0.1 汽車電氣設備的發展狀況

汽車自問世以來，在很長一段時間內其技術發展主要表現為機械設備的更新換代，20世紀50年代以后，隨著電子技術的發展、社會的需求、相關法規的推動，汽車電子技術的運用與發展代表了汽車技術發展的主流和趨勢。

汽車電氣設備主要經歷了3個迅速發展階段。

在汽車發展的最初階段，汽車上除點火系以外幾乎沒有電氣設備。點火系也只是采用磁電機點火方式，汽車的安全性無法得到保證，直到美國通用汽車公司在1910年發明了蓄電池點火系和電氣起動系統，才使汽車在安全性和操縱性方面有了明顯的改善，汽車電氣設備從此進入了第一個迅速發展階段。到第一次世界大戰時期，充電系、起動系、照明裝置、儀表和信號裝置等系統已經基本成形，電氣設備發展成為直接影響汽車性能的不可分割的重要組成部分。

汽車電氣設備的第二個迅速發展階段是20世紀60年代初期至70年代末期，其主要特征是電子裝置代替機械部件。由于點火系對汽油機的動力性、經濟性、可靠性和排放水平等有直接影響，所以，在整個電氣系統中變化較快，也反映著各種先進技術在汽車上的應用水平。針對蓄電池點火系的不足，1960年，美國福特汽車公司率先開始將晶體管開關電路應用于點火系，形成了半晶體管點火系。半晶體管點火系雖然沒有在根本上解決分電器觸點產生的問題，但是畢竟使人們認識到晶體管在減少分電器的故障、改善點火系的工作性能方面有著巨大的潛能，激發了人們對傳統分電器進行改造的決心，去掉了觸點和凸輪。1960年，二極管整流技術將交流電變為直流電，交流發電機得到廣泛應用，減小了發電機的質量和體積，提高了發電機的可靠性。之后，電子式電壓調節器逐步替代了傳統的觸點式電壓調節器，使發電機輸出的電壓更加穩定，并大大減小了維護的工作量。1966年，美國汽車公司開始推廣使用摩托羅拉公司生產的晶體管電壓調節器。1969年開始，美國通用汽車公司和福特汽車公司開始將集成電路調節器裝到發電機上。1973年前后，美國三大汽車制造廠開始廣泛使用完全由晶體管控制的點火系——普通電子點火系，它不但改善了發動機的動力性、經濟性，還大大提高了發動機工作的可靠性，減少了發動機的有害物排放量。

汽車電氣設備的第三個迅速發展階段是20世紀70年代末，主要特征是微機開始在汽車上獲得應用，并實現了對諸多功能的集中控制。主要表現在三個方面：一是部分電氣設備實現微機控制；二是發動機和底盤上的許多機械部分實現微機控制；三是微機控制新設備不斷出現。

在傳統電氣方面主要表現為：人們對汽車性能的要求越來越高，各國對汽車排放限制也越來越嚴，普通電子點火系的不足逐漸顯示出來。普通電子點火系的離心提前和真空提前角只能根據發動機的轉速高低和進氣管真空度的變化在一定范圍內對點火提前角進行調節，并且這種調節只能保證發動機在某一特定轉速或工況下提供最佳點火提前角，其工作特性和工作范圍難以滿足汽車發動機在各種工況和條件下對點火提前角的要求。在20世紀70年代后期，隨著大規模集成電路和超大規模集成電路的迅速發展，微機在汽車點火控制方面得到了應用，美國通用汽車公司于1977年率先實現了用微機控制點火提前角，揭開了計算機在汽車上應用的序幕。現在微機控制點火系幾乎成為現代轎車汽油發動機的基本組成部分。交流發電機除了勵磁二極管和整流二極管的數量增加、結構更加優化外，在其他方面變化不大，但功率卻由幾百瓦提高到1千瓦以上，并且隨著用電設備的增多和功率的提高有繼續提高的趨勢。調節器在經歷了由外接電磁振動式向晶體管式調節器、集成電路式調節器的轉變后，目前已基本完成了向內裝集成電路式調節器的轉變，并將逐步消失，轉而利用微機實現調節器的功用，即呈現“由大到小，由小到無”的變化過程。蓄電池的發展也非常迅速，干荷式鉛蓄電池、免維護蓄電池已成為轎車蓄電池的主流，并且正向綜合了免維護和少維護優點的混合型蓄電池、用膠狀物質的隔板代替液態電解液的復合型蓄電池和采用雙電池系統的智慧型蓄電池方面發展。減速起動機的出現，使轎車的起動變得更加小巧玲瓏而功率十足。隨著材料和工藝技術的進步，起動機的工作可靠性越來越高，儀表和報警裝置取得了突破性進展，顯示信息已經不僅僅局限于車速、里程、冷卻液溫度、機油壓力、燃油量等內容，而且正向全面反映汽車工況和行駛狀態的方向發展，如瞬時耗油量、平均耗油量、平均車速、行駛里程、續駛里程、車內溫度等參數，駕駛員可以根據需要隨時調出顯示。監視和報警的信息主要有燃油溫度、冷卻液溫度、機油壓力、充電、尾燈、前照燈、排氣溫度、制動液儲量、制動器工作情況、車門未關嚴等，當出現不正常現象或自診斷系統測出有故障時，立即由聲光報警。顯示方式由依靠電磁作用工作的機械指針轉變為多種不同的顯示方式，可以用一組數字分時顯示不同的參數，使儀表板顯示得到簡化，并且數字顯示提供了設計上的靈活性，給儀表板內室的布置與各傳感器之間的連接帶來方便。在發動機和底盤方面，許多不可調節的機械部分實現了微機控制，出現了電控燃油噴射系統、可變配氣正時系統、進氣增壓和廢氣再循環系統、電子防抱死制動系統、驅動防滑控制系統、主動懸架系統和微機控制四輪轉向系統等。微機控制新設備，如安全氣囊、自動空調系統和通信裝置等也不斷出現。

汽車電氣設備的發展極大提高了汽車的動力性、經濟性、安全性、可靠性和舒適性，降低了排放水平，給人類帶來了巨大的經濟效益和社會效益。