汽車電子控制系統中計算機控制技術的應用研究

王建磊

摘 要：在汽車電子控制系統中應用計算機控制技術，可以更好地幫助提升汽車性能，滿足社會大眾的舒適性需求。如當前的汽車中基本都配置的娛樂導航系統，這種系統也是計算機控制技術在汽車電子控制系統的應用。為此，本文概述了汽車電子控制系統，分析了汽車電子技術的優勢和自動控制系統的分類，論述了汽車電子控制系統中計算機控制技術的應用，并討論了今后的發展趨勢。

關鍵詞：汽車電子控制系統;計算機控制技術;應用

1 引言

研究發現，造成汽車不安全的原因90%以上來源于公路交通事故，在交通事故中車輛碰撞追尾事故是非常普遍的，為了促使行車安全性，減少車輛碰撞事故的發生，當前國內外投入到大量的人力物力，來研究汽車主動安全技術，這種技術，首先要確保汽車與汽車之間的安全距離，其次再應用傳感器技術科學合理的檢測汽車周圍環境，并利用計算機技術實現對汽車的控制，最大化地確保安全距離，從整體上促使汽車行使安全性的提升。

2 汽車電子控制系統概述

2.1 汽車電子控制系統界定

近年來隨著電子技術和汽車行業的高速發展，二者彼此交錯，從而汽車電子技術運應而生，這種技術的衍生對于我國汽車行業的發展具有劃時代的意義。在新時期下衡量汽車智能化的標準就是汽車的電子化[1]。從技術層面來說，汽車電子技術一方面提升的設備質量，另一方面擴充了汽車的功能性[2]。

汽車電子控制系統主要分為四個方面，一是動力和發動機集中控系統，在這其中主要該系統又分為多個子系統，比如，牽引力控制系統、發動機集中控制系統、制動防抱死以及自動化變速控制系統等;二是智能車身電子系統，同上述一樣該系統也包含了諸多個子系統，比如，汽車夜視系統，智能前燈系統、自動調節座椅系統等;三是安全系統和底盤綜合控制。防撞預警系統、車輛穩定控制系統、駕駛員智能支持系統、巡航控制系統等都包含在其中;四是娛樂系統和通訊系統。該系統是我們所熟知的，比如，汽車音響系統、信息化服務系統語音識別系統，導航系統以及“G-Netlink”系統等。隨著社會的不斷發展，人們在購買汽車時的汽車電子功能已經成為了選擇汽車的主要指標之一[3]。

2.2 汽車電子技術發展歷程

汽車電子技術的有效應用，為汽車產業的發展提供了諸多支持力度，我們充分利用汽車電子技術，一方面可以促使汽車控制精度的提升，讓汽車的運行控制范圍得以擴大，全面優化汽車，另一方面還可以降低汽車油耗率和排放率。由此可見，不管是在汽車運行舒適性方面，還是在汽車安全性方面，都能進一步完善，與此同時還有助于根據所獲取的信息數據，實現對汽車執行機構的控制和管理，促使汽車工作狀態的優化，從而有效達到汽車節油的目標。技術人員通過對傳感器的合理運用，實現發動機空燃情況的控制，在節約油耗的基礎上，將其與廢氣循環裝置進行有效配合，促使氮氧化合物的減少，還能讓空氣污染的情況得以控制[4]。總之，汽車的電子技術可以讓汽車綜合性得以完善，促使整個汽車行業的穩健長遠發展。

2.3 汽車電子技術的優勢

2.3.1 減少汽車修復時間

研究發現，在汽車總故障中汽車電氣設備故障占1/3，我們深知，汽車零部件較多，汽車構造較為復雜，并且汽車受環境溫度、濕度、道路條件等諸多環境因素的不可控制，加之人為因素，因此其可靠性還有待提升。隨著汽車功能的增強，在汽車零部件中也在不斷增加，所以電氣設備故障率還會大大的增加。縱觀當前電子控制汽車中基本上都裝有自診斷系統，這種系統促使了故障準確性和診斷速度的提升，使汽車的修復時間得以縮短[5]。

2.3.2 節油

比較傳統化油器式發動機，汽車發動機主要采用的是電子綜合優化控制，這種控制方面有助于節約10%-15燃油消耗。作為一個復雜多參數控制機械，汽車的行使條件具有隨意性，我們對汽車進行電子技術優化控制后，這個時候，計算機就可以適當采樣控制對象的排氣成分、溫度、氣體壓力等相關參數，在科學合理的處理數據后對汽車執行機構進行控制，如此一來，就可以讓汽車在最佳的運行狀態下，達到節油的目的。優化控制發動機部件主要包含了電子控制汽車噴射、電子控制點火裝置以及混合氣濃度控制裝置。另外還包含了廢氣再循環控制、爆震控制、怠速控制的優化控制。

