1.2.2 汽车电子控制系统的组成与分类

汽车电子控制系统是自动控制系统中的一种，它主要由信号输入装置即传感器（Sensor）、电子控制单元（ECU、ECM、ECA）、执行器（Actuator）等组成。

每天世界各地频频发生的交通事故，给人们的生命和财产带来极大的威胁，因此对汽车行驶的安全性能提出了更高的要求。汽车电子化的发展为汽车技术的改善提供了条件。这里就常见且较成熟的汽车电子控制装置简介如下。

1.发动机控制部分

（1）电控点火系统（ESA）。该系统可使发动机在不同的转速、进气量等因素下，在最佳点火提前角工况下工作，使发动机输出最大的功率和扭矩，而将油耗和排放降低到最低限度。该系统控制分为开环和闭环两种控制。电控点火装置闭环控制系统通过爆震传感器进行反馈控制，其点火时刻的控制精度比开环控制系统高，但排气净化差。

（2）电控汽油喷射系统（电喷EFI）。该系统根据各种传感器输送来的信号，能有效控制混合气浓度，使发动机在各种工况下的空燃比达到最佳值，从而实现提高功率，降低油耗，减少排气污染等功效。该系统可分为开环和闭环两种控制。闭环控制在开环控制的基础上，在一定条件下，由计算机根据氧传感器输出的含氧浓度信号修正燃油供给量，使混合气浓度保持在理想状态下。

目前电子控制的混合气形成系统有电子反馈式化油器系统和电控汽油喷射系统两种，其中电控汽油喷射系统的性能显得更为优越，电控化油器式已趋于淘汰。

（3）废气再循环系统（EGR）。该系统将一部分排气中的废气引入进气侧，随新鲜混合气进入汽缸再次燃烧，以抑制发动机有害气体——氮氧化合物的生成。该系统能根据发动机的工况适时地调节参与废气再循环的废气循环率，以减少排气中的有害气体——氮氧化合物。它是一种排气净化的有效手段。

（4）怠速控制系统（ISC）。该系统能根据发动机冷却水的温度及其他有关参数，如空调开关信号、动力转向开关信号等，使发动机的怠速处于最佳状态。

除以上控制装置外，发动机的控制内容还有：发动机输出、冷却风扇、进气噪声、发动机排量、气门正时与升程、二次空气喷射、发动机增压、电子节气门、燃油蒸发控制及系统自诊断等功能，它们在不同类型的汽车上或多或少地被采用。

另外，随着计算机技术的进一步发展，计算机将会在现代汽车上承担更重要的任务，如控制燃烧室的容积和形状，控制压缩比，检测汽车零件逐渐增加的机械磨损等。

2.底盘控制部分

（1）电控自动变速器（ECT）。该装置有多种形式。它能根据发动机节气门的开度和车速等行驶条件，按照换挡特性精确地控制变速比，使汽车处于最佳挡位。该装置具有适当提高传动效率，适当降低油耗，改善换挡质量，提高汽车行驶平稳性以及延长变速器的使用寿命等优点。

（2）防抱死制动系统（ABS）。该系统能在各种路面上，防止汽车制动时车轮抱死。该系统可以提高制动效能，防止汽车在制动和转弯时产生侧滑，减少轮胎磨损。它是保证行车安全和防止事故发生的有效措施。

（3）电子控制动力转向系统（EPS）。电子控制动力转向系统的形式较多，目前汽车动力转向系统的发展趋势为四轮转向系统。它们分别显示出不同的优越性，如有的系统可获得最优化的转向作用力特性和转向回正特性，以及较高的稳定性和较好的节能效果；有的主要是为了提高转向能力和转向响应性；有的主要用来改善高速行驶时的稳定性。目前电控前轮动力转向较普及，它通过控制转向力，保证汽车原地或低速行驶转向轻便，而高速行驶时又确保安全。轿车动力转向的发展特点是汽车在转向系统上进行进一步的改进，即在改变行驶方向而又高速行驶时，后轮与方向盘转动方向一致，这样行车摆动小，稳定性好；在车轮出入车库、转弯行驶、大转弯或做U形调头时，后轮与方向盘转动方向相反，可使汽车轻易转弯，并具有较小的转弯半径。电子控制系统可根据行驶工况调整后轮转向角的大小，达到提高转向特性和转向响应性，以及改善高速行驶的稳定性等目的。

（4）电控悬挂系统（TEMS）。该系统能根据不同的路面状况，控制车辆高度，调整悬挂的阻尼特性及弹性刚度，改善车辆行驶的稳定性、操纵性和乘坐舒适性。

（5）巡航控制系统（CCS）。该系统又称为恒速行驶系统。汽车在高速公路上长时间行驶时，打开该系统的自动操纵开关后，恒速行驶装置将根据行驶阻力自动增减节气门的开度，使汽车行驶速度保持一定。该系统可以减轻驾驶员因长途驾驶造成的疲劳程度。

