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汽车电控技术


汽车汽油机电子控制技术发展趋势分析 发布时间:2009-02-02 10:48 文章来源:上海英恒电子有限公司 标 签: 核心提示:普通内燃机汽车经过 100 多年的发展,已逐步实现机电一体化和全面 应用现代高科技技术,达到很高的性能,在安全、环保、节能和低成本等方面均 取得重大进展。但是,随着全球汽车拥有量的急剧提高,汽车产业受到了能源日 益枯竭、油价不断上涨、全球变暖及与之相对应 普通内燃机汽车经过 100 多年的发展, 已逐步实现机电一体化和全面应用现代高 科技技术,达到很高的性能,在安全、环保、节能和低成本等方面均取得重大进 展。但是,随着全球汽车拥有量的急剧提高,汽车产业受到了能源日益枯竭、油 价不断上涨、全球变暖及与之相对应的二氧化碳排放的困扰。因此,对在满足发 动机排放要求的前提下改善发动机燃油经济性的要求越来越迫切。 由于汽油机的 燃油经济性比柴油机差, 所以降低汽油机的能耗已经成为汽车界当前必须要解决 的一个问题。 汽车产量持续增加引发系列问题 全球汽车总保有量将从目前的约 8 亿辆增加到 2020 年的 12 亿辆,21 世纪中叶, 将达 38 亿辆,其中,发展中国家汽车保有量将增长 15 倍以上。目前全球每年新 生产的各种汽车约 6400 万辆,按平均每辆车年消耗 10 到 15 桶石油及石油制品 计算,汽车的石油消耗量每年达 85 至 127 亿桶,约占世界石油产量的一半。石 油资源的开采每年达几十亿吨, 经过长期的现代化大规模开采,石油资源日渐枯 竭,按科学家预测,地球上的石油资源如果按目前的开采水平,仅仅可以维持 60 到 100 年左右。2007 年我国进口石油 1.9 亿吨,预计到 2020 年前后我国的石 油进口量有可能超过日本, 成为亚太地区第一大石油进口国。国务院发展研究中 心预测, 预计到 2010 年和 2020 年, 我国汽车消耗石油为 1.38 亿吨和 2.56 亿吨, 约占全国石油总消耗量的 43%和 67%。因此能源危机是我们必需面对的重要问 题。 汽车拥有量的增长带来了许多问题,如健康威胁、环境污染、气候变化、能源短 缺和交通拥挤等。 目前空气污染在城区已经成为非常严重的问题,汽车的有害物 排放对人类的生存环境形成了一种公害性的破坏,据资料显示,市区的大气污染 物 60%来自于汽车尾气。全球变暖、气候变化正在吸引人们更大的注意力,与之 相对应的二氧化碳排放将成为汽车制造商要解决的主要问题。2010 年左右,发 展中国家能源的供需平衡问题将会导致世界石油价格的波动,在保证环保的同 时,使用替代能源的汽车将成为汽车制造商开发的重点。 2008 年,欧盟要求轿车 CO2 排放达到 140 克/公里,对于汽油车,对应油耗将达 到 6 升/100 公里以下;2012 年,CO2 排放要求达到 120 克/公里。因此,降低油 耗、降低排放将是汽车行业目前急需解决的问题。 汽油机技术的发展趋势

由于汽油机的燃油经济性比柴油机差, 所以降低汽油机的能耗已经成为汽车界当 前必须要解决的一个问题。 具有理论空燃比的均质混合气的燃烧理论在火化点火 发动机上被广泛使用,它的最大优点是可以实用三效催化器来降低 CO、HC 和 NOx 等废气的排放。 不足之处是不能获得较高的燃油经济性,为了提高发动机 的热效率和降低废气排放, 燃烧技术在不断地发展。汽油机经历了由完全机械控 制的化油器供油为主到采用电控喷射、缸内直喷、电辅助增压和电动气门、可变 压缩比、 停缸等技术的变化, 汽油机发展的最终方案将采用综合汽油机和柴油机 优点的燃烧控制技术。 目前最有代表性的三大汽油机技术是: a. 汽油直喷技术。开发车用具有汽油机优点同时具有柴油机部分负荷高燃油经 济性优点的发动机是主要的研究目标。 汽油缸内直喷是提高汽油机燃油经济性的 重要手段,近些年来,以缸内直喷汽油机(Gasoliine Direct Injection, GDI) 为代表的新型混合气形成模式的研究和应用,极大地提高了汽油机的燃油经济 性。 以日本为代表的非均质直喷技术面临燃烧稳定性和后处理等问题,同时以欧 洲为代表的均质直喷技术正在兴起。
b. 3,智能可变气门正时技术(VVT-I) 为了使发动机获得最佳的空然比, 使发动机在不同转速能得到不同的燃油供应, 丰田的 智能可变气门正时技术相当又代表性。 VVT-i 系统由传感器、ECU 和凸轮轴液压控制阀、控制器等部分组成。ECU 储存了最佳 气门正时参数值,曲轴位置传感器、进气歧管空气压力传感器、节气门位置传感器、水温传 感器和凸轮轴位置传感器等反馈信息汇集到 ECU 并与预定参数值进行对比计算, 计算出修正 参数并发出指令到控制凸轮轴正时液压控制阀,控制阀根据 ECU 指令控制机油槽阀的位置, 也就是改变液压流量,把提前、滞后、保持不变等信号指令选择输送至 VVT-i 控制器的不 同油道上。

