浅谈柴油机电控技术 摘要:介绍了柴油机电子控制技术的发展状况、控制原理和应用特点及高压共轨技术的 工作原理、研究方向、应用前景。 关键词:柴油机,电子控制,高压共轨技术 1 柴油机电子控制技术的发展状况及发展趋势 柴油机电子控制技术的发展状况 柴油机电子控制技术始于20世纪70年代,20世纪80年代 以来,英国卢卡斯公司、德国博世公司、奔驰汽车公司、美国通 用的底特律柴油机公司、康明斯公司、卡特彼勒公司、日本五十 铃汽车公司及小松制作所等都竞相开发新产品并投放市场,以满 足日益严格的排放法规要求。 由于柴油机具备高扭矩、高寿命、低油耗、低排放等特 点,柴油机成为解决汽车及工程机械能源问题最现实和最可靠的手段。因此柴油机的使用 范围越来越广,数量越来越多。同时对柴油机的动力性能、经 济性能、控制废气排放和噪声污染的要求也越来越高。依靠 传统的机械控制喷油系统已无法满足上述要求,也难以实现喷油量、喷油压力和喷射正时完全按最佳工况运转的要求。近 年来,随着计算机技术、传感器技术及信息技术的迅速发展 ,使电子产品的可靠性、成本、体积等各方面都能满足柴油机进 行电子控制的要求,并且电子控制燃油喷射很容易实现。 实际上,柴油机排气中CO和HC比汽油机少得多,NOX排放量与汽油机相近,只是排气微 粒较多,这与柴油机燃烧机理有关。柴油机是一种非均质燃烧, 可燃混合气形成时间很短,而且可燃混合气形成与燃烧过程交错 在一起。通过分析柴油机喷油规律得到:喷入燃料的雾化质量、 汽缸内气体的流动以及燃烧室形状等均直接影响燃烧过程的进展 以及有害排放物的生成。提高喷油压力和柴油雾化效果、使用预 喷射、分段喷射等可以有效的改善排放。 经过多年的研究和新技术应用,柴油机的现状已与以往大不 相同。现代先进的柴油机一般采用电控喷射、高压共轨、涡轮增压中冷等技术,在重量、噪音、烟 度等方面已取得重大突破,达到了汽油机的水平。随着国际上日 益严格的排放控制标准 (如欧洲Ⅳ、Ⅴ标准)的颁布与实施,无论是汽油机还是柴油机都面临着严 峻的挑战,解决的办法之一是采用电子控制燃油喷射的技术。现在,柴油机电子控制技术在发达国家的应用率已达到60%以上。 何谓电喷柴油机 采用电子控制燃油喷射及排放的柴油机即为电喷柴油机。 电喷柴油喷射系统由传感器、ECU(计算机)和执行机构三部分 组成。其任务是对喷油系统进行电子控制,实现对喷油量以 及喷油定时随运行工况的实时控制。采用转速、油门踏板位 置、喷油时刻、进气温度、进气压力、燃油温度、冷却水温度等 传感器,将实时检测的参数同时输入计算机(ECU),与已储存 的设定参数值或参数图谱(MAP图)进行比较,经过处理计算按 照最佳值或计算后的目标值把指令送到执行器。执行器根据 ECU指令控制喷油量(供油齿条位置或电磁阀关闭持续时间)和 喷油正时(正时控制阀开闭或电磁阀关闭始点),同时对废气再 循环阀、预热塞等执行机构进行控制,使柴油机运行状态达 到最佳。 柴油机电子控制技术的发展趋势 高的喷射压力 为满足排放法规的要求,柴油喷射压力从10MPa提高到200MPa。如此高的喷射压力可明显改善柴油和空气的混合质量,缩短着火延迟期,使燃烧更 迅速、更彻底,并且控制燃烧温度,从而降低废气排放。 独立的喷射压力控制 传统柴油机的供油系统的喷射压力与柴油机的转速负荷有 关。这种特性对于低转速、部分负荷条件下的燃油经济性和排放 不利。若供油系统具有不依赖转速和负荷的喷射压力控制能力, 就可选择最合适的喷射压力使喷射持续期、着火延迟期最佳,使 柴油 机在各种工况下的废气排放最低而经济性最优。 改善柴油机燃油经济性 用户对柴油机的燃油消耗率非常关注。