電子控制技術(shù)在車輛工程中的應(yīng)用

石江華

（中國(guó)石油化工股份有限公司江漢油田分公司采油氣工程技術(shù)服務(wù)中心生產(chǎn)準(zhǔn)備大隊(duì)，湖北潛江 433123）

0 引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，汽車已經(jīng)成為人們?nèi)粘３鲂兄胁豢苫蛉钡闹匾d體，車輛工程發(fā)展規(guī)模不斷擴(kuò)大，電子控制技術(shù)的應(yīng)用也逐漸廣泛且得到跨越式升級(jí)，其在汽車內(nèi)部的通信系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、底盤等構(gòu)件當(dāng)中均有滲透，能夠?yàn)槠囆袠I(yè)發(fā)展增添強(qiáng)勁推動(dòng)力，促進(jìn)車輛智能化與自動(dòng)化水平的提升[1]。因此，針對(duì)電子控制技術(shù)在車輛工程中的應(yīng)用展開分析，有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 電子控制技術(shù)概述

1.1 電子控制技術(shù)種類

結(jié)合電子控制技術(shù)的控制參數(shù)，可將其劃分為開環(huán)控制系統(tǒng)與閉環(huán)控制系統(tǒng)。

（1）開環(huán)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)系統(tǒng)展開處理和運(yùn)行，同時(shí)在控制中會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的數(shù)據(jù)參數(shù)，與被控制系統(tǒng)并無直接關(guān)聯(lián)，后續(xù)也無需做相應(yīng)的處理與反饋。開環(huán)控制系統(tǒng)在電子控制系統(tǒng)中有著重要地位，對(duì)重要信息的處理均需要用到開環(huán)控制系統(tǒng)的功能[2]。

（2）閉環(huán)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要是利用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)展開處理與運(yùn)行后所得數(shù)據(jù)參數(shù)，再次按照規(guī)定去做閉環(huán)管理及反饋，而做好參數(shù)反饋與傳輸之后，可明顯提高數(shù)據(jù)傳輸安全性。相較于開環(huán)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)復(fù)雜程度更高，對(duì)人員專業(yè)要求也更高，特別是抗干擾能力層面，需要保證電子控制系統(tǒng)運(yùn)用穩(wěn)定。

1.2 電子控制技術(shù)控制過程

首先，數(shù)據(jù)采集。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集是電子控制技術(shù)完成控制的關(guān)鍵基礎(chǔ)，所以在電子控制技術(shù)應(yīng)用前要進(jìn)行大量數(shù)據(jù)采集、處理工作，此時(shí)需要發(fā)揮計(jì)算機(jī)優(yōu)勢(shì)，在短時(shí)間內(nèi)完成大量數(shù)據(jù)的匯總分析，并且將數(shù)據(jù)輸入做好識(shí)別；其次，控制決策。針對(duì)前期采集的數(shù)據(jù)信息，利用電子控制技術(shù)去實(shí)現(xiàn)批量操作，對(duì)經(jīng)過處理的部件數(shù)據(jù)作進(jìn)一步應(yīng)用；最后，實(shí)時(shí)控制。在數(shù)據(jù)傳輸過程中，數(shù)據(jù)處理完畢便會(huì)發(fā)送至處理中心，結(jié)合自身操作系統(tǒng)去實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)化控制。

2 車輛工程電子控制技術(shù)的類型

電子控制技術(shù)在車輛工程中的應(yīng)用，最為基礎(chǔ)的技術(shù)控制類型主要有以下4 種。

2.1 車身控制技術(shù)

該技術(shù)形式的最大優(yōu)點(diǎn)是能夠保證汽車行駛過程中安全性、穩(wěn)定性及便捷性達(dá)到最佳狀態(tài)，并且在驅(qū)動(dòng)優(yōu)化作用下可大大提高汽車運(yùn)行效率，體現(xiàn)出車輛工程的穩(wěn)定性。車身控制技術(shù)的應(yīng)用有著多種技術(shù)表現(xiàn)形式，比如電動(dòng)座椅控制、電動(dòng)車窗、數(shù)字儀表盤、安全帶控制、自動(dòng)空調(diào)溫度控制、安全氣囊控制等，這些技術(shù)的應(yīng)用均是對(duì)零件操作系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的體現(xiàn)。