b. 电动气门与无凸轮发动机。 发动机可变气门正时技术(Variable Valve Timing, VVT)是针对在常规车用发动机中,因气门定时固定不变而导致发动机某些重要性 能在整个运行范围内不能很好的满足需要而提出的。VVT 技术在发动机运行工况 范围内提供最佳的配气正时, 较好地解决了高转速与低转速,大负荷与小负荷下 动力性与经济性的矛盾, 同时在一定程度在一定程度上改善了排放性能。随着环 境保护和人类可持续发展的要求,低能耗和低污染已成为汽车发动机的发展目 标。VVT 技术由于自身的优点,日益受到人们重视,尤其是当今电子技术的飞速 发展, 促进了 VVT 技术从研究阶段向实用阶段发展。电动气门具有与电控喷射同 等重要的意义,它将给发动机空气系统控制和循环过程管理带来一系列技术变 革,如取消节气门、可变压缩比、部分停缸等。

c. 燃烧方式的混合。传统的火花点火发动机的燃烧过程在火焰传播中,火焰前 锋的温度比未燃混合气高很多。 所以这种燃烧过程虽然混合气时均匀的,但是温 度分布仍是不均匀,局部的高温会导致在火焰经过的区域形成 NOx。柴油机的燃 烧过程是扩散型的,燃烧过程中燃烧速率由混合速率决定,点火在许多点发生, 这种类型的燃烧过程混合和燃烧都是不均匀的,NOx 在燃烧较稀的高温区产生, 固体微粒在燃料较浓的高温区产生。在均质充量压缩点燃(Homogeneous Charge Compression Ignition, HCCI)过程中,理论上是均匀的混合气和残余气体,在 整个混合气体中由压缩点燃,燃烧是自发的、均匀的并且没有火焰传播,这样可 以阻止 NOx 和微粒的形成。 这种汽油机均质与柴油机压燃混合的燃烧方式,以燃 料技术和控制技术为基础,综合汽油机和柴油机两种燃烧方式优点的均质压燃 HCCI 内燃机技术正在兴起。 英飞凌汽油机燃烧控制解决方案 混合气形成策略不同是气门口喷射 PFI(Port-fuel-injection PFI)发动机与 GDI 发动机的主要区别。PFI 发动机产品中喷嘴 20%装在缸盖上,在进气门的背面, 80%安装在进气歧管上靠近缸盖位置,在发动机起动时,会在进气门附近形成瞬 时的液态油膜, 这些燃油会在每次进气过程逐渐蒸发进入气缸燃烧。因此进气口 处的油膜如同电容, 具有积分的作用,发动机瞬时的供油量不能通过喷油器实现 精确控制。 由于部分蒸发现象导致油量控制延迟和计量偏差,冷机起动时由于燃 油蒸发困难, 使得实际供油量远大于需求空燃比的供油量,这样会导致冷起动时 发动机有 4 到 10 个循环的不稳定燃烧,显著提高发动机未燃 HC 的排放。如图所 示,GDI 发动机燃油直接喷射在气缸内,可以避免气门口燃油湿壁现象,实现燃 烧各阶段燃准确供油,因此能够实现更稀薄燃烧,并且降低缸与缸之间、循环与 循环之间的变动,冷起动首循环不需加浓控制,降低瞬态工况 HC 的排放。然而 GDI 发动机对燃油蒸发和混合物形成有更严格的要求,需要通过更高的喷油压力 提高燃油的雾化率, 同时需要更加复杂的控制策略,这对 GDI 发动机的电子控制 系统提出了更高的要求。

GDI 发动机控制系统原理图 英飞凌公司是全球领先的动力系统电控单元芯片级解决方案提供商,在博世、大 陆、 德尔福等公司的发动机电喷控制器中有广泛的应用,可以提供在动力系统电 控单元中从主控单片机、功率驱动、传感器、通讯、ASIC 等一系列完善的产品。 英飞凌公司可提供完备的 GDI 发动机控制系统解决方案 其中主控制芯片采用了 TriCore,它是一个 32 位的集成了微控制器、DSP 处理器 构架的超标量体系结构, 它拥有快速的中断响应,对于成本敏感的实时嵌入性系 统作了优化,是性价比非常好的下一代车用控制器,其主要特点如下: 1. 32 位高性能 CPU:集成了乘法加法运算器、浮点运算器、高性能片内外设总 线、位控制能力和灵活的电源管理; 2. 丰富的片内存储单元:1.5~2M 的 PFLASH、16K 的 SPRAM、56K 的 LDRAM、32K 的 DFLASH,此外,还有 TriCore 独有的 PCP 存储区; 3. 丰富的中断资源:256 级中断优先级、103 个中断节点请求、CPU 和 PCP 具有 独立的中断服务器; 4. 具有 PCP(peripheral control processor 外设处理器)功能:可以实现数据 传送、中断服务和基本运算等功能;