高喷射压力、独立的 喷射压力控制、小喷孔、高平均喷油压力等措施都能降低燃油消 耗率,从而提高了柴油机的燃油使用经济性。 独立的燃油喷射正时控制 喷射正时直接影响到柴油机活塞上止点前喷入汽缸的油量, 决定着汽缸的峰值爆发压力和最高温度。高的汽缸压力和温度可 以改善燃油使用经济性,但导致NOX增加。而不依赖于转速和负 荷的喷射正时控制能力,是在燃油消耗率和排放之间实现最佳平 衡的关键措施。 可变的预喷射控制能力 预喷射可以降低颗粒排放,又不增加NOX排放,还可改善柴 油机冷启动性能、降低冷态工况下白烟的排放,降低噪声,改 善低速扭矩。但是预喷射量、预喷射与主喷射之间的时间间隔 在不同工况下的要求是不一样的。因此具有可变的预喷射控制能力对柴油机的性能和排放十分有利。 最小油量的控制能力 供油系统具有高喷射压力的能力与柴油机怠速所需要的 小油量控制能力发生矛盾。当供油系统具有预喷射能力后将 会使控制小油量的能力进一步降低。由于工程机械用柴油机 的工况很复杂,怠速工况经常出现,而电喷柴油机容易实现最 小油量控制。 快速断油能力 喷射结束时必须快速断油,如果不能快速断油,在低压力 下喷射的柴油就会因燃烧不充分而冒黑烟,增加HC排放。电 喷柴油机喷油器上采用的高速电磁开关阀很容易实现快速断 油。 降低驱动扭矩冲击载荷 燃油喷射系统在很高的压力下工作,既增加了驱动系统 所需要的平均扭矩,也加大了冲击载荷。燃油喷射系统对驱 动系统平稳加载和卸载的能力,是一种衡量喷射系统的标准。 而电喷柴油机技术中的高压共轨技术则大大降低了驱动扭矩 冲击载荷。 2 柴油机电子控制技术的目的及优点 目的 优化动力性、改善燃油使用经济性、控制排放,使柴油机从 怠速至额定转速范围内均能获得最佳工作状况,防止可能发生的 危险运行状况,延长零件的使用寿命。 优点 具有多功能的自动调节性能 工程机械用柴油机的运转工况是多变的,而且对油耗、排放 和可靠性等要求较高。自动控制技术应用于柴油机的调节系统正 好可以实现多功能的自动调节,从而保证柴油机动力性、燃料使 用经济性、可靠性和操作方便性等性能充分发挥。 减轻质量、缩小尺寸、提高柴油机的紧凑性 对于现代高速柴油机而言,由于驱动喷油泵的扭矩较大,要 设计一个紧凑和可靠的供油提前自动调节器很复杂,而且在柴油 机总体布置上也比较困难。采用自动控制技术解决供油提前角自 动调节问题,不仅可以容易地解决上述难题,而且提高了柴油机 的紧凑性。 部件安装连接方便,提高了维修性 采用自动控制系统,相关部件尺寸减小(特别是燃油供给系 统),安装部位免受空间位置的约束,连接简便,有利于柴油机 日常维护及修理。 扩展了故障诊断、联络等功能 采用自动控制系统,可方便地与微型计算机相连,很容易实 现柴油机性能检测与故障诊断功能,柴油机运行及检测数据的存 储与传递等问题也迎刃而解,便于科学管理和使用。 使柴油机的动力输出和负荷得到更精确的匹配 随着工程机械制造技术高速发展,为了提高自行式工程机械 的作业效能,采用了电喷柴油机,电控自动变速器等自动控制装置,使自行式工程机械在作业 时,能随着负荷的变化在一定范围内自动调整动力输出、动力传 递,柴油机的动力输出和负荷得到更精确的匹配,充分发挥工程 机械作业效能。