2.2 車輛行駛姿態(tài)控制

電子控制技術(shù)在車輛行駛姿態(tài)控制過程中發(fā)揮著重要作用，主要體現(xiàn)在對(duì)車輛轉(zhuǎn)彎、停車、加速等狀態(tài)下，能夠?qū)囕v行駛姿態(tài)進(jìn)行良性影響，保證車輛行駛的靈活性、平穩(wěn)性與安全性[3]。總體來講，結(jié)合車輛行駛姿態(tài)組織形式去分析，其控制系統(tǒng)主要包含懸掛控制系統(tǒng)、四輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、電子助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、定速巡航系統(tǒng)等，這類系統(tǒng)均與車輛行駛姿態(tài)保持有內(nèi)在聯(lián)系。

2.3 動(dòng)力牽引控制系統(tǒng)

動(dòng)力牽引控制技術(shù)作為一種電子控制技術(shù)表現(xiàn)形式，主要作用于系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，以發(fā)動(dòng)機(jī)控制作為研究重心，力求實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的精準(zhǔn)控制。車輛發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)內(nèi)容主要包含怠速控制、點(diǎn)火控制、燃燒控制等，電子控制技術(shù)的加持以及合理應(yīng)用，能夠保證車輛行駛的平穩(wěn)性。

2.4 自動(dòng)駕駛控制系統(tǒng)

通過利用大量攝像頭、雷達(dá)、傳感器，再加上物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等先進(jìn)技術(shù)的加持，能夠讓車輛自我感知外部環(huán)境的變化，從而將電子控制技術(shù)拓展至車輛外部。對(duì)外界環(huán)境因素的感知而通過電子控制技術(shù)去實(shí)現(xiàn)自動(dòng)轉(zhuǎn)向、自動(dòng)制動(dòng)、自動(dòng)加速等操作，同時(shí)也能對(duì)汽車內(nèi)部電子控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，保證行駛安全性與乘坐舒適性，這也是未來車輛工程發(fā)展的趨勢(shì)。

3 電子控制技術(shù)在車輛工程中的具體應(yīng)用

3.1 在發(fā)動(dòng)機(jī)中的應(yīng)用

電子控制技術(shù)在車輛發(fā)動(dòng)機(jī)中的應(yīng)用需要分傳統(tǒng)燃油發(fā)動(dòng)機(jī)與新能源發(fā)動(dòng)機(jī)2 個(gè)方面去分析。

（1）在傳統(tǒng)燃油發(fā)動(dòng)機(jī)中的應(yīng)用。①電子控制點(diǎn)火。所有的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)都需要電子控制點(diǎn)火系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠有效操控點(diǎn)火提前角。在發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)下，電子控制單元便會(huì)對(duì)所有傳感器信號(hào)進(jìn)行分析與判斷，得知發(fā)動(dòng)機(jī)的目前工況，從而選用最合適的提前角去點(diǎn)燃混合氣，保證發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火的一瞬間能夠充分燃燒。相應(yīng)的電子控制點(diǎn)火系統(tǒng)需要對(duì)點(diǎn)火能量及爆燃進(jìn)行合理控制；②燃油噴射電控。燃油噴射中的電控技術(shù)應(yīng)用是為了對(duì)燃油的噴射開合及噴射量進(jìn)行控制，其中噴射量的控制依靠空燃比與車輛進(jìn)氣量，通過傳感器信號(hào)去作修正，確保混合氣濃度滿足發(fā)動(dòng)機(jī)工況。隨后電子控制單元會(huì)結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷及曲軸、凸輪軸等部位的傳感器去控制好噴油時(shí)機(jī)，更加精準(zhǔn)且充分的噴射燃油量，保證發(fā)動(dòng)機(jī)有動(dòng)力且省油；③輔助系統(tǒng)控制。車輛發(fā)動(dòng)機(jī)中擁有許多輔助控制系統(tǒng)，這些系統(tǒng)在維持發(fā)動(dòng)機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行中發(fā)揮重要作用，能夠?yàn)轳{駛者提出應(yīng)急指示，并且保證發(fā)動(dòng)機(jī)在復(fù)雜工況中表現(xiàn)更好的動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性，主要包含報(bào)警系統(tǒng)、怠速控制系統(tǒng)等，均有電子控制技術(shù)滲透。

