(tǒng)則是在ABS上加裝增壓泵、可膨脹液壓裝置、液壓壓力筒以及帶有自身控制器的電子加速系統(tǒng)，當(dāng)汽車驅(qū)動輪打滑時ASR系統(tǒng)馬上判斷出驅(qū)動輪打滑，同時立即自動控制節(jié)氣門減少進(jìn)氣量，降低發(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)速，減少發(fā)動機(jī)動力輸出，減少打滑并保持汽車輪胎與地面附著力最合適的動力輸出，對汽車打滑驅(qū)動輪進(jìn)行制動。ESP與ABS和ASP工作原理有所不同，它一方面要對汽車左右縱向力的差動進(jìn)行實時監(jiān)測與控制，另一方面它還要控制防止汽車車輪的縱向滑移率過大，而ABS和ASR的工作原理是被動地做出反應(yīng)，另一方面ESP系統(tǒng)還能實現(xiàn)探測和分析車況并且還能及時糾正駕駛員駕駛狀態(tài)下的錯誤，讓事故防患于未然，大大提高了汽車行駛的安全性。

1.4 計算機(jī)控制變速器自動換擋（ECAT）系統(tǒng)[2]

它是將各種控制參數(shù)的變化轉(zhuǎn)換成電氣信號，經(jīng)調(diào)制輸入電子計算機(jī)，計算機(jī)計算、判斷后作出是否需要換擋的決定，經(jīng)換擋控制系統(tǒng)發(fā)出換擋指令，自動地改變變速桿的位置，獲得最佳換擋時間和最佳擋位，控制變速器自動換擋，以實現(xiàn)最佳的行駛動力性和安全性。

1.5 計算機(jī)控制常速巡航系統(tǒng)（CCS）[1][2]

根據(jù)實際行車的速度要求計算機(jī)控制恒速行駛裝置以行駛阻力自動調(diào)整發(fā)動機(jī)節(jié)氣門開度，駕駛員不用踩油門踏板就自動地保持車速，減少不必要的車速變化，減輕疲勞駕駛，節(jié)省燃料，提高駕駛安全性、經(jīng)濟(jì)性。

1.6 計算機(jī)控制汽車被動安全系統(tǒng)[1][3]

安全氣囊防護(hù)系統(tǒng)（ARS）是當(dāng)前汽車上普及的被動安全防護(hù)系統(tǒng)，它主要由控制單元ECU、碰撞傳感器、氣體發(fā)生器、氣囊等組成[1]。當(dāng)汽車與行駛中萬一發(fā)生碰撞，當(dāng)撞車的強(qiáng)烈程度被相應(yīng)傳感器監(jiān)測到時，傳感器就將及時發(fā)出信號給ECU，氣體發(fā)生器則根據(jù)ECU傳遞的信號產(chǎn)生點火動作，發(fā)生器中的固態(tài)燃料被及時點燃，產(chǎn)生大量的無毒氣體向氣囊充氣，氣囊迅速膨脹變大，最終形成像枕頭狀一樣的氣囊，人的臉部就不會碰撞在方上盤上，而是碰撞在氣囊表面，對駕乘人員的頭部起到緩沖保護(hù)作用，極大減少了對駕乘人員的傷害。

1.7 計算機(jī)控制汽車空調(diào)系統(tǒng)[1][4]

駕駛員設(shè)定好所需工作溫度，空調(diào)系統(tǒng)自動會檢測汽車內(nèi)、汽車外溫度、汽車發(fā)動機(jī)工況、太陽對汽車車窗車身等的輻射，汽車鼓風(fēng)機(jī)會自動調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和送出的空氣溫度，維持車內(nèi)溫度恒定。汽車安裝的溫度傳感器檢測輸出的信號由計算機(jī)計算處理，驅(qū)動風(fēng)扇的電機(jī)能自動調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，自動調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)器開度，汽車空調(diào)系統(tǒng)也能對空調(diào)壓縮機(jī)、冷卻器風(fēng)門或加熱器風(fēng)門等進(jìn)行自動控制，將汽車車內(nèi)空氣溫度保持在駕駛員想設(shè)定的溫度范圍內(nèi)，極大提高了駕乘人員的舒適性。

汽車空調(diào)自動控制系統(tǒng)的應(yīng)用減輕了駕駛員的疲勞，免去了手動調(diào)節(jié)的麻煩，也同時提高了汽車安全駕駛性能。

1.8 計算機(jī)控制環(huán)保系統(tǒng)（EESS）[4]

現(xiàn)代化汽車節(jié)能系統(tǒng)和電控環(huán)保的不斷改進(jìn)及完善，所裝備的空氣噴射（AIS）、廢氣再循環(huán)（EGR）、怠速空氣控制（IS C）、曲軸箱換氣（PCV）、可變氣門定時與升程（VTEC）、噪音控制

（ENC）、催化轉(zhuǎn)換（ETWC）、燃料蒸發(fā)控制（FEC） 、斷缸控制（CFS）、稀薄燃燒（TMB）等多種為改善環(huán)保及節(jié)能的裝置，提高了現(xiàn)代汽車的綜合性能。

