1.1汽油发动机电子控制技术 全球气候变暖的趋势威胁着人类的生存和发展，日益严峻的能源和环境问题，对汽车的燃油经济性和排放性能提出厂更高的要求。由于汽油发动机具有良好的动力性能，日前仍是乘用车首选的动力机型。为此，近年来，世界上汽车工业发达的国家，为汽油发动机开发了多种节能减排新技术，其中包括技术上比较成熟，并已经商品化的可变气门正时(VVT),汽油机缸内直喷(GDI)和正在开发中的均质混合气压缩着火(HCCI)技术，这些技术具有压燃式发动机和点燃式发动机的优点，并具有很好的燃油经济性和很低的NOx排放性能，已成为今后汽油发动机发展的一个重要方向。
可变气门正时(VVT)：车用汽油发动机的转速变化范围宽，传统的配气机构不能满足发动机在各种工况下运行时对充量的要求，采用可变气门驭动机构，可使发动机的动力性、经济性和排放性能得到明显的改善。
举例1：智能可变正时气门控制系统(VVT - i) ???????????? 智能可变正时气门控制系统的结构 （见ppt） 工作原理：发动机控制单元根据发动机的转速、负荷等相关信息，确定进排气门的配气相位，通过装在凸轮轴前端的液压执行机构转动凸轮轴，根据VVT传感器提供的反馈信号，将配气相位准确地调整到所要求的位置。
举例2：可变气门升程 原理：发动机在高转速、大负荷运行时，要求气门升程大，以获得更多的充气;在低转速运行时，气门升程大会使低速扭矩和怠速的稳定性变差;由于转速低时进气道中气流的速度比较慢，可燃混合气的混合状况不好，从而使燃油经济性变坏。因此，发动机在不同的工况下运行时，要求不同的气门升程。随着发动机转速的增加，气门的升程需要逐渐增大。
分级可变气门升程的结构示意图（见ppt） GDI发动机的两种燃烧方式（见ppt） 举例6：均质混合气压缩着火(HCCI)技术 HCCI发动机像传统的汽油发动机那样，吸人均质的混合气，但不用火花塞点火，而是通过提高压缩比，采用废气再循环、进气加温和增压等技术，提高缸内混合气的温度和压力，而使混合气压缩自燃。在缸内形成多个点火核，有效地维持火焰燃烧的稳定性，并减少厂火焰传播距离和燃烧持续时间。它的燃烧速率只与本身的化学反应动力学有关。
HICC发动机系统组成（见ppt） HICC发动机的工作过程（见ppt） 从20世纪70年代开始，随着微电子技术的发展，8位微处理器开始在汽车电子控制系统中应用，柴油机也开始了电子控制的进程。从结构和功能的角度看，柴油机的电子控制系统包括燃油系统的电子控制(这也是柴油机电子控制的核心问题)和柴油机空气系统的电子控制。柴油机空气系统的电子控制包括增压压力(可变截面涡轮)控制系统、废气再循环(EGR)车轻度混合动力系统以及以电控柴油机为辅助动力单元(APU)的串联式大客车混合动力系统。
未来柴油机电控技术的发展趋势（见ppt） 作为柴油机的心脏，电控燃油喷射系统一直是柴油机电子技术核心与关键。柴油机电控燃油喷射技术已经历了3代，即第一代的位置控制式电控燃油喷射系统、第二代时间控制式(喷射电磁阀)的电控燃油喷射系统，以及第三代高压共轨系统。第二代时间控制式的电控燃油喷射系统中，又根据具体的结构可以划分为电控泵喷嘴系统、电控单体泵系统、电控分配泵系统和直列(组合)泵电控系统。这些系统性能比较可参见表。从这些比较可以看出，电控组合泵和高压共轨系统都能够实现欧批一欧V的排放法规，都不需要对缸体和缸盖生产线进行改动，是最值得我国推广应用的两种电控燃油喷射系统。而电控组合泵的成本更低、加 利用专门的液压泵，将机油从10 bard￥以内的常规机油压力提高到100 } 200 bar，输送到专门的蓄压腔即共轨中;这个过程由共轨压力控制电磁阀和共轨压力传感器配合完成，共轨压力电磁阀控制从液压泵到共轨腔的机油量多少，机油越多则共轨腔的压力就越大;共轨压力传感器用来实现检测共轨腔压力，以此来反馈共轨压力是否在期望值上。共轨腔人口有单项阀，共轨中的压力建立后，即使发动机停机(液压泵不再工作)也不会泄掉。在各缸喷油器中，不仅有控制喷射的电磁阀，还有进一步将轨压(100一200 bar)提高到喷射压力(最大可达1 400 bar)的增压活塞。
