电子技术在汽车发动机、底盘上的应用现状

张帅

【摘 要】本论文主要介绍了电子技术在汽车发动机、底盘方面的应用及发展趋势，指出电子技术已经渗入到汽车的各个部分，汽车正朝着更加智能、安全、环保的方向发展。

【关键词】汽车；电子技术；应用；发动机；底盘

中图分类号： U463.6 文献标识码： A 文章编号： 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

在现代汽车上，电子技术的应用越来越广泛，今天的汽车已经进入了电脑控制的时代。电子技术和计算机技术的发展为汽车技术性能的提高，经济性和舒适性的改善，乃至对减少汽车废气污染都創造了良好的条件。汽车电子化被认为是汽车技术发展进程中的一次革命，汽车电子化的程度被看作是衡量现代汽车水平的重要标志，是用来开发新车型，改进汽车性能最重要的技术措措施[1]。平均每辆车上电子装置在整个汽车制造成本中所占的比例逐步提高。目前电子技术的已经在汽车发动、机底盘上面的到了广泛应用。

1 电子技术在发动机上的应用

1.1 缸内直喷技术

缸内直喷技术是由柴油发动机发展而来的一项技术，它将喷油器直接置于每个气缸内，通过一个由凸轮轴驱动的高压油泵可将油压提高至100bar提供给喷油器，发动机电脑根据各种信息控制各电磁喷油器在恰当的时刻以一定方式喷出一定量的汽油，这种结构可以有效改善发动机的动力性、经济性和排放性。而传统汽油机是将喷油器安装在各个进气管末端，形成的混合气容易受到进气流和进气门开闭的影响，因而使发动的性能降低。缸内直喷技术是解决这一问题有效措施，它代表了传统燃油发动机的发展方向。

该技术采用了两种不同的燃烧方式：分层燃烧和均质燃烧。分层燃烧是当发动机处于低速及中小负荷时，进气量较小，此时利用活塞头部做成的特殊形状在接近压缩终了时在火花塞附近形成涡流，此时喷油器喷出的少量汽油在涡流的作用下在火花塞附近形成较浓混合气以利点燃，在其他区域形成很稀的混合气，整个燃烧室内可形成空燃比在25-50的稀混合气。这种利用分层燃烧最终实现稀薄燃烧的方式可以有效改善燃油经济性和排放性。

均质燃烧是当发动机处于高速大负荷时，此时节气门开度较大，冲进的大量空气将较多的汽油混合均匀，可以满足高速大负荷时对混合气的要求。发动机电脑能够始终根据发动机的工况喷出相应的汽油以实现不同的燃烧方式[2]。

1.2 电子控制的冷却系统

传统发动机采用的节温器是由内部石蜡感受冷却水温度的变化而产生热胀冷缩来控制阀门的开闭，而电子节温器由受发动机电脑控制的电热丝对石蜡加热来控制节温器阀门开度。

当发动机温度较低时，ECU控制节温器关闭让发动机尽快进入到正常工作温度，当发动机处于中等负荷时，随着温度逐渐升高，ECU使节温器阀门逐渐打开，直到温度达到一定值时，使之完全打开以利散热。此种方式使发动机始终处于最佳温度从而提高发动机的燃油经济性和降低污染物的排放。

1.3 可变进气管技术

该系统使发动机在不同负荷下，ECU通过控制真空电磁阀来控制动力阀的开闭来改变进气流量，从而改变发动机的输出转矩与动力。

当发动机小负荷运行时，ECU根据发动机转速、水温、空气流量等信号使真空电磁阀打开，在真空作用下控制动力阀关闭，气流通道截面变小，发动机处于小输出转矩与小功率状态，发动机处于大负荷工况时，ECU控制电磁阀使动力阀打开，气流通道截面变大，发动机处于大输出转矩与大功率状态[3]。

1.4 可变气门升程和可变配气相位技术

该技术常见的有两种形式，一种以本田发动机为代表（VTEC技术）的气门可变升程技术，该发动机在进气凸轮轴和对应的摇臂上制有特殊结构，当发动机处于低速小负荷状态下，在ECU控制下该特殊机构用升程较小的凸轮驱动气门，使各缸以一进两排的状态运行使发动机保持稳定。当发动机处于高速大负荷工况，发动机ECU控制该特殊机构用升程较大的凸轮驱动进气门，此时发动机各缸以双进双排的方式工作，较大量的混合气满足了汽车对动力性的要求。

另一种以丰田和大众车广泛采用的可变配气相位技术（VVTI）为代表，发动机运转中ECU通过控制执行器改变凸轮轴的相对位置，使凸轮轴相对于曲轴超前或滞后转过一个角度实现进气门或者排气门打开或者关闭持续时间延长，最终可以使各缸进气更充分，排气更彻底，发动机从而提高了功率和扭矩，降低了油耗和排放。