3.行驶安全系统

（1）安全气囊（SRS）。该系统是国外汽车上一种常见的被动安全装置。在车辆相撞时，由电控元件用电流引爆安装在方向盘中央、杂物箱等处的气囊后部的渗氮物，使其迅速燃烧产生氮气，瞬间充满气囊。气囊的作用是在驾驶员与方向盘之间、前座乘员与仪表板之间形成一个缓冲软垫，避免硬性撞击而受伤。此装置一定要与安全带配合使用，否则效果大为降低。

（2）雷达防撞系统。该系统有多种形式。有的在汽车行驶中，当两车的距离小到安全距离时，即自动报警，若继续行驶，则会在即将相撞的瞬间，自动控制汽车制动器将汽车停住；有的是在汽车倒车时，显示车后障碍物的距离，有效地防止倒车事故的发生。

（3）驱动防滑控制（ASR）系统、制动力分配（EBD）系统、电子稳定控制程序（ESP）。ASR是在制动防抱死系统的基础上开发的，两系统有许多共同组件。该系统通过驱动轮上的转速传感器，检测到驱动轮打滑时，控制元件便通过制动或控制发动机降低转速，使之不再打滑。它实质上是一种速度调节器，可以在起步和弯道中速度发生急剧变化时，改善车轮与地面的附着力，提高其安全性。该系统在雪地或湿滑路面上，较能发挥其特性。

EBD和ESP系统是在ABS和ASR系统基础之上开发出来的，其作用是提高汽车制动时的稳定性。

（4）安全带控制系统。该系统在汽车发生任何撞击的情况下，可瞬间束紧安全带。有的汽车上只有当计算机确认驾驶员和乘客安全带的使用正确无误时，发动机才能被启动。

（5）前照灯控制系统。该系统可在前照灯照明范围内，随着方向盘的转动而转动，并能在会车时自动启闭和防眩。

除上述装置外，目前已经开发出各种各样的安全装置，如自动门窗装置、车门自动闭锁装置、防盗装置、车钥匙忘拔报警装置和语言开门（无钥匙）装置等。

4.信息系统

随着电子化的发展，汽车信息系统越来越庞大，远远超出如车速、里程、水温、油压等相关范围，逐渐向全面反映车辆工况和行驶动态等功能发展。科目繁多的信息装置正在源源不断地进入汽车领域。

（1）信息显示与报警系统。该系统可将发动机的工况和其他信息参数，通过微机处理后，输出对驾驶员更有用的信息，并用数字显示、线条显示或声光报警。

显示的信息除水温、油压、车速、发动机转速等常见内容外，还有瞬时耗油量、平均耗油量、平均车速、行驶里程、车外温度等。根据驾驶员的需要，可随时调出显示这些信息。

监视和报警的信息主要有：燃油温度、水温、油压、充电、尾灯、前照灯、排气温度、制动液量、手制动、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，立即触发声光报警。

（2）语言信息系统。过去信息显示都是靠驾驶员查看仪表盘由视觉感知，这样容易造成遗漏。现在出现了语言信息，包括语音报警和语言控制两类。

语音报警是在汽车出现不正常情况，如水温、水位、油位不正常，制动液不足和蓄电池充电值偏低等情况时，计算机经过逻辑判断，输出信息至扬声器，发出模拟人的声音向驾驶员报警，如“请停车”、“水位不正常”、“请加油”等，多数情况下同时会有灯光报警。

语音控制是用驾驶员的声音来指挥和控制汽车的某个部件、设备进行动作。目前，该装置一般都是为伤残人士提供方便而设立的。

（3）车用导航系统。该系统是近几年研究的新课题。它可在城市或公路网的范围内，定向选择最佳行驶路线，并能在屏幕上显示地图，表示汽车行驶中的位置，以及到达目的地的方向和距离。这实质是汽车行驶向智能化发展的方向，再进一步就可成为无人驾驶。

（4）通信系统。这方面真正使用且采用最多的是汽车电话，在美国、日本、欧洲等发达国家较普及。目前的水平在不断地提高，除车与路之间，车与车之间，车与飞机之间等交通工具之间的通话外，还可通过卫星与国际电话网相连，实现行驶过程中的国际间电话通信。

5.附属装置

（1）全自动空调（EA/C）。该装置突破单一的空气温度调节功能，根据设计在车内的各种温度传感器（车内温度、大气温度、日照温度、蒸发器温度、发动机水温等）输入的信号，由计算机进行平衡温度演算，对进气转换风门、混合风门、水阀、加热断电器、压缩机、鼓风机等进行控制；根据乘客要求，保持车内的温度等小气候处于最佳值（人体感觉最舒适的状态）。

（2）自动座椅。该装置是人体工程技术与电子控制技术相结合的产物，它能使座椅适应乘客的不同体型，满足乘客的舒适性要求。

（3）音响/音像。车内装有立体音响、激光唱机。放音系统可实行立体声补偿、立体声音响自动选台，电视机实现数码选台。