5. DMA:具有 8 独立的 DMA 通道、32bit 寻址,减轻了 CPU 的负担; 6. 通用时钟阵列 GPTA: 可以基于 GPTA 产生的并行高速 PWM,可以通过 MSC 来直 接管理功率驱动器件,不需要软件参与。 英飞凌公司在 GDI 发动机解决方案中还提供了高集成度智能功率驱动芯片: 1. 在电子节气门和 EGR(废气再循环)阀门控制中,提供了智能 H-Bridege 驱动 芯片 TLE8209,芯片集成了过流保护、故障诊断和 SPI 接口等功能; 2. 在直喷汽油机喷嘴驱动电路中提供了能够实现峰值/保持反馈控制的芯片 TLE6270; 3. 在 VVT 和电磁阀的驱动芯片中提供了具有英飞凌公司独有的微秒技术的高集 成度智能功率驱动片 FLEX 10/12 芯片,可以实现多端口的驱动和诊断功能; 4. 电源管理方面,提供了集成硬件看门狗、3 个 DC/DC 模块和多个传感器电源 的智能电源芯片 TLE7368; 5. 在通信方面提供了 CAN 接口芯片 TLE6251DS 和 LIN 接口芯片 TLE7259G。 本文小结 汽车产量持续的发展面临着许多问题, 降低燃油消耗量和二氧化碳排放将成为汽 车制造商要解决的主要问题。汽油机将采用缸内直喷、电辅助增压、电动气门、 可变压缩比、 停缸等技术, 并最终方案将采用综合汽油机和柴油机优点的燃烧控 制技术。 这对汽油机电子控制系统性能提出了更高的要求。英飞凌公司提供了完 备的 GDI 发动机控制系统解决方案,不仅提供高性能的 32 位处理芯片 TriCore, 还提供了高集成度智能功率驱动芯片和通信息片,以达到汽车制造未来的需求。

汽车本来是主要偏向于机械配合的一项技术,可就在近几十年随着电子技术的迅猛发展, 各行各业都开始提倡机电一体化。 汽车也不例外, 如今的汽车技工如果还停留在以前的纯经 验积累式修车, 那也只能证明他从事汽车行业的时间很久了而已。 如今的汽车上都是动辄数 百个电子元件, 数以捆计的汽车线路控制着汽车多个部门的协调工作, 汽车电子技术已经全 面覆盖汽车行业。如今的汽车先进的技术都于电子技术挂钩:电喷发动机,电动车窗,电动 座椅, 电控车身稳定系统, 电子显示屏, 电控悬架等等。 而如今的汽车都配备了一个电脑—ECU 来调节整个汽车的运行, 汽车电子技术已经成了汽车技术进步的最大源泉。 国外专家预测未 来 3-5 年内汽车上装用的电子装置成本将占汽车整车成本的 25%以上,汽车将由单纯的机械 产品向高级的机电一体化产品方向发展,成为所谓的“电子汽车”。 当然汽车并不是以前跟电路豪无关系,归结起来,早期的汽车电路主要是能量的转换, 如今的电子技术主要在于汽车整体的控制。 点火系统 回顾一下汽车上最早的电路非汽油机的点火系统莫属。 要点燃汽缸里的汽油, 就必须不 停的产生火花, 于是那时侯的科学家利用了电磁感应原理在汽车内用线圈制造了一个小型变 压器使火花塞瞬间能产生极高的电压而点火。这项技术在现代的汽车上依然通用! 起动系统 另外一项早期的汽车与电路相关的非起动机莫属, 早期的汽车都是用手摇式起动 (就像 如今的部分拖拉机),但手摇式对于女性很不方便。于是就又了起动机的发明,据传,起动 机的发明是由于一起事故的发生。一位英国绅士帮一位半路熄火的凯迪拉克姑娘起动汽车 时,起动杆反打导致这位绅士死亡,而这位绅士正是当时通用老总的好朋友,于是一场技术 攻坚战在老总的下令下开始展开, 起动机通过电能转化为推动飞轮旋转的机械能的工作形式 也确立了下来。 如今的起动机依然是这样的工作原理, 只是做工和耐久度上更加完善了而已。 在很长的一段时间内, 汽车上的电子技术也仅仅局限于电机带动的工作方面, 可以说很 长一段时间内, 汽车仅仅是一个带了几个电路的“纯”机械怪兽而已。 但随着科学家对电子 技术的突破发展,汽车电子技术也迎来了春天。 汽车电子技术在发动机上的应用: 1.电子控制喷油装置 (EFI) 在现代汽车上, 机械式或机电混合式燃油喷射系统已趋于淘汰, 电控燃油喷射装置因其 性能优越而得到了日益普及。 电子喷油装置可以自动地保证发动机始终工作在最佳状态, 使 其在输出一定功率的条件下最大限度地节油和净化空气。 经过实验并修正得到发动机最佳工 况时的供油控制规律、 事先把这些客观规律编成程序存在微机的存储器中, 当发动机工作时,