2.3.3 減少空氣污染

發動機空燃比閉環控制系統依賴發動機相關傳感器實施控制，在控制系統的輔助下，可以將實際空燃比控制在理論范圍內隨后相關技術人員在通過加裝三元催化凈化和廢棄再循環等裝置，通過這樣的舉措，一方面可以達到節約燃油的目的，另一方面還可以進一步降低廢氣中40%碳氫化合物體的體積分數[6]。

2.3.4 減少交通事故

我們深知交通事故的發生主要是兩方面所造成的，即，人的客觀因素和主觀因素。減少主觀因素所引發的電子裝置主要有：檢查人的反應時間，人的心理狀態以及防止酒后駕車的電子裝置等。相應的，減客觀因素的所造成的電子裝置主要有安全氣囊、汽車主要參數，電子控制防滑裝置等。

2.3.5 提高乘坐舒適性

在現代汽車運行系統中運用汽車電子技術，有助于駕駛人員根據路況適時和運行情況實現對減振器的阻尼相關參數的控制，促使乘坐人員乘坐舒適性的提升。另外，還可以根據自己的需求進行調節，自動控制適合的程度[7]。

3 汽車自動控制系統的分類

3.1 按控制系統有無反饋環節分類

一是開環控制系統，顧名思義主要指汽車自動系統控制作用主要受系統輸出量的影響也就是無檢測反饋單元，各單元精度直接決定了開環控制系統的控制精度，所以， 開環系統的通常都使用在精度要求不高，同時還要使用在不受內外干擾場合，這種系統存在不穩定的問題，主要是因為系統結構簡單。具體如圖1所示：

二是閉環控制系統，又被稱之為反饋控制系統，主要就是指系統的輸出通過檢測反饋單元直接反饋回來的作用，作用到控制部分，通過這樣的反饋直接形成閉合回路。自動化對系統內參數所引起的變化或是外部干擾所引起的偏差進行糾正是這種系統最顯著的優勢[8]。但是這種系統還存在一定的缺陷，它是用偏差消除偏差的，所以閉環控制系統工作的前提一定要存在偏差，自然閉環控制系統精度不是很高，另一方面由于閉環控制系統構成系統的元件存在傳動鏈和慣性的間隙，如果在具體的操作中，一旦配合不當，則會導致反饋控制系統振蕩，引起系統的不穩定，嚴重影響閉環控制系統的穩定性和精度性。具體圖2所示：

3.2 按系統傳輸信號對時間的關系分類

一是連續控制系統。控制作用的信號是具有模擬量和連續量的是這種系統最顯著的特征。比我們隨動系統則是，分析其原因主要是因為其系統的信號是模擬量的。

二是離散控制系統，我們又將這種系統稱之為采樣控制系統，離散控制系統最顯著特征作用于系統控制信號的采樣數量、數字量以及連續量，一般來說，采樣數值計算機控制系統基本上都是離散系統。

4 汽車電子控制系統中計算機控制技術的應用

4.1 電子控制系統在汽車發動機中的應用

怠速運轉控制裝置、點火時間控制裝置、再循環控制裝置以及燃油噴射控制裝置四部分是汽車發動機電子控制系統的主要構成部分，發動機中不同的速度或是進氣量，都會讓點火延遲控制系統的點火時間具有差異性，為更好地達到最佳點火時間，就必須要實現對發動機速度和進氣量進行科學的控制，從而有助于讓汽車發動機扭知、速率固定達到最佳值，兩個促使汽車燃料消耗的降低，爆震傳感器經由閉環系統，將所收集的數據反饋至開環控制系統，從而對廢氣排放實施精準控制和調整，以降低廢氣的排放量，達到控制和處理的目標。此外，在汽車發動機當中，而借助計算機技術的所得到的反饋信息數據，能夠實效對其他參數以及發動機冷卻劑溫度的調節，始終讓汽車中發動機空轉轉速在控制系統當中，始終處在一個可靠的狀態。如果我們要想進一步實現天然氣發動機的穩定安全運行，當務之急就是要控制好發動機的充氣效率，并采取措施實現對汽車運行壓力的降低。針對于此就要對汽車氣缸噴射進行完善，充分利用汽車電子技術，提升自然吸氣發動機性能。