液力活塞增压式共轨系统（见ppt） 举例2：高压共轨系统：
第三代高压共轨系统组成结构图（见ppt） ? 举例1：液力机械自动变速器(AT)（见ppt） ??? 近年来，AT变速器的发展方向是增加挡位，使整车性能和燃料经济性得到改善。到21世纪初，全世界批量生产的AT变速器基本都是四挡AT，之后上市的新车型装备的基本都是五挡或六挡AT。现在国外中高档轿车使用的都是六挡AT变速器。由于汽车变速器装配空间的限制，AT变速器在增加挡位数量的同时，其外形尺寸增加很小，这就使得其结构变得非常复杂，加工精度更高，生产难度更大，限制厂AT变速器的发展。
举例2：金属带式无级变速器（见ppt） 从理论上讲，汽车变速器的挡位越多，其经济性和动力性越好，但是挡位的增加也使得变速器的操纵复杂化，驾驶员如果不能选择合适的挡位，就会降低汽车的性能指标。金属带(链)式无级变速器(Continuously Variable Transmission,? CVT)通过改变金属带在锥轮上的作用半径，实现了汽车变速器真正意义上的传动比连续变化，从而可以通过控制CVT变速器速比使发动机始终工作在理想的工作点上，最大限度地提高汽车的性能指标，因此从某种意义上说，CVT变速器是汽车的理想变速器。
??? 从理论上说，CVT变速器因为速比可以连续变化，能够使发动机始终工作在其经T)而略高于AT变 速器。
还是由于摩擦传动的原因，CVT变速器的承载能力一直是其软肋。最初CVT变速器都是为小排量汽车研发的，随着研究工作的深人和新产品的开发，CVT变速器所能传递的扭矩越 ??? AMT变速器由于保持厂传统手动变速器(MT)的齿轮传动特点，因此其传动效率高，变 速器本体的工艺继承性好，受到传统变速器生产厂家的欢迎。AMT变速器换挡过程控制是其关键技术，其中包括离合器控制和换挡操纵机构的控制。汽车离合器的作用决定厂它的工作过程必然会产生滑摩，因此汽车离合器是要定期进行保养和更换的易损件。AMT变速器的离合器控制技术是决定其使用寿命和换挡指标的关键，全世界有大量的研究工作都是围绕离合器展开的，这也是影响AMT变速器推广和发展的瓶颈。日前也有厂“不分离离合器换挡的AMT变速器”的研究项日，如果这种方法能够成功，离合器只在汽车起步时工作，其使用寿命大大延长，但换挡过程中发动机和换挡机构的控制难度很大。AMT变速器在换挡过程中所传递的动力会有短时间的中断，因此其换挡平顺性与换挡时间的长短有很大的关系。
??? 1984年五十铃和富士公司联合研制的NAVI一5? (New Advanced Vehicle with Intel一1i-genre S Speeds)电控机械式自动变速器，装于飞鸟(ASKA)轿车，投放市场并获得成功。
以后，世界上许多著名的汽车制造公司竞相进行厂类似的研制开发工作。在五十铃、伊顿、 ZF等公司研制电子控制机械自动变速器并装车成功后，福特公司、大众公司、菲亚特公司、 雷诺公司和丰田公司等也相继开展AMT的研究和开发。到日前为止，大多数的汽车公司并 没有量产AMT变速器，但是AMT变速器在一些重型商用车上的应用却很成功，美国的 Eaton汽车公司和德国ZF变速器公司已经批量生产卡车AMT变速器产品。
举例4：DCT变速器外形（见ppt） ??? 为厂克服AMT变速器换挡时有动力中断的缺点，20世纪80年代末开始，BorgWarner , Luk, Ricardo等公司相继开始研究双离合器自动变速器(DCT)，近儿年已经开发出厂DCT 它们的传动比分别为奇数挡位和偶数挡位。DCT变速器的工作过程就是两个AMT变速器交替工作的过程。