1.9 計算機(jī)控制信息系統(tǒng)（EIS）[4]

此系統(tǒng)能方便、迅速、直觀的將各種信息綜合分析，控制和預(yù)警各種環(huán)境狀態(tài)參數(shù)、車輛運行情況、即時遇到的問題，對車輛各種故障和各系統(tǒng)部位進(jìn)行自診斷、自處理的顯示與報警。

2 汽車計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

汽車計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)運用計算機(jī)總線技術(shù)，使汽車各個控制系統(tǒng)的控制單元組成汽車上的局域網(wǎng)絡(luò)，利用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對所有控制系統(tǒng)的各種信息進(jìn)行管理，傳遞數(shù)據(jù)流，減少汽車電器系統(tǒng)設(shè)計中的線束和接插件，減少布置空間、降低成本?？赏ㄟ^顯示屏向駕駛員提供盡可能多的信息，例如瞬時燃油消耗、平均車速、續(xù)航里程等，對各個計算機(jī)控制系統(tǒng)的工況進(jìn)行監(jiān)測、記錄。降低外界電磁輻射，提高抗干擾能力，且可補(bǔ)償接地不良等問題，保證所傳遞的信息具有較高的可信度?，F(xiàn)在普遍使用CAN作為汽車計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)總線，包括單片計算機(jī)及接收電路、傳感器、CAN收發(fā)器和執(zhí)行元件等，汽車上各計算機(jī)電控單元通過CAN總線共享所有的信息和資源，匹配和協(xié)調(diào)各個控制系統(tǒng)，避免控制功能重復(fù)，提高系統(tǒng)可靠性和可維護(hù)性。CAN總線通信協(xié)議具有優(yōu)良的抗干擾性、高靈活性、簡單的擴(kuò)展性，廣泛的應(yīng)用與汽車計算機(jī)電控系統(tǒng)中。

3 計算機(jī)控制汽車管理檢測系統(tǒng)[6][7][8]

現(xiàn)代汽車檢測多采用多站點汽車檢測動態(tài)管理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)ζ嚈z測信息的管理、運輸車輛的技術(shù)在道路上狀況實時監(jiān)控、還可以對運輸車輛相關(guān)的信息進(jìn)行收集、分析、傳遞，通過相關(guān)網(wǎng)絡(luò)完成車輛的數(shù)據(jù)通信和信息傳輸，交通運輸管理部門可以對多個檢測站的檢測數(shù)據(jù)通過管理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)實時傳輸，從而實現(xiàn)相關(guān)車輛技術(shù)管理及信息傳遞的自動化，二級維護(hù)車輛備案、報廢、違規(guī)車輛等的自動化管理、還可以對監(jiān)測點的檢測結(jié)果進(jìn)行自動分析判斷，進(jìn)行車輛技術(shù)等級評定自動評定等。此系統(tǒng)可以采用分布式星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)的各工作站點通過集線器相互連接構(gòu)成汽車管理檢測系統(tǒng)局域網(wǎng)絡(luò)，可以與全國電話網(wǎng)連接，可以接入國際互聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)局域網(wǎng)與局域的遠(yuǎn)程通信，構(gòu)成廣域網(wǎng)[7][8]。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以使該系統(tǒng)應(yīng)用于全國所有交通運輸管理部門，及其全國相應(yīng)的汽車檢測站點。

維修信息管理系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于汽車維修行業(yè)，該系統(tǒng)基本實現(xiàn)了汽車維修企業(yè)檢測自動化，維修業(yè)務(wù)流程的自動化、信息化、程序化，車輛維修企業(yè)的管理規(guī)范化。車輛維修企業(yè)可以通過一個全國公共計算機(jī)專家數(shù)據(jù)庫，將全國每個汽車維修維護(hù)企業(yè)、4S店情況、車輛故障維修技巧、汽車維修技工技師自身的工作經(jīng)驗、全國汽車零部件供應(yīng)商的配件倉儲量、汽車配件型號和規(guī)格等車輛維護(hù)維修管理相關(guān)信息錄入公共數(shù)據(jù)庫。相關(guān)車輛維修企業(yè)就能通過網(wǎng)絡(luò)查詢到該車輛的原始檢測數(shù)據(jù)和汽車性能數(shù)據(jù)，計算機(jī)就可以進(jìn)行綜合檢測診斷，實現(xiàn)全國汽修行業(yè)共享資源、技術(shù)，解決汽修企業(yè)配件短缺難以購置與調(diào)配、過剩等問題；車輛檢測不合格的維修；車輛維修疑難問題等，提高了車輛維修效率和準(zhǔn)確性。車輛故障遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)用于遠(yuǎn)程診斷的診斷服務(wù)器，用便攜式電腦和車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行短程無線通信，監(jiān)控和操作汽車的傳感器及控制單元，使車輛在運行過程中實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和診斷。利用汽修專家、大型先進(jìn)汽車維修企業(yè)、汽車科研院所、高等院?；驀鴥?nèi)外汽車生產(chǎn)廠家的技術(shù)資源，建立故障分析診斷中心互聯(lián)網(wǎng)[6]，可以提供高效、快捷的遠(yuǎn)程故障診斷服務(wù)，提高了故障診斷的準(zhǔn)確性和可靠性，克服了地域障礙，為傳統(tǒng)汽車故障診斷技術(shù)進(jìn)行了很好的補(bǔ)充。

