0.1 汽车电气设备的发展状况

汽车自问世以来，在很长一段时间内其技术发展主要表现为机械设备的更新换代，20世纪50年代以后，随着电子技术的发展、社会的需求、相关法规的推动，汽车电子技术的运用与发展代表了汽车技术发展的主流和趋势。

汽车电气设备主要经历了3个迅速发展阶段。

在汽车发展的最初阶段，汽车上除点火系以外几乎没有电气设备。点火系也只是采用磁电机点火方式，汽车的安全性无法得到保证，直到美国通用汽车公司在1910年发明了蓄电池点火系和电气起动系统，才使汽车在安全性和操纵性方面有了明显的改善，汽车电气设备从此进入了第一个迅速发展阶段。到第一次世界大战时期，充电系、起动系、照明装置、仪表和信号装置等系统已经基本成形，电气设备发展成为直接影响汽车性能的不可分割的重要组成部分。

汽车电气设备的第二个迅速发展阶段是20世纪60年代初期至70年代末期，其主要特征是电子装置代替机械部件。由于点火系对汽油机的动力性、经济性、可靠性和排放水平等有直接影响，所以，在整个电气系统中变化较快，也反映着各种先进技术在汽车上的应用水平。针对蓄电池点火系的不足，1960年，美国福特汽车公司率先开始将晶体管开关电路应用于点火系，形成了半晶体管点火系。半晶体管点火系虽然没有在根本上解决分电器触点产生的问题，但是毕竟使人们认识到晶体管在减少分电器的故障、改善点火系的工作性能方面有着巨大的潜能，激发了人们对传统分电器进行改造的决心，去掉了触点和凸轮。1960年，二极管整流技术将交流电变为直流电，交流发电机得到广泛应用，减小了发电机的质量和体积，提高了发电机的可靠性。之后，电子式电压调节器逐步替代了传统的触点式电压调节器，使发电机输出的电压更加稳定，并大大减小了维护的工作量。1966年，美国汽车公司开始推广使用摩托罗拉公司生产的晶体管电压调节器。1969年开始，美国通用汽车公司和福特汽车公司开始将集成电路调节器装到发电机上。1973年前后，美国三大汽车制造厂开始广泛使用完全由晶体管控制的点火系——普通电子点火系，它不但改善了发动机的动力性、经济性，还大大提高了发动机工作的可靠性，减少了发动机的有害物排放量。

汽车电气设备的第三个迅速发展阶段是20世纪70年代末，主要特征是微机开始在汽车上获得应用，并实现了对诸多功能的集中控制。主要表现在三个方面：一是部分电气设备实现微机控制；二是发动机和底盘上的许多机械部分实现微机控制；三是微机控制新设备不断出现。

在传统电气方面主要表现为：人们对汽车性能的要求越来越高，各国对汽车排放限制也越来越严，普通电子点火系的不足逐渐显示出来。普通电子点火系的离心提前和真空提前角只能根据发动机的转速高低和进气管真空度的变化在一定范围内对点火提前角进行调节，并且这种调节只能保证发动机在某一特定转速或工况下提供最佳点火提前角，其工作特性和工作范围难以满足汽车发动机在各种工况和条件下对点火提前角的要求。在20世纪70年代后期，随着大规模集成电路和超大规模集成电路的迅速发展，微机在汽车点火控制方面得到了应用，美国通用汽车公司于1977年率先实现了用微机控制点火提前角，揭开了计算机在汽车上应用的序幕。现在微机控制点火系几乎成为现代轿车汽油发动机的基本组成部分。交流发电机除了励磁二极管和整流二极管的数量增加、结构更加优化外，在其他方面变化不大，但功率却由几百瓦提高到1千瓦以上，并且随着用电设备的增多和功率的提高有继续提高的趋势。调节器在经历了由外接电磁振动式向晶体管式调节器、集成电路式调节器的转变后，目前已基本完成了向内装集成电路式调节器的转变，并将逐步消失，转而利用微机实现调节器的功用，即呈现“由大到小，由小到无”的变化过程。蓄电池的发展也非常迅速，干荷式铅蓄电池、免维护蓄电池已成为轿车蓄电池的主流，并且正向综合了免维护和少维护优点的混合型蓄电池、用胶状物质的隔板代替液态电解液的复合型蓄电池和采用双电池系统的智慧型蓄电池方面发展。减速起动机的出现，使轿车的起动变得更加小巧玲珑而功率十足。随着材料和工艺技术的进步，起动机的工作可靠性越来越高，仪表和报警装置取得了突破性进展，显示信息已经不仅仅局限于车速、里程、冷却液温度、机油压力、燃油量等内容，而且正向全面反映汽车工况和行驶状态的方向发展，如瞬时耗油量、平均耗油量、平均车速、行驶里程、续驶里程、车内温度等参数，驾驶员可以根据需要随时调出显示。监视和报警的信息主要有燃油温度、冷却液温度、机油压力、充电、尾灯、前照灯、排气温度、制动液储量、制动器工作情况、车门未关严等，当出现不正常现象或自诊断系统测出有故障时，立即由声光报警。显示方式由依靠电磁作用工作的机械指针转变为多种不同的显示方式，可以用一组数字分时显示不同的参数，使仪表板显示得到简化，并且数字显示提供了设计上的灵活性，给仪表板内室的布置与各传感器之间的连接带来方便。在发动机和底盘方面，许多不可调节的机械部分实现了微机控制，出现了电控燃油喷射系统、可变配气正时系统、进气增压和废气再循环系统、电子防抱死制动系统、驱动防滑控制系统、主动悬架系统和微机控制四轮转向系统等。微机控制新设备，如安全气囊、自动空调系统和通信装置等也不断出现。

汽车电气设备的发展极大提高了汽车的动力性、经济性、安全性、可靠性和舒适性，降低了排放水平，给人类带来了巨大的经济效益和社会效益。