4.2 電子控制系統在汽車底盤中的應用

驅動防滑控制系統和防抱死制動控制在汽的底盤電子控制系統中是不可或缺的兩個部分。在汽車的驅動安全裝置中牽引力控制系統和防抱死控制系統非常重要的，上述裝置系統的正常運行，保障了車輛安全性，我們將計算機技術控制技術合理運用到上述系統中，有助于上述系統更加穩定的運行。驅動防滑控制系統的作用在于，能夠依賴計算機技術的精準控制優勢，使車輛在啟動及轉向過程中，利用其加速輪的啟動和轉動，形成一定的協同效應幫助車輛保持穩定的運行狀態，保證使駕乘人員的安全感和舒適性，探究其原因主要是因為，通過合理運用計算機控制技術，我們在控制汽車系統的時候，讓計算機嚴格根據移位特性對變速比實現對汽車的精準控制。較傳統機械控制系統，計算機控制方式效率高，進一步減少的燃料的消耗。另外，由于計算機控制技術的有效運行，大大地增加了汽車換擋的平滑性、舒適性，進一步突顯了汽車的使用優勢，延長了其使用壽命。

4.3 汽車安全控制系統中計算機控制技術的應用

由于路況復雜多變，汽車運行速度快，因此，對汽車的安全性提出越來越高的技術要求，保障汽車可操作性和安全性方面汽車安全控制系統發揮著至關重要的作用。眾所周知，汽車電子安全系統包含了車身系統內的電子設備，比如，預防系統、碰撞警示以及安全氣囊等，電子安全系統促使乘客和駕駛人員方便性和舒適性的提升。比如，安全氣囊安全裝置中計算機控制技術的應用，在保障駕駛員安全方面發揮著至關重要的，預防系統和碰撞系統進一步規避倒車事故和追尾事故的發生。并且碰撞警示與預防系統在汽車運行過程中，一旦出現了兩車安全距離不足的情況，這個時候系統就會發出警報，通過警報提醒駕駛員安全距離不足。此外，駕駛員在倒車的是時候，碰撞警示與預防系統就顯示車與障礙物的距離，從而進一步規避倒車事故的發生，制動防抱死系統是現代汽車普遍安裝有的一個系統， 傳統汽車防抱死系統是利用機械原理來規避駕駛員在運行過程中用力剎車導致輪胎處于鎖死狀態，進一步規避迅速制動所導致的追尾或是側翻事故的發生。近年來隨著計算機技術的日益發展，在新時期在電子制動分配技術運應而生，這種技術較傳統防抱死系統有更好地控制制動力，促使制動效果的提升，同時也能保障車輛的安全性。電子制動分配技術與制動防抱死系統的結合，可以讓車輛更好地根據車輛自身的重量車速以及現實路況，對剎車制動力進行科學的分配，從而進一步調節前后車輪得制動，從整體上促使車輛穩定性、安全性的提升，有效防止因為駕駛員緊急制動、轉向過度所引發的車輛側翻，運用電子穩定裝置有助于促使汽車穩定性的提升，特別是在雨后濕滑的路面上駕駛員急踩剎車，電子穩定裝置可以借助對外側前輪的制動實現對車輛的穩定。

4.4 電子控制系統在汽車電子監控系統的應用

計算機系統與汽車電子監控系統的二者之間的連接，主要就是將服務器發出來信號有效連接在一起，從而有效為駕駛員提供車速、行車位置以及最新的信息，另外電子監控系統還可以根據駕駛員的行使時間提醒駕駛員不要疲勞駕駛等。電子監控系統發揮著監視、防盜的作用。對于車主來說，其可以通過車輛的衛星定位系統，實時監測車輛。如果汽車出現損壞或是丟失的情況，車主就可以通過電子通信監控系統，及時對車輛的位置進行定位，控制汽車的使用功能。因此，這種系統具有良好的防盜性和安全性。另一方面，計算機技術還能及時對自檢車輛以及車輛系統，這種系統主要就是利用車載控制器及時了解車輛的行使里程、損耗程度以及各部件功能的狀態，同時并及時排除故障，確保駕駛員可以充分利用車輛。并且部分配置車輛自檢系統的車輛，也能利用在線監控器檢測端口，還可以將端口有效地連接到計算器上面，這個時候系統就可以利用檢測軟件及時了解或是讀取車輛故障信息。總而言之，不管是哪種系統都可以基于車輛路況不同條件下檢測車輛，為有效維護車輛提供諸多便利性。

4.5 電子控制系統在汽車信息系統的應用

車載信息系統是現代化汽車的重要標志，它能夠有效滿足人們的駕駛和應用需求，而在紛繁復雜的汽車信息系統中，其功能的發揮也更依賴于計算機技術下的電子控制。隨著汽車信息系統應用日益普遍，其電子控制器應用也更為復雜，其功能的實現一般需要實現網絡之間的無縫連接，從而對汽車信息系統的各個子單元進行通信，以實現對各項功能的精準操作和控制。監控電子控制單元是其中的核心控制系統，借助其自身的功能和網絡通信，對汽車控制系統中的各項數據進行采集，其內容涵蓋里程信息、車輛運行信息及燃油消耗信息等，構建起綜合性的信息處理體系。事實上，汽車信息系統之所以能夠不斷的充實和完善，最主要還是來自于計算機技術的支持，通過計算機技術的開發和應用，解決了傳統汽車信息系統功能單一的問題，使其向無人駕駛的距離越來越近。