4 汽車計算機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)展趨勢

4.1 智能交通系統(tǒng)（ITS）

未來汽車智能化傳感器提供用于模擬和處理的信號，并能對信號進(jìn)行放大和處理，自動進(jìn)行最優(yōu)化檢測和自我校正線性和非線性的傳感器信號。ITS是與計算機(jī)技術(shù)、信息科學(xué)、衛(wèi)星定位等多個交叉學(xué)科相結(jié)合的系統(tǒng)，可以預(yù)測不久的將來會普及應(yīng)用，它會將汽車行駛過程中的即時動態(tài)信息、目標(biāo)資料等通過計算機(jī)系統(tǒng)優(yōu)化處理，通過衛(wèi)星等隨時隨地向駕駛員提供行駛過程的最短距離、進(jìn)入最近加油站、休息區(qū)、商店、繞開車輛密度相對集中處的最佳行駛路線，使車和車之間保持最佳安全距離；汽車防碰撞雷達(dá)的先進(jìn)調(diào)速系統(tǒng)可以使汽車自動調(diào)速，提高高速公路的交通流量，可降低和避免交通事故。汽車采用的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GPS），定位衛(wèi)星系統(tǒng)可以使駕駛員隨時隨地獲取沿途天氣、道路上的車流量、發(fā)生交通事故路段、某路段汽車交通堵塞等各種情況，智能交通系統(tǒng)可以綜合、分析、判斷、傳輸出汽車當(dāng)前最佳的行車信息與路線，提高車輛行駛最佳綜合性能。

4.2 高速數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)

電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)的迅速發(fā)展，汽車上電控器件的應(yīng)用會越來越多，越復(fù)雜，車載電子設(shè)備間的數(shù)據(jù)快速交換要求越來越高。數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)是一個復(fù)雜的信息交換與控制系統(tǒng)，它要求該系統(tǒng)容量大，傳輸速度快且計算處理速度高，因此將來它一定是采用光導(dǎo)纖維的高速數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，會對各子系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)，將車輛行駛性能控制到最佳水平，以提高汽車的綜合性能，行車質(zhì)量。

4.3 未來智能汽車

給汽車裝上“大腦”，讓汽車學(xué)會“思考”，這是汽車行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。目前世界很多大公司都在研究智能汽車。未來的智能汽車肯定有一套完善的導(dǎo)航信息資料庫、GPS定位系統(tǒng)、車輛防碰系統(tǒng)、緊急報警系統(tǒng)等。未來智能汽車必定會裝備有能同時進(jìn)行多種設(shè)備通訊、聯(lián)絡(luò)的計算機(jī)智能系統(tǒng)，除進(jìn)行汽車本身的智能控制和操作外，還會提供多方面、全方位的信息化服務(wù)，例如與全球互聯(lián)網(wǎng)連通的辦公自動化系統(tǒng)、可視高保真多媒體可視通訊設(shè)備等，使汽車行車過程安全、舒適、便捷。將來駕駛汽車會成為依靠計算機(jī)控制系統(tǒng)即可實現(xiàn)每個人都能駕駛的最普通的智能交通工具，在遵守交通法規(guī)的前提下，無人駕駛汽車也將成為未來的汽車發(fā)展趨勢。

總之隨著計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)等的迅速發(fā)展，汽車的智能化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化將會不可避免，汽車計算機(jī)控制與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將成為汽車工業(yè)發(fā)展的未來趨勢，未來汽車的各系統(tǒng)功能必將更加提高和完善。

參考文獻(xiàn)：

[1] 蔣宜.計算機(jī)控制技術(shù)在汽車上的應(yīng)用與發(fā)展[J].商用汽車雜志，2005（8）.

[2] 李小青.計算機(jī)控制系統(tǒng)在汽車上的應(yīng)用[J].微型機(jī)與應(yīng)用，2003（7）.

[3] 劉峰等. 計算機(jī)控制技術(shù)在汽車安全方面的應(yīng)用[J].技術(shù)經(jīng)濟(jì)，2007（9）.

[4] 張英.汽車計算機(jī)控制系統(tǒng)[J].佳木斯大學(xué)學(xué)報，2001（6）.

[5] 李磊，姬川.汽車計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)[J].科學(xué)時代，2009（1）.

[6] 郭青松.計算機(jī)控制系統(tǒng)在汽車檢測方面的應(yīng)用[J].科技信息， 2011（2）.

[7] 陳寶平.計算機(jī)控制系統(tǒng)在汽車性能測試方面的應(yīng)用[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2010（24）.

[8] 張健.淺談計算機(jī)控制系統(tǒng)在汽車行業(yè)的應(yīng)用[J].才智，2010（6）.

[9] http：//wenku.baidu.com/view/ce851bf1f61fb7360b4c6543.html.