根据各传感器测得的空气流量、 排气管中含氧量、 进气温度、 发动机转速及工作温度等参数, 按预先编好的运算程序进行运算、 然后和内存中的最佳工况的参数进行比较和判断再调整供 油量。 这样就能够使发动机一直处于最优工作条件下运行, 从而使发动机的综合性能得到提 高。 2.电子点火装置(ESA) 它由微机、传感器及其接口、执行机构等几部分构成。该装置可根据传感器送来的发动 机各种参数进行运算、 判断, 然后进行点火时刻的调节, 这样可以节约燃料, 减少空气污染。 此外,新型发动机电子控制装置还有自适应控制、智能控制及自诊断操作等。一般认为,发 动机电子控制装置的节能效果在 15%以上,而效果更明显的则是在环境保护方面。 除此之外, 在发动机部分利用电子技术的内容还有: 废气再循环 (EGR) 怠速控制 、 (ISC) 、 电动油泵、发电机输出、冷却风扇、发动机排量、节气门正时、二次空气喷射、发动机增压、 油汽蒸发及系统自我诊断功能等,它们在不同的车型上都或多或少地被应用。 3,智能可变气门正时技术(VVT-I) 为了使发动机获得最佳的空然比, 使发动机在不同转速能得到不同的燃油供应, 丰田的 智能可变气门正时技术相当又代表性。 VVT-i 系统由传感器、ECU 和凸轮轴液压控制阀、控制器等部分组成。ECU 储存了最佳 气门正时参数值,曲轴位置传感器、进气歧管空气压力传感器、节气门位置传感器、水温传 感器和凸轮轴位置传感器等反馈信息汇集到 ECU 并与预定参数值进行对比计算, 计算出修正 参数并发出指令到控制凸轮轴正时液压控制阀,控制阀根据 ECU 指令控制机油槽阀的位置, 也就是改变液压流量,把提前、滞后、保持不变等信号指令选择输送至 VVT-i 控制器的不 同油道上。 电子技术在底盘上的应用: 1.电控自动变速器(ECT) ECT 可以根据发动机的载荷、 转速、 车速、 制动器工作状态及驾驶员所控制的各种参数, 经过计算机的计算、判断后自动地改变变速杆的位置,从而实现变速器换挡的最佳控制,即 可得到最佳挡位和最佳换挡时间。它的优点是加速性能好、灵敏度高、能准确地反映行驶负 荷和道路条件等。传动系统的电子控制装置,能自动适应瞬时工况变化,保持发动机以尽可 能低的转速工作。 电子气动换挡装置是利用电子装置取代机械换挡杆及其与变速机构间的连 接,并通过电磁阀及气动伺服阀汽缸来执行。它不仅能明显地简化汽车操纵,而且能实现最 佳的行驶动力性和安全性。 2.防抱死制动系统(ABS) 该系统是一种开发时间最长、 推广应用最为迅速的重要的安全性部件。 它通过控制防止 汽车制动时车轮的抱死来保证车轮与地面达到最佳滑动率(15-20%),从而使汽车在各种路