我校机电系机械专业的一篇论文: 【论文摘要】 机械传动式轮胎定型硫化机横梁运动形式已知有三种,即升降翻转运动,升降平移运动,直接升降运动。三种运动都是由曲柄滑块机构实现的。由于在前两种运动中横梁必须通过一拐点,因而其滑块变异为导轮,而直接升降运动,既可使用滑块,也可使用导轮。曲柄由减速机经减速齿轮获得转。曲柄的固定支点为机架,运动支点与主连杆下端活销连接,主连杆上端与横梁端轴活销连接。曲柄转动时,经由主连杆推动横梁端轴沿既定的轨迹运动。三种运动形式中,前两种运动的轨迹基本相同,但辅助运动不同,而第三种只是前两种运动的一部分。由此,在硫化机开模到终点时,横梁处于三种不同的状态。因而适用于不同类型的硫化机。 一、升降翻转型运动 据文献介绍,升降翻转运动形式分为:间接导向的升降翻转运动;直接导向的升降翻转运动;单槽杠杆导向的升降翻转运动。其中最常用也最简单的是直接导向的升降翻转运动。单槽杠杆导向的升降翻转运动在大规格B型定型硫化机如1900B,2160B等机型上曾经使用过,但已逐渐被直接导向的升降翻转运动取代。而间接导向的升降翻转运动在国内的定型硫化机上尚未见使用。本文介绍的升降翻转型运动就是直接导向的升降翻转型运动。梁端轴外的主导轮和副连杆上的副导轮,直接讨论横梁端轴的运动。 横梁的运动轨道由一竖直开式主导槽和与其相接且夹角小于90°的开式导轨组成。为保持横梁运动的平稳性并实现横梁的自转,还有一个与开式主导槽平行的闭式副导槽。开模时,横梁端轴在开式主导槽中上升,与横梁固定连接的副连杆 下 端中心轴在闭式副导槽中同步上升,此时横梁做平动。当横梁端轴离开竖直开式主导槽进入开式导轨后,横梁端轴的运动轨迹便不再与闭式副导槽平行。此时,在主连杆和副连杆的共同作用下,横梁端轴在开式主导轨上边移动边自转。在横梁运动极限位置,主连杆两活销中心连线与曲柄支点中心连线重合。实际运动中,一般不会到达极限位置。 Φ=α+β 其中α为副连杆与横梁竖直中心线间的夹角 β=arcSin 上式中,h,l是由横梁本身结构决定的,它们也决定了α的值。由此式可知,横梁的翻转角度首先取决于其自身的结构。在其结构确定之后,与硫化机的开模长度有关。开模到极限时,其翻转角度达到最大值。 直到二十世纪末,几乎所有的B型定型硫化机都使用升降翻转运动。这是由B型硫化机的特点和它的适用范围决定的。首先,B型中心机构在装胎和卸胎时,胶囊都是完全拉直的,这使得上环升得很高。其次,早期使用的硫化机的抓胎爪都是长式的,而且当时的轮胎主要是斜交胎,其生胎高度也较大。为了将生胎顺利地装入下模,中心机构上方必须有足够的空间。使用升降翻转的运动形式,在完全开模的状态下,中心机构上方是完全敞开的,使装胎,卸胎操作十分方便。再次,我们知道,轮胎硫化后,与硫化模型间的粘着力是很大的。其值不仅与轮胎和模型间的接触面积成正比,而且随着接触面积的增大,单位面积的粘着力也随着增大。这就使得大型轮胎如载重轮胎,工程轮胎等的粘着力非常之大,从而极大地增加了脱模的难度,甚至将轮胎拉伤。为了减小粘着力,目前最常用的方法是往模型上喷洒隔离剂(硅油与水的混合液)。而要进行这种操作,只有在上模翻转一定的角度之后才便于进行。 一般地说,规格在1525以上的定型硫化机应该有自动喷洒隔离剂装置。国外企业对此比较重视,国内企业似乎不太在意。 几乎所有的轮胎定型硫化机的调模机构都使用螺纹副结构。在保持良好润滑的条件下,这种结构调整方便、可靠,承载能力也较大。但螺纹副较其它配合的间隙偏大。尤其是调模机构受硫化室高温的影响,其螺纹副的间隙较常温下使用的又偏大。硫化机开模合模时,螺蚊副由竖直状态转入接近水平状态或反过来由近水平状态转入垂直状态时,其间隙的分布是不断变化的。随着硫化机不断地开模、合模,这种间隙分布的变化周而复始地进行。很显然,它不但影响运动的平穩性,也损害了螺纹副的配合精度,进而影响上下模间,上模和中心机构间的同轴度。在使用活络模时,横梁翻转后,活络模操纵缸的活塞杆压向一侧。活塞杆与活络模的上胎侧模连接,又会影响模型的精度和寿命,还会影响活塞杆与缸的配合,甚至引起缸的泄漏。 二、升降平移型运动 采用升降平移运动形式时,横梁端轴的运动轨迹与采用升降翻转运动形式基本相同。