（2）在新能源發(fā)動(dòng)機(jī)中的應(yīng)用。①氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)。氫燃料有著燃燒速度快、效能高等優(yōu)勢(shì)，但是受限于其本身的物化性質(zhì)，在燃燒過程中容易出現(xiàn)早燃、回火等問題。電子控制技術(shù)應(yīng)用其中能夠有效改善這一問題，而氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的電子控制與上述傳統(tǒng)燃油發(fā)動(dòng)機(jī)相差不大，主要在于對(duì)氫燃料異常燃燒的控制優(yōu)化；②天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)。天然氣作為新能源有著成本低、環(huán)保、存儲(chǔ)量高等特點(diǎn)，但是天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)在潤(rùn)滑度、排氣溫度及動(dòng)力表現(xiàn)方面要比汽油發(fā)動(dòng)機(jī)差很多，所以電子控制技術(shù)的應(yīng)用基本上重點(diǎn)控制其點(diǎn)火能量、空燃比等，保證天然氣經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性得到最大發(fā)揮[4]。

3.2 在車輛車身中的應(yīng)用

（1）設(shè)計(jì)信息顯示系統(tǒng)。車輛結(jié)構(gòu)包含駕駛座、剎車、油箱、方向盤等，電子控制技術(shù)的應(yīng)用能夠通過所有電路的分工整合，將車輛信息以圖案、文字、數(shù)據(jù)的形式告知駕駛者，讓駕駛者對(duì)車輛信息一目了然，包括瞬時(shí)油耗、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、油箱余量等。電子控制技術(shù)的滲透也讓車輛在打開門的一瞬間便有顯示，甚至在鎖車之后也會(huì)一直有發(fā)動(dòng)機(jī)電子防盜系統(tǒng)在工作。

（2）信息通信系統(tǒng)。車輛工程中信息通信屬于關(guān)鍵組成，而電子控制技術(shù)在其中的應(yīng)用主要用在車輛行駛狀態(tài)下與他人進(jìn)行交流的系統(tǒng)，其中包含語言系統(tǒng)、定位導(dǎo)航系統(tǒng)等。其中駕駛?cè)藛T可通過語言系統(tǒng)中的語音控制功能去操作車輛功能，大大提高了駕駛體驗(yàn)與行車安全性。

（3）安全氣囊系統(tǒng)。安全氣囊是汽車中不可或缺的，在安全氣囊系統(tǒng)工作狀態(tài)下，氣囊與傳感器會(huì)因?yàn)榕鲎残纬蓱T性力量，同時(shí)經(jīng)由計(jì)算機(jī)傳輸信號(hào)。在達(dá)到可膨脹條件下，系統(tǒng)將以極大沖擊力啟動(dòng)，由氣囊排出氣體。

3.3 在車輛底盤中的應(yīng)用

電子控制技術(shù)在車輛底盤中的應(yīng)用極為深入，其技術(shù)表現(xiàn)形式主要有3 個(gè)方面。

（1）定速巡航自動(dòng)控制。車輛中的自動(dòng)巡航系統(tǒng)讓駕駛?cè)藛T在不需要頻繁踩踏油門的情況下，車輛能夠按照預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)速度實(shí)現(xiàn)行駛，駕駛者可通過加減速、復(fù)位、取消等控制技術(shù)的使用，讓該系統(tǒng)在接收到指令之后作出調(diào)整，提高巡航系統(tǒng)的行駛效果。比如，駕駛者在駕駛車輛過程中通過多功能方向盤進(jìn)行加減速的控制，電子控制系統(tǒng)便會(huì)按照設(shè)定速度繼續(xù)行駛，如果設(shè)定速度與當(dāng)前行駛速度有一定的差異，計(jì)算機(jī)便會(huì)通過單片機(jī)自動(dòng)進(jìn)行差異補(bǔ)償，在控制信號(hào)經(jīng)過電路傳輸之后，發(fā)動(dòng)機(jī)便會(huì)改變輸出功率，從而達(dá)到設(shè)定速度行駛。