面上制动时, 车轮与地面都能达到纵向的峰值附着系数和较大的侧向附着系数, 以保证车辆 制动时不发生抱死拖滑、失去转向能力等不安全的工况,提高汽车的操纵稳定性和安全性, 减小制动距离。驱动防滑系统(ASR)也叫做牵引力控制系统(TCS 或 TRC),是 ABS 的完善 和补充,它可以防止起动和加速时的驱动轮打滑,既有助于提高汽车加速时的牵引性能,又 能改善其操作稳定性。 3.电子转向助力系统(EPS) 电子转向助力系统是用一部直流电机代替传统的液压助力缸、 用蓄电池和电动机提供动 力。这种微机控制的转向助力系统和传统的液压助力系统比起来具有部件少、体积小、重量 轻的特点,最优化的转向作用力、转向回正特性,提高了汽车的转向能力和转向响应特性, 增加了汽车低速时的机动性以及调整行驶时的稳定性。 4.适时调节的自适应悬挂系统 自适应悬挂系统能根据悬挂装置的瞬时负荷, 自动地适时调节悬架弹簧的刚度和减震器 的阻尼特性,以适应当时的负荷,保持悬挂的既定高度。这样就能够极大地改进车辆行驶的 稳定性、操纵性和乘坐的舒适性。 5.定速巡行自动控制系统(CCS) 在高速长途行驶时, 可采用常速巡行自动控制系统, 恒速行驶装置将根据行车阻力自动 调整节气门开度,驾驶员不必经常踏油门以调整车速。若遇爬坡,车速有下降趋势,微机控 制系统则自动加大节气门开度;在下坡时,又自动关小节气门开度,以调节发动机功率达到 一定的转速。当驾驶员换低速挡或制动时,这种控制系统则会自动断开。 随着世界各大汽车产家对汽车安全问题的高度重视, 安全气囊系统、 行驶动力学调节系 统(FDR 或 VDC)、防撞系统、安全带控制、照相控制等方面已大量采用了电子新技术。 汽车电子技术发展趋势 当前,汽车电子技术进入了优化人-汽车-环境的整体关系的阶段,它向着超微型磁体、 超高效电机以及集成电路的微型化方向发展, 并为汽车上的集中控制提供了基础 (例如制动、 转向和悬架的集中控制以及发动机和变速器的集中控制) 汽车电子技术成就汽车工业的未 。 来,未来汽车电子技术应在以下几方面进行突破。 1.传感器技术 由于汽车电子控制系统的多样化,使其所需要的传感器种类和数量不断增加。为此,研 制新型、高精度、高可靠性和低成本的传感器是十分必要的。未来的智能化集成传感器,不 仅要能提供用于模拟和处理的信号,而且还能对信号作放大和处理。同时,它还能自动进行 时漂、温漂和非线性的自校正,具有较强的抵抗外部电磁干扰的能力,保证传感器信号的质 量不受影响,即使在特别严酷的使用条件下仍能保持较高的精度。它还具有结构紧凑、安装 方便的优点,从而免受机械特性的影响。

2.微处理机技术 微处理机的出现给汽车仪表带来了革命性的变化,世界汽车工业的微处理机用量激增, 由从前单一的仪器逐步发展为多用途、 智能化仪表, 不但可以很精确地把汽车上所有的待测 量都检测出来,分别显示和打印需要的结果,而且还有运算、判断、预测和引导等功能。如 可监视汽车各大部件的工作情况,还可以对蓄电池电压、轮胎气压、车速等检测量的高低限 量进行报警。微处理机将更广泛地应用于安全、环保、发动机、传动系、速度控制和故障诊 断中。 3.软件新技术应用 随着汽车电子技术应用的增加, 对有关控制软件的需求也将会增加, 并可能要求进一步 计算机联网。因此,要求使用多种软件,并开发出通用的高水平语言,以满足多种硬件的要 求。轿车上多通道传输网络将大大地依赖于软件,软件总数的增加及其功能的提高,将能够 使计算机能完成越来越复杂的任务。 4.智能汽车及智能交通系统(ITS)的研究及应用 汽车智能化相关的技术问题已受到汽车制造商们的高度重视。 其主要技术中“自动驾驶 仪”的构想必将依赖于电子技术实现。智能交通系统(ITS)的开发将与电子、卫星定位等 多个交叉学科相结合, 它能根据驾驶员提供的目标资料, 向驾驶员提供距离最短而且能绕开 车辆密度相对集中处的最佳行驶路线。它装有电子地图,可以显示出前方道路、并采用卫星 导航。从全球定位卫星获取沿途天气、车流量、交通事故、交通堵塞等各种情况,自动筛选 出最佳行车路线。未来的某天,路上行驶的都会是由计算机控制的智能汽车。 5.多通道传输技术 多通道传输技术由试验室将逐步进入实用阶段。 采用这种技术后, 使各个数据线成为一 个网络,以便分离汽车中心计算机的信息。微处理机可通过网络接收其它单元的信号。传感 器和执行机构之间要有一个新式接口,以便与多通道传输系统相联系。 6.数据传输载体方面的电子新技术应用 汽车电子技术未来将实现整车控制系统。 这一系统要求有一个庞大而复杂的信息交换与 控制系统,车用计算机的容量要求更大,计算速度则要求更高。由于汽车用计算机控制系统 的数量日益增多, 采用高速数据传输网络日益显得必要。 光导纤维可为此传输网络提供传输 介质,以解决电子控制系统防电磁干扰的问题。 7.汽车车载电子网络 随着电控器件在汽车上越来越多的应用,车载电子设备间的数据通信变得越来越重要。 以分布式控制系统为基础构造汽车车载电子网络系统是很有必要的。大量数据的快速交换、 高可靠性及价廉是对汽车电子网络系统的要求。在该系统中,各从处理机独立运行,控制改

