1.2.2 汽車電子控制系統的組成與分類

汽車電子控制系統是自動控制系統中的一種，它主要由信號輸入裝置即傳感器（Sensor）、電子控制單元（ECU、ECM、ECA）、執行器（Actuator）等組成。

每天世界各地頻頻發生的交通事故，給人們的生命和財產帶來極大的威脅，因此對汽車行駛的安全性能提出了更高的要求。汽車電子化的發展為汽車技術的改善提供了條件。這里就常見且較成熟的汽車電子控制裝置簡介如下。

1.發動機控制部分

（1）電控點火系統（ESA）。該系統可使發動機在不同的轉速、進氣量等因素下，在最佳點火提前角工況下工作，使發動機輸出最大的功率和扭矩，而將油耗和排放降低到最低限度。該系統控制分為開環和閉環兩種控制。電控點火裝置閉環控制系統通過爆震傳感器進行反饋控制，其點火時刻的控制精度比開環控制系統高，但排氣凈化差。

（2）電控汽油噴射系統（電噴EFI）。該系統根據各種傳感器輸送來的信號，能有效控制混合氣濃度，使發動機在各種工況下的空燃比達到最佳值，從而實現提高功率，降低油耗，減少排氣污染等功效。該系統可分為開環和閉環兩種控制。閉環控制在開環控制的基礎上，在一定條件下，由計算機根據氧傳感器輸出的含氧濃度信號修正燃油供給量，使混合氣濃度保持在理想狀態下。

目前電子控制的混合氣形成系統有電子反饋式化油器系統和電控汽油噴射系統兩種，其中電控汽油噴射系統的性能顯得更為優越，電控化油器式已趨于淘汰。

（3）廢氣再循環系統（EGR）。該系統將一部分排氣中的廢氣引入進氣側，隨新鮮混合氣進入汽缸再次燃燒，以抑制發動機有害氣體——氮氧化合物的生成。該系統能根據發動機的工況適時地調節參與廢氣再循環的廢氣循環率，以減少排氣中的有害氣體——氮氧化合物。它是一種排氣凈化的有效手段。

（4）怠速控制系統（ISC）。該系統能根據發動機冷卻水的溫度及其他有關參數，如空調開關信號、動力轉向開關信號等，使發動機的怠速處于最佳狀態。

除以上控制裝置外，發動機的控制內容還有：發動機輸出、冷卻風扇、進氣噪聲、發動機排量、氣門正時與升程、二次空氣噴射、發動機增壓、電子節氣門、燃油蒸發控制及系統自診斷等功能，它們在不同類型的汽車上或多或少地被采用。

另外，隨著計算機技術的進一步發展，計算機將會在現代汽車上承擔更重要的任務，如控制燃燒室的容積和形狀，控制壓縮比，檢測汽車零件逐漸增加的機械磨損等。

2.底盤控制部分

（1）電控自動變速器（ECT）。該裝置有多種形式。它能根據發動機節氣門的開度和車速等行駛條件，按照換擋特性精確地控制變速比，使汽車處于最佳擋位。該裝置具有適當提高傳動效率，適當降低油耗，改善換擋質量，提高汽車行駛平穩性以及延長變速器的使用壽命等優點。

（2）防抱死制動系統（ABS）。該系統能在各種路面上，防止汽車制動時車輪抱死。該系統可以提高制動效能，防止汽車在制動和轉彎時產生側滑，減少輪胎磨損。它是保證行車安全和防止事故發生的有效措施。

（3）電子控制動力轉向系統（EPS）。電子控制動力轉向系統的形式較多，目前汽車動力轉向系統的發展趨勢為四輪轉向系統。它們分別顯示出不同的優越性，如有的系統可獲得最優化的轉向作用力特性和轉向回正特性，以及較高的穩定性和較好的節能效果；有的主要是為了提高轉向能力和轉向響應性；有的主要用來改善高速行駛時的穩定性。目前電控前輪動力轉向較普及，它通過控制轉向力，保證汽車原地或低速行駛轉向輕便，而高速行駛時又確保安全。轎車動力轉向的發展特點是汽車在轉向系統上進行進一步的改進，即在改變行駛方向而又高速行駛時，后輪與方向盤轉動方向一致，這樣行車擺動小，穩定性好；在車輪出入車庫、轉彎行駛、大轉彎或做U形調頭時，后輪與方向盤轉動方向相反，可使汽車輕易轉彎，并具有較小的轉彎半徑。電子控制系統可根據行駛工況調整后輪轉向角的大小，達到提高轉向特性和轉向響應性，以及改善高速行駛的穩定性等目的。

（4）電控懸掛系統（TEMS）。該系統能根據不同的路面狀況，控制車輛高度，調整懸掛的阻尼特性及彈性剛度，改善車輛行駛的穩定性、操縱性和乘坐舒適性。

（5）巡航控制系統（CCS）。該系統又稱為恒速行駛系統。汽車在高速公路上長時間行駛時，打開該系統的自動操縱開關后，恒速行駛裝置將根據行駛阻力自動增減節氣門的開度，使汽車行駛速度保持一定。該系統可以減輕駕駛員因長途駕駛造成的疲勞程度。

