張帥

【摘 要】本論文主要介紹了電子技術(shù)在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤方面的應(yīng)用及發(fā)展趨勢，指出電子技術(shù)已經(jīng)滲入到汽車的各個(gè)部分，汽車正朝著更加智能、安全、環(huán)保的方向發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】汽車；電子技術(shù)；應(yīng)用；發(fā)動(dòng)機(jī)；底盤

中圖分類號(hào)： U463.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）31-0052-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.31.024

【Abstract】This paper introduces electronic technology application in automobile engine， chassis， and pointed out that electronic technologies are fully penetrate into the cars engine and chassis parts， the car is moving in a more intelligent， safe， environmentally friendly direction.

【Key words】Cars； Electronics； Engines； Chassis

0 引言

在現(xiàn)代汽車上，電子技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，今天的汽車已經(jīng)進(jìn)入了電腦控制的時(shí)代。電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展為汽車技術(shù)性能的提高，經(jīng)濟(jì)性和舒適性的改善，乃至對(duì)減少汽車廢氣污染都創(chuàng)造了良好的條件。汽車電子化被認(rèn)為是汽車技術(shù)發(fā)展進(jìn)程中的一次革命，汽車電子化的程度被看作是衡量現(xiàn)代汽車水平的重要標(biāo)志，是用來開發(fā)新車型，改進(jìn)汽車性能最重要的技術(shù)措措施[1]。平均每輛車上電子裝置在整個(gè)汽車制造成本中所占的比例逐步提高。目前電子技術(shù)的已經(jīng)在汽車發(fā)動(dòng)、機(jī)底盤上面的到了廣泛應(yīng)用。

1 電子技術(shù)在發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用

1.1 缸內(nèi)直噴技術(shù)

缸內(nèi)直噴技術(shù)是由柴油發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展而來的一項(xiàng)技術(shù)，它將噴油器直接置于每個(gè)氣缸內(nèi)，通過一個(gè)由凸輪軸驅(qū)動(dòng)的高壓油泵可將油壓提高至100bar提供給噴油器，發(fā)動(dòng)機(jī)電腦根據(jù)各種信息控制各電磁噴油器在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)刻以一定方式噴出一定量的汽油，這種結(jié)構(gòu)可以有效改善發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放性。而傳統(tǒng)汽油機(jī)是將噴油器安裝在各個(gè)進(jìn)氣管末端，形成的混合氣容易受到進(jìn)氣流和進(jìn)氣門開閉的影響，因而使發(fā)動(dòng)的性能降低。缸內(nèi)直噴技術(shù)是解決這一問題有效措施，它代表了傳統(tǒng)燃油發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展方向。

該技術(shù)采用了兩種不同的燃燒方式：分層燃燒和均質(zhì)燃燒。分層燃燒是當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于低速及中小負(fù)荷時(shí)，進(jìn)氣量較小，此時(shí)利用活塞頭部做成的特殊形狀在接近壓縮終了時(shí)在火花塞附近形成渦流，此時(shí)噴油器噴出的少量汽油在渦流的作用下在火花塞附近形成較濃混合氣以利點(diǎn)燃，在其他區(qū)域形成很稀的混合氣，整個(gè)燃燒室內(nèi)可形成空燃比在25-50的稀混合氣。這種利用分層燃燒最終實(shí)現(xiàn)稀薄燃燒的方式可以有效改善燃油經(jīng)濟(jì)性和排放性。

均質(zhì)燃燒是當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于高速大負(fù)荷時(shí)，此時(shí)節(jié)氣門開度較大，沖進(jìn)的大量空氣將較多的汽油混合均勻，可以滿足高速大負(fù)荷時(shí)對(duì)混合氣的要求。發(fā)動(dòng)機(jī)電腦能夠始終根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工況噴出相應(yīng)的汽油以實(shí)現(xiàn)不同的燃燒方式[2]。

1.2 電子控制的冷卻系統(tǒng)

傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)采用的節(jié)溫器是由內(nèi)部石蠟感受冷卻水溫度的變化而產(chǎn)生熱脹冷縮來控制閥門的開閉，而電子節(jié)溫器由受發(fā)動(dòng)機(jī)電腦控制的電熱絲對(duì)石蠟加熱來控制節(jié)溫器閥門開度。

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度較低時(shí)，ECU控制節(jié)溫器關(guān)閉讓發(fā)動(dòng)機(jī)盡快進(jìn)入到正常工作溫度，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于中等負(fù)荷時(shí)，隨著溫度逐漸升高，ECU使節(jié)溫器閥門逐漸打開，直到溫度達(dá)到一定值時(shí)，使之完全打開以利散熱。此種方式使發(fā)動(dòng)機(jī)始終處于最佳溫度從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性和降低污染物的排放。