除以上控制装置外，发动机部分利用电子技术的还有：微机控制的点火系统、可变气门控制技术、二次空气喷射、发动机增压、怠速控制等。

2 电子技术在底盘上的应用

2.1 主动巡航系统（ACC）

该系统是在传统巡航控制系统（CCS）基础上发展起来的，ACC系统不仅具备传统巡航控制系统自动控制车速的功能，同时还有设定与前方车辆距离的功能。当车辆以设定车速在高速道路行驶时，装有ACC系统的车辆依据车辆前部的车距传感器（雷达）不断扫描与前车的距离，如果检测到与前方车辆距离小于设定车距，ACC系统通过与防抱死制动系统和发动机控制系统协调，对车辆施加一定的制动力并降低发动机功率来实现减速，当ACC系统电脑检测到与前车距离继续减少时将通过声光报警的方式提醒驾驶员施加主动制动。当与前车距离逐渐拉大达到安全距离以后，ACC系统电脑利用车速传感器的信号逐渐恢复设定车速。

2.2 智能停车辅助系统

基于超声波技术的智能驻车辅助系统可以在几十秒秒内自动将车指引至停车位，使得在城市中的驾驶变得更安全、更舒适；司机通过一个单独的按键激活该系统并以适当的速度沿街边行驶，再根据汽车的长度对街道两旁进行观察以寻找合适的停车位；一旦确定停车位，驾驶员就可以停止驾驶并将挡位拨到倒车档，从而激活自动指引系统，该系统能够自动转动方向盘帮助司机经过理想的路线倒着停车。在前后方超声波停车辅助传感器的协助下，该系统自动完成停车空间的测量和方向盘的转动。而驾驶员仍然要负责汽车自动引导其自身至停车位的时侯加速和刹车。通过刹车或仅仅通过手动操作方向盘就可以随时停止该系统的工作。

2.3 双离合自动变速器

该技术最先应用在大众车型上，双离合自动变速器是在手动变速器的基础上发展起来的技术，它使得手动变速器具备了自动换挡的功能，而与手动变速器所不同的是，双离合自动变速器的两幅离合器与二根输入轴相连，换挡和离合操作都是通过一集成电子和液压元件的机械电子模块来实现，此种模式下的换挡通常由挡位和离合执行器实现。两幅离合器各自与不同的输入轴相连。离合器1通过实心轴与挡位1、3、5奇数档相连，离合器2则通过空心轴与挡位2、4、6偶数档和R挡相连。换挡时，若果所挂为1档，此时2档齿轮也为结合状态，但由于一档对应离合器处于结合，而二档离合器处于分离状态，传递动力为一档动力，随后以当离合器分离，与此同时二档离合器逐渐结合，即可在无动力中断的情况下换成二档，该技术可以保证变速器在换挡时平顺无顿挫感，同时提高汽车的燃油经济性[4]。

2.4 电子机械式驻车制动

该系统有离合器位置传感器、Auto Hold开关、驻车制动开关、ABS控制单元、电子机械式驻车制动控制单元、左右后轮驻车制动电机、报警灯等组成。该系统能使汽车在驻车时只需轻轻按下驻车按钮即可，起步时可自动解除驻车制动，省去了车辆起步时手刹、加速踏板和离合器踏板的复杂配合，当按下Auto Hold 开关时，只要汽车停下该系统即可自动驻车停稳，起步时可自动解除。同时，当按下Auto Hold开关后该系统还以用于动态紧急制动，提高制动系统安全系。同时电子驻车制动只有在点火开关打开情况下才可以被释放（儿童保护功能），相对于传统驻车制动系统，该系统有舒适与方便、节约车内空间、简化装配过程、提高安全性、还可以进行自诊断等优点。

此外在底盘上的电控装置还有电控悬架系统、ABS防抱死系统、ASR防滑转系统、电控悬架系统、电子控制的动力转向系统、胎压报警系统等。

3 结论

汽车经过100多年的发展，发动机和底盘方面在机械结构方面已经非常成熟，通过改进机械结构来提高汽车综合性能已经越来越困难，而电子技术在发动机和底盘的大量应用为改善汽车综合性能开辟了道路。值得注意的是，随着车载网络系统的发展与技术日渐成熟，以及线控技术在汽车上的广泛应用使得发动机和底盘的联系越发紧密，发动机和底盘系统协调工作，汽车的性能也更加得以优化。

【参考文献】

[1]别辉，过学讯.现代电子技术在汽车上的全面应用[J].北京汽车2006（4）.

[2]王紹銧.汽油发动机电子控制技术跟踪[C].2008中国汽车工程学会年会论文集，2008.

[3]夏令伟.汽车电控发动机构造与维修[M].北京：人民交通出版社，2009.

[4]牛铭奎.双离合器式的自动变速器开发与研究[D].长春：吉林大学，2003.