眾所周知，伴隨著我國道路交通網絡的快速發展，人們對影音導航系統的依賴程度日益提升，這一功能主要由汽車所搭載的GPS接收器來實現，包括電子卡及各類相關的組件，它們通過計算機技術對其功能的分配和銜接，使其能夠形成一個統一的信息系統，為用戶提供全方位的信息保障。從其技術層面看，GPS接收器主要是接收GPS信號，在接收實時信號后交由計算機控制器進行相關的處理，使其傳輸和投送到顯示設備上，從而形成可視化的汽車定位信息。并且，這一功能不僅僅被應用于汽車信息系統，還被廣泛應用于交通管理、車站、加油站等場所，通過系統化的集成為汽車信息系統提供了更為豐富的保障。

5 汽車電子控制系統的發展趨勢

5.1 集成化

顧名思義，集成化是當前汽車電子控制系統的主要發展方向，隨著嵌入式系統、車載以太網控制及數據總線技術持續完善，改變了以往汽車電子控制系統的結構，實現了汽車控制的有效集成，并成為未來汽車產業發展的必然選擇。在汽車電子控制系統集成化模式下，可以對汽車的各個控制系統實現實時控制，如發動機管理系統、自動變速器控制系統等，使其構成一個整體的傳動系統，進而既簡化了電子控制的程序，又能夠滿足協同控制的要求。再如，在防抱死控制系統、制動力、轉向力及懸架等控制中，同樣可以依托計算機技術強大的處理和集成能力，實現各個系統的協調精準運行，為汽車行駛的安全和質感提供可行的保障，最終達到汽車電子控制系統的整體集成。

5.2 智能化

隨著現代信息技術的快速發展，包括人工智能在內的創新技術日益普及，這對行汽車產業而言屬于利好消息。在智能化技術的加持下，智能化傳感技術、自動管理系統及無人駕駛系統等相繼問世，有效加快了未來智能汽車的發展步伐。針對于汽車電子控制系統而言，智能化技術的引入，仍然是需要依賴于計算機技術，通過對系統軟件、硬件等領域的開發和創新，不斷實現“人機一體”的汽車控制模式，并通過對智能交互、網絡互聯等形式，進一步加強對汽車電子控制系統的智能化水平。此外，從汽車電子控制系統本身的功能性而言，仍然需要針對汽車自身的各個部位，進行有效的控制和數據處理，包括發動機狀態、安全系統、底盤系統等，依據各項數據的收集和對比，及時的了解車輛的狀態，并通過智能系統進行問題的自動上報，同時發布相應的告警信息，幫助駕駛者快速了解汽車問題，為汽車的安全使用提供智能化保障。

5.3 網絡化

如今，隨著互聯網技術的不斷成熟，對于互聯網技術的應用已經滲透到各個領域之中。在汽車電子控制系統之中，網絡技術的應用同樣關鍵，尤其是互聯網汽車理念的提出，進一步推動了網絡與汽車的結合。在現代計算機技術的全面支持下，基于車載網絡下的控制系統功能日益豐富，如防盜、防損等，可以為車輛的使用者解決后顧之憂。并且，網絡化技術的深度應用，還讓汽車不再局限于單純的駕駛，而是具備了一定的娛樂性和設備性，借助網絡信號的開發和使用，讓汽車電子控制系統的數據信息收集更為便捷和快速，最終實現各類數據的實時收集和反饋。與此同時，網絡化在系統中的應用，將有助于提升各子系統的獨立性，使其能夠獨立處理相關的控制單元，大幅改善汽車電子控制系統的性能，建立更好的車輛使用、維護及安全體系，助力汽車產業的長效創新和持續發展。

6 結論

綜上所述，伴隨計算機技術的持續發展和完善，其給予汽車電子控制系統的支撐也愈發全面，通過計算機技術的深度應用，已經改變了人們對汽車產品的認知，大量自動化控制系統獲得了用戶的認同，也成為汽車行業發展的必然趨勢。由此，基于計算機技術下的汽車電子控制系統，勢必將迎來全新的發展，依托現代的汽車電子控制系統應用基礎，不斷實現再開發、再創新，以適應未來集成化、智能化與網絡化的新格局，使汽車電子控制系統成為未來不可或缺的核心單元，為汽車產業的可持續健康發展提供關鍵支撐。

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