1.3 可變進(jìn)氣管技術(shù)

該系統(tǒng)使發(fā)動(dòng)機(jī)在不同負(fù)荷下，ECU通過控制真空電磁閥來控制動(dòng)力閥的開閉來改變進(jìn)氣流量，從而改變發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩與動(dòng)力。

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)小負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，ECU根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、水溫、空氣流量等信號(hào)使真空電磁閥打開，在真空作用下控制動(dòng)力閥關(guān)閉，氣流通道截面變小，發(fā)動(dòng)機(jī)處于小輸出轉(zhuǎn)矩與小功率狀態(tài)，發(fā)動(dòng)機(jī)處于大負(fù)荷工況時(shí)，ECU控制電磁閥使動(dòng)力閥打開，氣流通道截面變大，發(fā)動(dòng)機(jī)處于大輸出轉(zhuǎn)矩與大功率狀態(tài)[3]。

1.4 可變氣門升程和可變配氣相位技術(shù)

該技術(shù)常見的有兩種形式，一種以本田發(fā)動(dòng)機(jī)為代表（VTEC技術(shù)）的氣門可變升程技術(shù)，該發(fā)動(dòng)機(jī)在進(jìn)氣凸輪軸和對(duì)應(yīng)的搖臂上制有特殊結(jié)構(gòu)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于低速小負(fù)荷狀態(tài)下，在ECU控制下該特殊機(jī)構(gòu)用升程較小的凸輪驅(qū)動(dòng)氣門，使各缸以一進(jìn)兩排的狀態(tài)運(yùn)行使發(fā)動(dòng)機(jī)保持穩(wěn)定。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于高速大負(fù)荷工況，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU控制該特殊機(jī)構(gòu)用升程較大的凸輪驅(qū)動(dòng)進(jìn)氣門，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)各缸以雙進(jìn)雙排的方式工作，較大量的混合氣滿足了汽車對(duì)動(dòng)力性的要求。

另一種以豐田和大眾車廣泛采用的可變配氣相位技術(shù)（VVTI）為代表，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中ECU通過控制執(zhí)行器改變凸輪軸的相對(duì)位置，使凸輪軸相對(duì)于曲軸超前或滯后轉(zhuǎn)過一個(gè)角度實(shí)現(xiàn)進(jìn)氣門或者排氣門打開或者關(guān)閉持續(xù)時(shí)間延長，最終可以使各缸進(jìn)氣更充分，排氣更徹底，發(fā)動(dòng)機(jī)從而提高了功率和扭矩，降低了油耗和排放。

除以上控制裝置外，發(fā)動(dòng)機(jī)部分利用電子技術(shù)的還有：微機(jī)控制的點(diǎn)火系統(tǒng)、可變氣門控制技術(shù)、二次空氣噴射、發(fā)動(dòng)機(jī)增壓、怠速控制等。

2 電子技術(shù)在底盤上的應(yīng)用

2.1 主動(dòng)巡航系統(tǒng)（ACC）

該系統(tǒng)是在傳統(tǒng)巡航控制系統(tǒng)（CCS）基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，ACC系統(tǒng)不僅具備傳統(tǒng)巡航控制系統(tǒng)自動(dòng)控制車速的功能，同時(shí)還有設(shè)定與前方車輛距離的功能。當(dāng)車輛以設(shè)定車速在高速道路行駛時(shí)，裝有ACC系統(tǒng)的車輛依據(jù)車輛前部的車距傳感器（雷達(dá)）不斷掃描與前車的距離，如果檢測到與前方車輛距離小于設(shè)定車距，ACC系統(tǒng)通過與防抱死制動(dòng)系統(tǒng)和發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)，對(duì)車輛施加一定的制動(dòng)力并降低發(fā)動(dòng)機(jī)功率來實(shí)現(xiàn)減速，當(dāng)ACC系統(tǒng)電腦檢測到與前車距離繼續(xù)減少時(shí)將通過聲光報(bào)警的方式提醒駕駛員施加主動(dòng)制動(dòng)。當(dāng)與前車距離逐漸拉大達(dá)到安全距離以后，ACC系統(tǒng)電腦利用車速傳感器的信號(hào)逐漸恢復(fù)設(shè)定車速。

2.2 智能停車輔助系統(tǒng)