2.2转向系统 ??? 汽车转向系统经历了从简单的纯机械式转向系统(Manual Steering，MS)、液压助力转 向系统(Hydraulic Power Steering,? HPS ) ,电液助力转向系统(Eleclro一hydraulic Power Steering, EHPS) ,电动助力转向系统(Electric Power Steering, EPS)的发展过程。电子化及电动化技术的应用降低厂转向系统的能量消耗，改善了车辆的操纵稳定性能。为厂进一步提高车辆的操纵稳定性和主动安全性，日前，主动转向系统(Active Steering, AS)、四轮转向系统(Four Wheel Steering, 4WS等新技术正成为汽车电子零部件企业、整车企业、高校和研究机构的研究热点。同时，转向系统的电子化为先进安全汽车(Advanced Safety Vehicle，ASV)、辅助驾驶系统(Driver Assistance Systems, DAS)和自主驾驶车辆( Autonomous Driving Vehicle)提供了友好的人机界面和有效的转向执行机构，是汽车集成控制系统与智能汽车的重要组成部分。
举例1：电动助力转向系统 ??? 电动助力转向系统(以下简称EPS)，是一种直接依靠电机提供辅助转矩的动力转向系 不同类型EPS的基本原理是相同的:当驾驶员操纵转向盘时，装在转向轴上的传感器不 Double Pinion EPS (简称DP一EPS，)。双小齿轮布置DP -EPS与普通P一EPS相比，其空间布置具有更多的灵活性，方便转向系统与车辆之间的空间设计。齿条助力型R一EPS如图所示，助力电机及减速机构配置在齿条上，是较常见的类型，助力电机通过 2级减速机构将助力力矩加载到齿条上。所示为新型直接驭动型齿条助力型EPS，其助力电机与齿条同轴布置，电机产生的助力力矩只需通过齿条箱内的滚珠丝杆即可直接驭动齿条，助力反应最为迅速。
? 转向柱助力型C一EPS? ( TRW公司) （见ppt） ? 单小齿轮助力(NSK公司) （见ppt） ? 双小齿轮布置(NSK公司) （见ppt） ? 电机轴与齿条非平行布置(JTEKT) （见ppt） ? 电机轴与齿条平行布置(NSK公司) （见ppt） ? 电机与齿条同轴直接助力(JTEKT公司) （见ppt） ??? 当前EPS已在国内外量产车上得到应用，其优越性能也已得到人们的普遍认可。EPS代表未来动力转向技术的发展方向，将在动力转向领域占据主导地位。日前EPS的发展趋势。
主 严重，存在电磁干扰等问题。为克服这些缺点，EPS的助力电机正在从有刷电机向无刷电机过渡。这使得无刷电机的惯量减小，能给转向系统提供更加良好的转向手感。另外，无刷电机中没有厂电刷和换向器，减少厂电机内部的机械摩擦，因此寿命长、体积小、噪声低。可以看出，开发适合EPS使用的低成本的无刷电机是今后助力电机的发展趋势。
??? (4)智能化、安全化。随着汽车安全性与舒适度要求的进一步提高，EPS性能也不断 得到提高。EPS作为汽车驾驶的重要人机界面正向着智能化、安全化方向发展。转向系统中更多辅助驾驶的功能，如自动泊车功能、线路保持功能、侧风补偿功能、冰雪路面稳定性控制功能等正在积极开发之中，相信不久的将来会陆续在量产EPS中实现。