根本区别在于,它的副导槽是一个中心线与横梁端轴中心运动轨迹完全相同的封闭式导槽。因而在横梁的整个运动过程中,其端轴中心轨迹与副连杆轴中心的轨迹完全相同。横梁保持平动。图2为其机构运动简图。 不考虑装胎机构固定在横梁前面的结构,与升降翻转型运动一样,完全开模时,中心机构上方也是完全敞开的。由于横梁没有翻转,调模机构的螺纹副始终处于竖直状态。与升降翻转型运动相比,它不但提高了运动的平稳性,而且极大地提高了开合模的重复精度,更容易保证上下模型及其与中心机构间的同轴度,也改善了模型尤其是活络模型及其操纵缸的使用条件。 到二十世纪末,如同所有的机械传动式B型定型硫化机都使用升降翻转运动一样,B型以外的所有机型,如A型、AB型、C型等,则全都采用升降平移运动。这是因为A型、AB型、C型等机型一般都只用于硫化中小型轮胎,通常不需要喷洒隔离剂。尤其对于硫化中小型子午线轮胎,使用升降平移运动在一定程度上能提高轮胎的硫化质量。 根据前面的论述,大型B型硫化机由于需要喷洒隔离剂而采用升降翻转运动是合理的。而所有的B型硫化机包括硫化小胎的1030B型硫化机也使用升降翻转运动则有些让人费解。能让人接受的解释只能是为了設备的标准化、系列化,便于管理。 三、直接升降型运动 直接升降型运动实际上只是升降翻转和升降平移运动的一部分。它借鉴液压传动式轮胎定型硫化机的运动方式,横梁只在中心机构的正上方升降。很显然,直接升降型运动较前两种运动形式更简捷,也更容易实现。同时由于横梁只在一个方向做上下运动,其运动精度也得以大大提高。 在升降翻转和升降平移运动中,曲柄绕固定支点在一定的角度范围内摆动,整个传动装置做正反转运动。而直接升降型运动,曲柄旋转一周,横梁便完成一个升降周期,传动装置无须反转。 采用直接升降型运动,横梁的最大升降高度等于两倍的曲柄长度。由于设备体度的限制,曲柄不可能做的很长,因而开模的高度就非常有限。它不适用于B型硫化机,只能用于A型、AB型、C型等硫化机中硫化乘用子午胎、轿车子午胎。 直接升降的运动形式,使机械传动式轮胎定型硫化机的精度达到一个新的高度。当前,在液压传动式轮胎定型硫化机还不普及的条件下,它可以部分地代替液压硫化机用以硫化高等级小型子午胎。 综上所述,机械传动式轮胎定型硫化机三种运动形式的应用应该这样划分:硫化大型轮胎的B型硫化机(一般为1525B以上规格),使用升降翻转运动;一般的B型硫化机,使用升降平移运动;B型以外的其它类型硫化机,尤其是用于硫化子午线轮胎的,优先采用直接升降运动,不能使用的,用升降平移运动。 随着科学技术的进步,轮胎硫化技术也将不断发展。如果能取消往上模喷洒隔离剂的工序,则可以予言,升降翻转运动将从轮胎定型硫化机的运动中消失。那时,机械传动式轮胎定型硫化机将只有升降平移和直接升降两种运动形式。所有的B型硫化机都使用升降平移运动,其它类型的硫化机则两种运动形式兼而用之。若是这样,则机械传动式轮胎定型硫化机的运动精度将会得到极大的改善
第一部分摘要:随着电子技术在汽车上的普遍应用,汽车电路图已成为汽车维修人员必备的技术资料。目前,大部分汽车都装备有较多的电子控制装置,其技术含量高,电路复杂,让人难以掌握。正确识读汽车电路图,也需要一定的技巧。电路图是了解汽车上种类电气系统工作时使用的重要资料,了解汽车电路的类型及特点,各车系的电路特点及表达方式,各系统电路图的识读方法、规律与技巧,指导读者如何正确识读、使用电路图有很重要的作用。汽车电路实行单线制的并联电路,这是从总体上看的,在局部电路仍然有串联、并联与混联电路。全车电路其实都是由各种电路叠加而成的,每种电路都可以独立分列出来,化复杂为简单。全车电路按照基本用途可以划分为灯光、信号、仪表、启动、点火、充电、辅助等电路。