基于超聲波技術(shù)的智能駐車輔助系統(tǒng)可以在幾十秒秒內(nèi)自動(dòng)將車指引至停車位，使得在城市中的駕駛變得更安全、更舒適；司機(jī)通過一個(gè)單獨(dú)的按鍵激活該系統(tǒng)并以適當(dāng)?shù)乃俣妊亟诌呅旭?，再根?jù)汽車的長度對(duì)街道兩旁進(jìn)行觀察以尋找合適的停車位；一旦確定停車位，駕駛員就可以停止駕駛并將擋位撥到倒車檔，從而激活自動(dòng)指引系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤幫助司機(jī)經(jīng)過理想的路線倒著停車。在前后方超聲波停車輔助傳感器的協(xié)助下，該系統(tǒng)自動(dòng)完成停車空間的測量和方向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)。而駕駛員仍然要負(fù)責(zé)汽車自動(dòng)引導(dǎo)其自身至停車位的時(shí)侯加速和剎車。通過剎車或僅僅通過手動(dòng)操作方向盤就可以隨時(shí)停止該系統(tǒng)的工作。

2.3 雙離合自動(dòng)變速器

該技術(shù)最先應(yīng)用在大眾車型上，雙離合自動(dòng)變速器是在手動(dòng)變速器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的技術(shù)，它使得手動(dòng)變速器具備了自動(dòng)換擋的功能，而與手動(dòng)變速器所不同的是，雙離合自動(dòng)變速器的兩幅離合器與二根輸入軸相連，換擋和離合操作都是通過一集成電子和液壓元件的機(jī)械電子模塊來實(shí)現(xiàn)，此種模式下的換擋通常由擋位和離合執(zhí)行器實(shí)現(xiàn)。兩幅離合器各自與不同的輸入軸相連。離合器1通過實(shí)心軸與擋位1、3、5奇數(shù)檔相連，離合器2則通過空心軸與擋位2、4、6偶數(shù)檔和R擋相連。換擋時(shí)，若果所掛為1檔，此時(shí)2檔齒輪也為結(jié)合狀態(tài)，但由于一檔對(duì)應(yīng)離合器處于結(jié)合，而二檔離合器處于分離狀態(tài)，傳遞動(dòng)力為一檔動(dòng)力，隨后以當(dāng)離合器分離，與此同時(shí)二檔離合器逐漸結(jié)合，即可在無動(dòng)力中斷的情況下?lián)Q成二檔，該技術(shù)可以保證變速器在換擋時(shí)平順無頓挫感，同時(shí)提高汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性[4]。

2.4 電子機(jī)械式駐車制動(dòng)

該系統(tǒng)有離合器位置傳感器、Auto Hold開關(guān)、駐車制動(dòng)開關(guān)、ABS控制單元、電子機(jī)械式駐車制動(dòng)控制單元、左右后輪駐車制動(dòng)電機(jī)、報(bào)警燈等組成。該系統(tǒng)能使汽車在駐車時(shí)只需輕輕按下駐車按鈕即可，起步時(shí)可自動(dòng)解除駐車制動(dòng)，省去了車輛起步時(shí)手剎、加速踏板和離合器踏板的復(fù)雜配合，當(dāng)按下Auto Hold 開關(guān)時(shí)，只要汽車停下該系統(tǒng)即可自動(dòng)駐車停穩(wěn)，起步時(shí)可自動(dòng)解除。同時(shí)，當(dāng)按下Auto Hold開關(guān)后該系統(tǒng)還以用于動(dòng)態(tài)緊急制動(dòng)，提高制動(dòng)系統(tǒng)安全系。同時(shí)電子駐車制動(dòng)只有在點(diǎn)火開關(guān)打開情況下才可以被釋放（兒童保護(hù)功能），相對(duì)于傳統(tǒng)駐車制動(dòng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)有舒適與方便、節(jié)約車內(nèi)空間、簡化裝配過程、提高安全性、還可以進(jìn)行自診斷等優(yōu)點(diǎn)。

此外在底盤上的電控裝置還有電控懸架系統(tǒng)、ABS防抱死系統(tǒng)、ASR防滑轉(zhuǎn)系統(tǒng)、電控懸架系統(tǒng)、電子控制的動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、胎壓報(bào)警系統(tǒng)等。

3 結(jié)論

汽車經(jīng)過100多年的發(fā)展，發(fā)動(dòng)機(jī)和底盤方面在機(jī)械結(jié)構(gòu)方面已經(jīng)非常成熟，通過改進(jìn)機(jī)械結(jié)構(gòu)來提高汽車綜合性能已經(jīng)越來越困難，而電子技術(shù)在發(fā)動(dòng)機(jī)和底盤的大量應(yīng)用為改善汽車綜合性能開辟了道路。值得注意的是，隨著車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的發(fā)展與技術(shù)日漸成熟，以及線控技術(shù)在汽車上的廣泛應(yīng)用使得發(fā)動(dòng)機(jī)和底盤的聯(lián)系越發(fā)緊密，發(fā)動(dòng)機(jī)和底盤系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作，汽車的性能也更加得以優(yōu)化。

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