??? 可以说，随着电动助力转向系统的性能和功能进一步发展，EPS正从液压动力转向系统的替代产品逐步演变为汽车综合控制系统(Inlegralion Control)的重要组成部分，图21以图表 向系统的助力特性是由转向伺服转阀及油泵供油量决定的。当一个转向助力系统设计定型后，阀口和扭杆的参数固定，对于常流量系统，其助力特性是固定的。在设计助力转向系统时，若保证汽车在泊车时提供足够的助力，就必然导致在高速时助力过大，失去路感。解决这一问题的方法都是采用折中调和的方案，不能使所有工况都达到理想状况。随着汽车技术及高速公路的快速发展、汽车车速的提升，这一矛盾越来越突出;另外，人们对助力转向系统也提出厂节能的要求。
??? 20世纪80年代后期，为改善HPS助力特性和其他缺陷，研发人员将电子控制技术引人到动力转向系统，设计出根据转向盘输人扭矩和车速等信号实施智能助力的速度感应型助力转向，即电液助力转向，使汽车转向性能达到了令人满意的程度。
?? 相对于传统的由发动机驭动转向泵的系统，电液助力转向还具有节能及环保作用，解决厂HPS压力流失等能量浪费的问题，使油耗和CO:排放量大幅降低。在欧洲市场，这一技术的应用已较为普及，如标致雪铁龙C4,萨博93 , VOLVO S40等经典车型均采用厂电液助力转向器。) 继续得到改进和发展。
EPHS系统结构（见ppt） ? 举例1：防抱死制动系统ABS ABS的任务是防止由于制动力过大造成的车轮抱死(尤其在光滑的路面上)，从而使得即使全制动也能维持横向牵引力，保证厂驾驶的稳定性和车辆的转向控制性以及主、挂车制动协调性的最佳效果。同时保证厂可利用的轮胎和路面之间的制动摩擦力以及车辆减速度和停车距离的最优化。
??? ABS的理论基础是纵向及横向附着系数与滑移率的关系曲线，当滑移率为10%一30 时，纵向及横向附着系数都可以获得较高的值，进而保证较好的转向能力和制动能力，因此 滑移率是ABS系统控制的重要参数。
ABS控制的制动循环（见ppt） 举例2：基于ABS的拓展功能：
ASR/TCS防驱动打滑系统：
??? ASR /TCS防驭动打滑系统也叫牵引力控制系统，其主要优点是维持厂车辆的驭动力和转向力;当车辆在湿滑的路面起步、加速和转弯时保证厂驾驶的稳定性;可以通过警告灯提醒驾驶员路面的湿滑(ASR起作用时灯亮);将轮胎因打滑而产生的磨损减少到最小程度;进一步减少厂事故的可能性。
??? ASR理论基础可从纵向及横向附着系数与滑转率关系的曲线（见ppt）中可以看出，滑移率入控制为10%一30%时可以获得较高的横向和纵向附着系数，提高车辆的稳定性。
举例3：EBD/EBL电子制动力分配/限制（见ppt） EBD的理论基础和原理:在汽车制动过程中，后轴侧滑是造成车辆不稳定的主要因素，经大 调整后桥的制动压力。EBL可以替代感载阀，而EBD并不能真正地替代感载阀，因为车辆在制动过程中90%的车辆减速度小于0. 25g，而传统的EBD功能只有在车辆减速度大于0. 25g时才开始工作。EBL功能安装有压力传感器，车辆在制动过程中ABS能监测出后桥的制动压力，能使EBL功能在更低的车辆减速度下实现压力的调整，最低允许车辆的减速度 时，ESC系统不仅像RSC那样监测车辆的横向加速度，在出现翻车危险时通过对驭动轮和挂车进行制动，并且通过CAN总线控制发动机和缓速器输出扭矩，以降低车速，从而避免翻车。同时更增加厂带偏航角传感器的ESC控制模块。通过ESC控制模块不断监测并计算车辆的偏航角，并与安装在转向管柱内的转向角度传感器测得的转向盘的转向角度相比较，当两者差异超出限制的数值时，通过ABS ECU激活安装在前桥的电磁阀和相应的前桥ABS电磁阀对转向轮进行制动，以纠正车辆转向不足或者转向过度的情况，从而让车辆在低附着系数路面上提高操纵稳定性。另外在制动的工况下，制动回路中增加的压力传感器使系统能精确地获得制动压力输出的大小，从而实现更精确的制动控制。
ESC工作工程（见ppt） EBS系统（见ppt） 本文来自https://www.zaidian.com/