每条电路有自己的负载导线与控制开关或保险丝盒相连接。关键词:电路 单行线制 系统 导线 各种车灯目录:(1)全车线路的连接原则(2)识读电路图的基本要求(3)以东风EQ1090型载货汽车线路为例全车线路的认读a.电源系统线b.起动系统线路c.点火系统线路d.仪表系统线路e.照明与信号系统线路(4)全车电路的导线(5)识读图注意事项论汽车电路的识读方法在汽车上,往往一条线束包裹着十几支甚至几十支电线,密密麻麻令人难以分清它们的走向,加上电是看不见摸不着,因此汽车电路对于许多人来说,是很复杂的东西。但是任何事物都有它的规律性,汽车电路也不例外。一般家庭用电是用交流电,实行双线制的并联电路,用电器起码有两根外接电源线。从汽车电路上看,从负载(用电器)引出的负极线(返回线路)都要直接连接到蓄电池负极接线柱上,如果都采用这样的接线方法,那么与蓄电池负极接线柱相连的导线会多达上百根。为了避免这种情况,设计者采用了车体的金属构架作为电路的负极,例如大梁等。因此,汽车电路与一般家庭用电则有明显不同:汽车电路全部是直流电,实行单线制的并联电路,用电器只要有一根外接电源线即可。蓄电池负极和负载负极都连接到金属构架上,也就是称为“接地”。这样做就使负载引出的负极线能够就近连接,电流通过金属构架回流到蓄电池负极接线。随着塑料件等非金属材料在汽车上应用越来越多,现在很多汽车都采用公共接地网络线束来保证接地的可靠性,即将负载的负极线接到接地网络线束上,接地网络线束与蓄电池负极相连。汽车电路实行单线制的并联电路,这是从总体上看的,在局部电路仍然有串联、并联与混联电路。全车电路其实都是由各种电路叠加而成的,每种电路都可以独立分列出来,化复杂为简单。全车电路按照基本用途可以划分为灯光、信号、仪表、启动、点火、充电、辅助等电路。每条电路有自己的负载导线与控制开关或保险丝盒相连接。灯光照明电路是指控制组合开关、前大灯和小灯的电路系统;信号电路是指控制组合开关、转弯灯和报警灯的电路系统;仪表电路是指点火开关、仪表板和传感器电路系统;启动电路是指点火开关、继电器、起动机电路系统;充电电路是指调节器、发电机和蓄电池电路系统。以上电路系统是必不可少的,构成全车电路的基本部分。辅助电路是指控制雨刮器、音响等电路系统。随着汽车用电装备的增加,例如电动座椅、电动门窗、电动天窗等,各种辅助电路将越来越多。旧式汽车电路比较简单,一般情况下,它们的正极线(俗称火线)分别与保险丝盒相接,负极线(俗称地线)共用,重要节点有三个,保险丝盒、继电器和组合开关,绝大部分电路系统的一端接保险丝或开关,另一端联接继电器或用电设备。但在现代汽车的用电装置越来越多的情况下,线束将会越来越多,布线将会越来越复杂。随着汽车电子技术的发展,现代汽车电路已经与电子技术相结合,采用共用多路控制装置,而不是象旧式汽车那样通过单独的导线来传送。使用多路控制装置,各用电负载发送的输入信号通过电控单元(ECU)转换成数字信号,数字信号从发送装置传输到接收装置,在接收装置转换成所需信号对有关元件进行控制。这样就需在保险丝、开关和用电设备之间的电路上添加一个多路控制装置(参阅广州雅阁后雾灯线路简图)。采用多路控制线路系统可。第二部分第二部分简要介绍了全车线路识读的原则、要求与方法以及电路用线的规格。主要针对其在东风EQ1090车型汽车电路与电器系统应用情况作了概括性的阐述。其包括了电源系统、启动系统、点火系统、照明与信号系统、仪表系统以及辅助电器系统等主要部分进行了说明。通过对东风EQ1090车型的系统学习,为以后接触到各类不同车型打下个坚实的基础。