善汽车某一方面的性能。 同时在其它处理机需要时提供数据服务。 主处理机收集整理各从处 理机的数据,并生成车况显示。通信控制器保证数据的正常流动。 总结: 汽车电子技术的发展及其大规模地应用是从 20 世纪 70 年代末开始的,从 20 世纪 70 年代到 80 年代,大致经历了 3 个发展阶段。 第一个发展阶段为 1971 年以前,开始生产技术起点较低的交流发电机、电压调节器、电子 闪光器、电子喇叭、间歇刮水装置、汽车收音机、电子点火装置和数字钟等。 第二个发展阶段为 1974~1982 年, 以集成电路和 16 位以下的微处理器在汽车上的应用为标 志。主要包括电子燃油喷射、自动门锁、程控驾驶、高速警告系统、自动灯光系统、自动除 霜控制、防抱死系统、车辆导向、撞车预警传感器、电子正时、电子变速器、闭环排气控制、 自动巡航控制、防盗系统、实车故障诊断等电子产品。这期间最具代表性的是电子汽油喷射 技术的发展和防抱死(ABS)技术的成熟,使汽车的主要机械功能用电子技术来控制。但是, 在此阶段机械与电器的联接并不十分理想。 第三个发展阶段为 1982~1990 年,微电脑在汽车上的应用日趋可靠和成熟,并向智能化方 向发展。开发的产品有胎压控制、数字式油压计、防睡器、牵引力控制、全轮转向控制、直 视仪表板、声音合成与识别器、电子负荷调节器、电子道路监视器、蜂窝式电话、可热式挡 风玻璃、倒车示警、高速限制器、自动后视镜系统、道路状况指示器、电子冷却控制和寄生 功率控制等。 从 2005 年开始,可以说进入了汽车电子技术的第四个发展阶段。微波系统、多路传输系统、 ASKS-32 位微处理器、数字信号处理方式的应用,使通讯与导向协调系统、自动防撞系统、 动力最优化系统、自动驾驶与电子地图技术得到发展,特别是智能化汽车的出现。当然目前 第三代技术有些我们都还没办法实现。 汽车电子化是现代汽车发展的重要标志。 从现代汽车上所使用的电子设备的价格比例看, 欧 美汽车上所用的电子设备的价格已占到整车价格的 15%~20%,而我国生产的汽车,目前所 用的电子设备的价格只占到整车价格的 2.5%。从世界汽车电子市场的销售来看,1991 年, 每辆汽车平均消耗电子产品的费用只占到整车的 10%,1998 年则接近 15%,而 2003 年已经 提高到 20%,某些车型则更高。现代汽车电子技术的应用不仅提高了汽车的动力性、经济性 和安全性,改善了汽车行驶的稳定性和舒适性,推动了汽车产业的发展,而且还为电子产品 开拓了更加广阔的市场, 从而推动了电子产业的发展。 作为汽车产业和电子产业结合的产物, 汽车电子产业的发展已经驶上了快车道。

(八)其他电控系统 1.进气涡流电控系统进气涡流可以促进汽油蒸发以及与空气的均匀混合,提高燃烧效 率。 电控进气涡流在某些轿车(特别是采用稀燃技术的轿车)上应用较多。 其结构是在进气口 附近增设一涡流控制阀,通过 ECU 采集转速、节气门开度、冷却水温等信号,并加以处理后 控制其旋转角度,引导气流偏转产生涡流,调节涡流比,实现涡流控制。 2.可变进气控制系统可变进气控制系统是从增加进气量、 提高进气效率的角度出发来改 善发动机动力性能的,该系统有两种类型:一种是可变流通面积控制方式,它通过 ECU 控制 安装在进气管道中的控制阀的旋转角度来改变其进气流通截面, 满足不同工况对进气量的需 求; 另一种是可变流通长度控制方式, ECU 控制进气管道中的控制阀来调整进气管的长度。 由 实践证明,可变进气控制系统可增强发动机动力性和经济性。 3.进气温度预热控制系统进气温度预热控制系统通过调节低温起动时的进气温度来促 进汽油蒸发,改善排放性能。预热方式主要有排气管预热、水温预热和正温度元件(PTC)预 热 3 种型式。 4.燃油蒸发电控系统燃油蒸发电控系统用来降低燃油箱中汽油蒸气排向大气所造成的 污染。目前,活性炭罐蒸发电控装置得到了广泛应用。停车期间,利用活性炭罐吸收汽油蒸 气,防止向大气扩散;发动机运行后,ECU 控制活性炭罐与进气管之间的导通,利用进气真 空度将活性炭罐中吸附的汽油蒸气吸入进气管,这样可有效防止汽油蒸气的外逸,降低 HC 的排放污染。。 5.曲轴箱强制通风电控系统曲轴箱强制通风电控系统的目的是将气缸中经活塞环间隙 渗入曲轴箱内的气体再次循环进入进气管中,以减少该部分气体直接排向大气造成的污染。 现代电控系统中,由 ECU 根据节气门位置信号、转速信号等控制强制通风阀,从而实现曲轴 箱内气体与进气管之间的导通,再利用曲轴箱内气体。 6.二次空气喷射系统二次空气喷射作为早期控制污染物排放的措施之一, 目前与催化转 换器配合使用。它同样由 ECU 控制二次空气喷射气道的导通,将空气引入催化转换器中,实 现对 NOx、CO、HC 的转变。在将空气引入排气管的方式中,除了空气泵控制外,还可用排气 脉冲波来实现。另外,随着研究的进一步深入,又出现了许多新技术。如停缸控制,它可根 据负荷的不同要求,停止部分气缸的燃油供给与点火控制,减少浪费,提高发动机效率;再 如加速踏板电控系统,可避免机械式加速踏板因为磨损而产生的误差,增加控制精度。