（2）防抱死制動(dòng)。車輛電子控制防抱死設(shè)備在運(yùn)行過程中能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)車輛制動(dòng)狀態(tài)的有效控制，在汽車發(fā)生意外情況需要緊急制動(dòng)時(shí)能夠達(dá)到最佳制動(dòng)效果，保證車身穩(wěn)定，避免因?yàn)榧眲x而發(fā)生側(cè)翻、甩尾等危險(xiǎn)情況。其中，車輪內(nèi)部減速器所設(shè)置的防抱死裝置，主要由自動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器、電子控制裝置系統(tǒng)與車輛速度傳感器構(gòu)成，通過對(duì)車輛信息的分析判斷，提高電子控制器的運(yùn)行效果。而控制器在診斷信號(hào)結(jié)束后，會(huì)結(jié)合診斷信號(hào)而傳出相應(yīng)指令，在防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的作用下，駕駛?cè)藛T能夠更精準(zhǔn)地操作方向盤，從而防止車輛發(fā)生碰撞。

（3）調(diào)節(jié)懸掛系統(tǒng)。對(duì)車輛懸掛系統(tǒng)的電子控制，需要將液壓懸掛和空氣懸掛分開而論，其中空氣懸掛系統(tǒng)中對(duì)電子控制技術(shù)的應(yīng)用更為深入，主要是將駕駛室內(nèi)封閉氣體作為動(dòng)力彈性裝置，然后對(duì)數(shù)據(jù)精準(zhǔn)測(cè)量，確保整個(gè)懸掛系統(tǒng)始終處在最佳彈力狀態(tài)下，大大提高車輛行駛平穩(wěn)性。

3.4 在電動(dòng)車輛中的應(yīng)用

基于現(xiàn)階段實(shí)際情況而言，由于車輛工程的能源供給渠道存在差異，一般會(huì)將電動(dòng)車輛分為混合動(dòng)力、氫電池、蓄電池等幾種電動(dòng)汽車，其中混合動(dòng)力電動(dòng)汽車指的是電機(jī)保持正常運(yùn)轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)上，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)合理利用，確保兩者互為補(bǔ)充而為車輛帶來更加可靠且安全的動(dòng)力支持，或是在車輛動(dòng)力不足的情況下由電機(jī)輔助支持。此外，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車主要由發(fā)動(dòng)機(jī)及動(dòng)力分配裝置等構(gòu)建組成，所以其電機(jī)基本上都會(huì)在低負(fù)荷狀態(tài)下工作，一定要確保發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的安全性，同時(shí)為車輛運(yùn)行系統(tǒng)分配更多動(dòng)力能源，保證汽車后期行駛正常[5]。同時(shí)，電子控制技術(shù)在混合動(dòng)力汽車中的應(yīng)用還體現(xiàn)在內(nèi)部不同單元控制方面，如能量管理系統(tǒng)、再生制動(dòng)控制系統(tǒng)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)以及動(dòng)力總成控制系統(tǒng)等。

整體而言，現(xiàn)代新型電動(dòng)汽車與傳統(tǒng)燃油車輛的顯著區(qū)別是能夠用蓄電池替代發(fā)動(dòng)機(jī)裝置，直接通過蓄電池的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能而帶來動(dòng)力供給，然后在車輛控制器輔助下保證汽車安全行駛，汽車研發(fā)成本要節(jié)省更多。

4 結(jié)束語

電子控制技術(shù)在車輛工程中的應(yīng)用隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)與汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展而不斷深入，在如今車輛工程發(fā)展規(guī)模逐漸擴(kuò)大的背景下，在動(dòng)力控制、通信系統(tǒng)、車輛底盤等構(gòu)件中滲透電子控制技術(shù)的應(yīng)用，能夠大幅提高車輛的自動(dòng)化與智能化水平，顯著推動(dòng)汽車行業(yè)的良性發(fā)展。