現代汽車控制系統研究

　　汽車業一個顯而易見的趨勢就是汽車制造商們不斷采用新的軟件系統將汽車的硬件系統聯系起來，以創造出更新的特性，從自防鎖剎車系統到現代的穩定性電子控制程序使現代汽車控制系統更加趨于完善和實用。
　　
　　一、自防鎖剎車系統的功用
　　
　　通過采用自防鎖剎車系統（ABS）的信息，可以提高懸架系統的性能。我們知道，ABS系統能夠測量出車輪速度并獨立控制各車輪制輪缸壓力。然而這個基礎系統做一些必要的改進，就可使電控懸架更有效地發揮作用。第一代的ABS輪速傳感器由磁鐵、線圈、齒輪及一個齒環構成。這種VR型（變磁阻）的傳感器依靠齒輪的齒形造成磁路的開閉來進行工作。磁路的開閉導致磁渦流的變化，并在傳感器的線圈中產生脈動的壓力。
　　由于采用了多個齒形和電子波形信號，傳感器的輸出為一個系列的脈沖。單位時間內傳感器一個嚴重的陷就在于其輸出的脈沖的電壓與齒形通過磁路的速度直接相關，因而車輪轉帶也與齒形通過磁路的速度直接相關。現在越來越多的所謂“主動”型的ABS傳感器都使用霍爾組件或使用由車輛電氣系統提供能源的限磁型傳感器。主動型傳感器的最大優點在于即使是在車輪轉速為零的情況下它也能夠提供精確的輪帶信號。控制系統軟件可以判斷出一個車輪與其它車輪轉帶可能產生差異的原因。
　　例如，一個嚴重充氣不足的車輪要比其它正常充分的車輪的直徑要小。在這種情況下，控制軟件能夠在系統不施加制動的情況下將四個車輪的轉帶信號進行對比并很容易地判斷出每轉比其它三個車輪產生脈沖數多的那個車輪所在。這個策略也可以用來制動工況下識別具有抱死傾向的車輪。在各種形式的主動型ABS傳感器中，Continental－Teves公司研制了一種安裝在車輪軸承中的傳感器。這種軸承的密封圈進行了電磁標識，除了可以發揮正常的密封作用外，還可以作為旋轉的脈沖發生器來使用。傳感器本身被還將夾在軸承中并成為車輪軸承總成的一個部件，而縣，主動型傳感器的體積上要比VR型傳感器小得多，因而可以像Continental－Teves公司那樣把傳感器封裝起來。在ABS基礎上新發展起來的一種系統是牽引控制系統（TCS）。
　　TCS能監測車輛的驅動輪轉帶高于其它車輪的情況，并通過減小節氣門開度（與駕駛員踩踏油門的動作幅度無關）或有選擇地在驅動輪施加制動力來減少相應車輪的滑轉。對某一驅動輪施加制動可以將車輛的驅動力矩傳遞到另一側的車輪，這與限滑差速器的工作原理很相似。不久之前，美國汽車工程協會（SAE）邀請了一些汽車工程師對一些這類系統進行了試驗。為了驗證TCS系統的作用，他們在地上鋪了一張很大的塑料面板并在上面灑上水和洗滌劑。在用沒有裝備TCS的車輛試驗時，當駕駛員踩下加速踏板后，發動機會發出常見的吼叫聲。當用裝備TCS的車輛試驗時則不會出現發動機狂吼或輪胎的滑轉尖叫聲。計算機會監測到打滑的車輪并將信息傳送給發動機動力管理系統，該系統則會減小發動機的動力輸出，然后ABS系統開始工作，向驅動輪施加制動力。于是兩個車輪均附著良好，汽車就會開出塑料面板。當然，汽車從塑料面板上一開走它就會像火箭一樣向前飛奔，駕駛員必須及時將腳下從加速踏板上面移開。
　　為了確保懸架系統的穩定性，還需要使用比TCS系統更多的傳感器和其它的零部件。例如：需要安裝能夠監測到影響駕駛員保持正確的行駛車道的作用力的傳感器。這類裝置包括一種能監測車輛橫擺狀況的傳感器。所謂橫擺其意即如此：試想一個你將一個銷子在中部位從頂部直插過一輛玩具汽車，當你推動玩具車的前端或后端時它就會繞著那銷子轉動。也許用不足轉向/過多轉向監測傳感器這個術語更貼切些。如果你的車輛的去控制，而且車輛后部因側滑而發生甩尾現象，橫擺傳感器會首先控測到。另外兩種傳感器也需要裝備。一種是轉向角傳感器，這種傳感器安裝在轉向管柱上，由一個線圈構成，用來探測駕駛員操控汽車的方位。另種是側向加速度傳感器，這種裝備能夠測量將車輛推向偏移駕駛方向的力。系統的主動部分包括一個叫做主動制動加力器的部件。這種裝置安裝有一個電磁閥，它能夠使計算機控制制動器以產生恰當的制動力。ABS系統可以確定對哪個車輪施加所需的制動。
　　
　　二、穩定性電子控制程序的作用
　　
　　國外某公司在它的MK20ABS系統的基礎上開發了汽車穩定性電子控制程序（ESP）。ESP能夠識別諸如駕駛員慌亂反應這樣的緊急駕駛工況并通過對單個車輪施加制動和干預發動機控制系統來保持車輛的穩定性。這個軟件能夠綜合理想轉向角、橫擺角度、側向力和輪速差異等信號，很快判別出汽車失去控制的時刻。然后不管駕駛員如何操作，對車輛施加制動還是加速，ESP開始發揮作用使汽車穩定下來，當這個系統運行時，由ABS和TCS在制動和加速的工況下控制車輪的滑移率，從而使汽車的前部和后部都能夠保持穩定。然后系統的橫擺控制部分使汽車保持其相對于垂直軸線（如前例中提出的玩具汽車的銷子）的穩定性。這個過程獨立于駕駛員的操縱行為，通過對單個車輪施加制動控制或控制發動機瞬時輸出扭矩來完成。目前已有多種ESP系統問世。可以確信，隨著計算機和軟件工程環境產品的成本的下降，這些系統的價格也會隨著下降。當人們看到這些穩定性控制系統時，它們與其它部件相比看起來并沒有太大的差別，這就是汽車服務商們的高明之處。而且更應該注意的是，雖然在進行汽車維修時不得不非常留意零部件的數目，因為這些系統因制造商、型號和年份不同而有所差異，你僅能夠提出出在一個功能模塊或裝配的不同，然而汽車的論斷系統會幫助你判斷出了什么故障，還會保證你正確地更換零件，從而使系統能夠正常運行。
　　（作者單位：嫩江縣道路運輸管理站）