3.行駛安全系統

（1）安全氣囊（SRS）。該系統是國外汽車上一種常見的被動安全裝置。在車輛相撞時，由電控元件用電流引爆安裝在方向盤中央、雜物箱等處的氣囊后部的滲氮物，使其迅速燃燒產生氮氣，瞬間充滿氣囊。氣囊的作用是在駕駛員與方向盤之間、前座乘員與儀表板之間形成一個緩沖軟墊，避免硬性撞擊而受傷。此裝置一定要與安全帶配合使用，否則效果大為降低。

（2）雷達防撞系統。該系統有多種形式。有的在汽車行駛中，當兩車的距離小到安全距離時，即自動報警，若繼續行駛，則會在即將相撞的瞬間，自動控制汽車制動器將汽車停住；有的是在汽車倒車時，顯示車后障礙物的距離，有效地防止倒車事故的發生。

（3）驅動防滑控制（ASR）系統、制動力分配（EBD）系統、電子穩定控制程序（ESP）。ASR是在制動防抱死系統的基礎上開發的，兩系統有許多共同組件。該系統通過驅動輪上的轉速傳感器，檢測到驅動輪打滑時，控制元件便通過制動或控制發動機降低轉速，使之不再打滑。它實質上是一種速度調節器，可以在起步和彎道中速度發生急劇變化時，改善車輪與地面的附著力，提高其安全性。該系統在雪地或濕滑路面上，較能發揮其特性。

EBD和ESP系統是在ABS和ASR系統基礎之上開發出來的，其作用是提高汽車制動時的穩定性。

（4）安全帶控制系統。該系統在汽車發生任何撞擊的情況下，可瞬間束緊安全帶。有的汽車上只有當計算機確認駕駛員和乘客安全帶的使用正確無誤時，發動機才能被啟動。

（5）前照燈控制系統。該系統可在前照燈照明范圍內，隨著方向盤的轉動而轉動，并能在會車時自動啟閉和防眩。

除上述裝置外，目前已經開發出各種各樣的安全裝置，如自動門窗裝置、車門自動閉鎖裝置、防盜裝置、車鑰匙忘拔報警裝置和語言開門（無鑰匙）裝置等。

4.信息系統

隨著電子化的發展，汽車信息系統越來越龐大，遠遠超出如車速、里程、水溫、油壓等相關范圍，逐漸向全面反映車輛工況和行駛動態等功能發展。科目繁多的信息裝置正在源源不斷地進入汽車領域。

（1）信息顯示與報警系統。該系統可將發動機的工況和其他信息參數，通過微機處理后，輸出對駕駛員更有用的信息，并用數字顯示、線條顯示或聲光報警。

顯示的信息除水溫、油壓、車速、發動機轉速等常見內容外，還有瞬時耗油量、平均耗油量、平均車速、行駛里程、車外溫度等。根據駕駛員的需要，可隨時調出顯示這些信息。

監視和報警的信息主要有：燃油溫度、水溫、油壓、充電、尾燈、前照燈、排氣溫度、制動液量、手制動、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，立即觸發聲光報警。

（2）語言信息系統。過去信息顯示都是靠駕駛員查看儀表盤由視覺感知，這樣容易造成遺漏。現在出現了語言信息，包括語音報警和語言控制兩類。

語音報警是在汽車出現不正常情況，如水溫、水位、油位不正常，制動液不足和蓄電池充電值偏低等情況時，計算機經過邏輯判斷，輸出信息至揚聲器，發出模擬人的聲音向駕駛員報警，如“請停車”、“水位不正常”、“請加油”等，多數情況下同時會有燈光報警。

語音控制是用駕駛員的聲音來指揮和控制汽車的某個部件、設備進行動作。目前，該裝置一般都是為傷殘人士提供方便而設立的。

（3）車用導航系統。該系統是近幾年研究的新課題。它可在城市或公路網的范圍內，定向選擇最佳行駛路線，并能在屏幕上顯示地圖，表示汽車行駛中的位置，以及到達目的地的方向和距離。這實質是汽車行駛向智能化發展的方向，再進一步就可成為無人駕駛。

（4）通信系統。這方面真正使用且采用最多的是汽車電話，在美國、日本、歐洲等發達國家較普及。目前的水平在不斷地提高，除車與路之間，車與車之間，車與飛機之間等交通工具之間的通話外，還可通過衛星與國際電話網相連，實現行駛過程中的國際間電話通信。

5.附屬裝置

（1）全自動空調（EA/C）。該裝置突破單一的空氣溫度調節功能，根據設計在車內的各種溫度傳感器（車內溫度、大氣溫度、日照溫度、蒸發器溫度、發動機水溫等）輸入的信號，由計算機進行平衡溫度演算，對進氣轉換風門、混合風門、水閥、加熱斷電器、壓縮機、鼓風機等進行控制；根據乘客要求，保持車內的溫度等小氣候處于最佳值（人體感覺最舒適的狀態）。

（2）自動座椅。該裝置是人體工程技術與電子控制技術相結合的產物，它能使座椅適應乘客的不同體型，滿足乘客的舒適性要求。

（3）音響/音像。車內裝有立體音響、激光唱機。放音系統可實行立體聲補償、立體聲音響自動選臺，電視機實現數碼選臺。