创新铸就经典 深解新 307 的 CMS 技术
http://www.sina.com.cn 2006 年 07 月 05 日 02:45 AQ 汽车生活

新东风标致 307 侧面图片

2006 年 5 月 16 日采用全新 CMS 技术的新东风标致 307 全系列车型正式投放中国市场。 标致品牌始终将消费者需要的产品利益作为自己的不懈追求, 将其精华体现于“活力、 美感、 可靠、创新”的品牌价值中。标致品牌在其全系列产品中追求从内到外的完美协控、简洁操 作和对消费者无微不致的关怀。而创新是正是推动标致品牌发展的原动力。 创新究竟在什么地方?很多人可能并不了解, 因为从外观上看, 307 与老款并没有太 新 多区别,不过传新确实的确存在的,是由外而内,再由内而外表现出来的 2006 年的新东风标致 307,它以绚丽外表、澎湃动力和周密的安全考虑,特别是源自先 进科技的卓越品质赢得消费者青睐,完美展现出标致的品牌价值。科技含量体现在 Tiptronic 手自一体变速箱、自动感应式大灯、自动雨刮、电子防眩目内后视镜、GEP 电控 助力泵和智能保养提示等等。 CMS 技术的运用使这一切成为可能。作为在全线车系上使用的电气结构,现已全新升级 的标致 CMS 技术令新东风标致 307 实现自我跨越,为消费者带来更多的实用创新。事实上, 现在对 CMS 技术的升级已经使 307 核心发生了质的变化, 今天, 呈现在大家面前就是脱胎换 骨的新东风标致 307。 什么是 CMS 技术?CMS 技术能够起到什么作用? 用一句话概括,CMS 可以称为汽车智能多路协控技术。今天,随着科学进步,一方面是 新技术、新产品的涌现极大方便了人们的日常生活,另一方面,消费者的期待和需求也日益 繁多。

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比如,一幢房屋间不仅需要有照明和空调系统,还需要对各个房间的灯光、温度和电器 等独立进行控制。以前可能需要十几个单独的控制器,现在,可以用一个集中控制器解决所 有的问题,就像酒店房间里的中控台一样。卧室最适宜的温度可能是 25 摄氏度,但贮藏葡 萄酒的地窖里,就不能超过 10 度。一种温度适应不了各个地方,我们希望根据需要独立进 行调节。 人们通常将汽车比作第二居所,那么在家里得到满足的需求,比如舒适性,独立控制的 空调等等, 我们希望能够在汽车上实现。 这越来越多的控制系统和越来越多的连线以及连接 器, 其结果必然是现代汽车内的线路臃肿庞杂到无法控制的地步, 系统的可靠性也越来越让 人担忧。

新东风标致 307 内饰图片

所有这些都需要能够集成车内独立的部件, 在精简线束的基础上实现整个汽车电子系统 的数据融合。为此标致为此开发出 CMS 技术。 以前汽车指令传输的传统解决方法,采用并行方式一条特定的线传输一个特定的命令。 这就意味着:有 N 个指令就需要 N 条线路。多路传输用的是串行方式,在这种方式下,所有 的指令都从 1 条线路来进行调控。 多路传输技术最早在航空航天领域得到应用。 因为飞机上传递信息的设备更多, 信息量 更大,大家设想一台空客飞机上的电子设备和信息传输量,包括空客、战斗机、甚至运载火 箭上现在都采用多路传输数据总线, 来减少电缆数量和信息传递差错, 既减轻重量又提高了 可靠性。

新东风标致 307 中控台图片

标致正是将多路传输数据总线技术创新地应用到汽车领域,在此基础上研发出更智能、 协控能力更强的汽车 CMS 技术。CMS 技术的核心思想就是不断提升中央控制电脑软、硬件功 能,提升汽车的智能化水平,实现各功能块之间的协同;将先进的传输协议应用到汽车,提 高其传输的可靠性及速率; 将最先进的发动机技术及其他总成技术协控加以利用, 并将各系 统在更快、更可靠的网络传输的支持下,在不断优化中央控制软、硬件的指挥下实现整车更 安全可靠、更智能舒适、更节能环保。让汽车能全方位不断满足驾乘需求,并让汽车用起来 协调、更简捷、更舒适。 在采用 CMS 技术的标致汽车上, 信息由总线发出在这个信息通道上汇聚。 中央控制电脑 根据传递信息的重要性进行区分,实现“智能”和“协控”。

新东风标致 307 侧面图片

CMS 带来的好处 CMS 技术的优点不胜枚举:缩短线路长度,减少连接器数量,突破增加功能必然导致线 路更加复杂的局限。更重要的是,信息集中传输使整车各总成、部件之间形成达到前所未有 的协调。CMS 技术是一个开放兼容的平台上研发,这意味着将来我们会向消费者提供更多有 价值的功能。 标致 CMS 技术还使用差分电压传输和安全模式有效提高传输可靠性。首先,信息在 CMS 系统中在差分线对中传输, 在受到干扰或任何一根线缆出现短路的情况下, 系统会自动进行 判断, 根据剩余一根电缆的差分电压输出正确信号。 技术还提供安全操作模式以备万一, CMS 即便是两根线束均不连通, 汽车的电气系统还能在安全模式下继续完成基本功能, 其安全保 证可见一斑。 CMS 技术带来的变革同样体现在整车机械性能上,强者更强,新东风标致 307 为客户带 来超乎寻常的动力输出和操控表现。新 307 的数据传输速度达到 500Kb/秒,较以往快至少 两倍。同时,CMS 技术可以同时双向、交互的传输与控制车内信息与设备,全车的各个系统 工作更协调、控制更精准。新东风标致 307 配备的 2.0L 发动机性能尤其优越。数字,最有 说服力的还是数字。新东风标致 307 现在轻松跨入百公里加速的 10 秒俱乐部,达到惊人的 9.1 秒,足足提升了 2.4 秒!同级别车少有对手。同样是 2.0L 发动机,新 307 采用了 PSA 集团全新换代的高性能汽油发动机, 首先,发动机的进气部位增加了 CVTS 连续可变气门正时系统,CVTS 根据发动机的转速 和载荷,连续控制发动机进气凸轮轴的相位变化,改善进气效率, 使汽油燃烧更充分,优化 发动机的动力输出,即使在低转速下运行时也可提供丰沛的驱动力。

其次新 307 创新的 LITENS 机构设计,通过改善驱动齿轮的工作曲线,消除正时侧因曲 轴瞬间加速产生的振动,进而达到抗振和降噪效果,使发动机工作更平顺、寿命更长。带热 交换器的机油滤清系统的引入也是发动机一个令人激动的改进之处。 据技术人员讲解, 冷车 启动时,为提高油温冷态摩擦功造成约 10%的超额消耗。工程师们在发动机管路上安装了水 /油热交换器,在冷车启动时快速提升机油温度以到达理想状态,而在发动机大负荷运转时 提供充裕的冷却效果。 再次,还是拜托 CMS 技术的协调之功,电子节气门根据发动机负荷精确控制开启角度, 使进气、喷油、点火等环节的配合更加精确,提高发动机功率,改善了扭矩范围。 CMS 技术保证发动机与自动变速箱的最佳运行匹配,CMS 的提升同时带来自动变速箱控 制系统的全新适配, 确保车辆的动力系统及传动系统更适合中国复杂的交通路况。 新的变速 箱软件具有更迅捷的加速性能, 更精准地把握换档时机, 通过对驾驶习惯的“学习”优化智 能换档曲线,使换档动作更加平顺。 值得一提的是,在 CMS 技术的协调下,功率和扭矩输出有显著提高。CMS 技术正是在提 升发动机动力的同时又降低了油耗,实现了鱼和熊掌兼得的效果! 新东风标致 307 的 2.0 升发动机 60km/h 等速油耗为 5.6L/100km,达到同级车中领先水平,功率增加了 9.1%,油耗 降低约 3.5%。清洁能源方面还可使用符合国家标准的车用乙醇汽油, 长期以来,标致一直追求车辆、人与环境的和谐关系,使用 CMS 技术的新东风标致 307 是标致最新科技的智慧结晶, 更“智能”的系统使新 307 更可靠, 倾听驾驶者个性化需求的 结果是使新 307 更舒适。 东风标致 307 今天已经实现的功能正是标致汽车人车互动理念在前 沿研发领域的完美体现,在不远的将来还会诞生更多对消费者更有价值的功能。 风采依然的优雅外形、 全面智能化的个性配置、 更加流畅充沛的动力性能, 凭借 CMS(智 能多路协控)技术以人为本的设计理念,新东风标致 307 所带来的是从“驾驶”到“驾驭” 的真实体验。


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