一、全车线路的连接原则全车线路按车辆结构形式、电器设备数量、安装位置、接线方法不同而各有不同,但其线路一般都以下几条原则:(1)汽车上各种电器设备的连接大多数都采用单线制;(2)汽车上装备的两个电源(发电机与蓄电池)必须并联连接;(3)各种用电设备采用并联连接,并由各自的开关控制;(4)电流表必须能够检测蓄电池充、放电电流的大小。因此,凡是蓄电池供电时,电流都要经过电流表与蓄电池构成的回路。但是,对于用电量大且工作时间较短的起动机电流则例外,即启动电流不经过电流表;(5)各型汽车均陪装保险装置,用以防止发生短路而烧坏用电设备。了解上面的原则,对分析研究各种车型的电器线路以及正确判断电器故障很有帮助。二、基本要求一般来讲全车电路有三种形式,即:线路图、原理图、线束图。(一)、识读电路图的基本要求了解全车电路,首先要识读该车的线路图,因为线路图上的电器是用图形符号以及外形表示的,容易识别。此外,线路图上的电器设备的位置与实际车上的位置是对应的,容易认清主要设备在车上的实际位置,同时,也可对设备的功能获得感性认识。识读电路图时,应按照用电设备的功用,识别主要用电设备的相对分布位置;识别用电设备的连接关系,初步了解单元回路的构成;了解导线的类型以及电流的走向。(二)、识读原理图的基本要求原理图是一图形符号方式,把全车用电设备、控制器、电源等按照一定顺序连接而成的。它的特点是将各单元回路依次排列,便于从原理上分析和认识汽车电路。识读原理图时,应了解全车电路的组成,找出各单元回路的电流通路,分析回路的工作过程。(三)、识读线束图的基本要求线束图是用来说明导线在车辆上安装的指导图。图上每根导线所注名的颜色与标号就是实际车上导线的颜色和到端子的所印数字。按次数字将导线接在指定的相关电器设备的接线柱上,就完成了连接任务。即使不懂原理,也可以按次接线。总上所述,掌握汽车全车线路(总线路),应按以下步骤进行:(1)对该车所使用的电气设备结构、原理有一定了解,知道他的规格。(2)认真识读电路图,达到了解全车所使用电气设备的名称、数量和实际安排位置;设备所用的接线柱数量、名称等。(3)识读原理图应了解主要电气设备的各接线柱和那些电器设备的接线柱相连;该设备分线走向;分线上开关、熔断器、继电器的作用;控制方式与过程。(4)识读线束图应了解该车有多少线束,各线束名称及在车上的安装位置;每一束的分支同向哪个电器设备,每分支又有几根导线及他们的颜色与标号,连接在那些接线柱上;该车有那些插接器以及他们之间的连接情况。(5)抓住典型电路,触类旁通。汽车电路中有许多部分是类似的,都是性质相同的基本回路,不同的只是个别情形。三、全车线路的认读下面以东风EQ1090型载货汽车线路为例,分析说明各电子系统电路的特点。东风EQ1090型载货汽车全车线路主要由电源系统、启动系统、点火系统、照明与信号系统、仪表系统以及辅助电器系统等组成。(一)电源系统线路电源系统包括蓄电池、交流发电机以及调节器,东风EQ1090汽车配装电子式电压调节器,电源线路如图。其特点如下:(1)发电机与蓄电池并联,蓄电池的充放电电流由电流表指示。接线时应注意电流表的-端接蓄电池正极,电流表的+端与交流发电机‘电枢’接线柱A或B连接,用电设备的电流也由电流表+端引出,这样电流表才能正确指示蓄电池的充、放电电流值。(2)蓄电池的负极经电源总开关控制。当发电机转速很低,输出电压没有达到规定电压时,由蓄电池向发电机供给磁场电流。(二)起动系统线路启动系统由蓄电池、启动机、启动机继电器(部分东风EQ1090型汽车配装复合继电器)组成,系统线路如图。启动发动机时,将点火开关置于“启动”档位,启动继电器(或复合继电器)工作,接通起动机电磁开关电路,从而接通起动机与蓄电池之间得电路,蓄电池便向起动机供给400~600A大电流,起动机产生驱动转矩将发动机起动。发动机起动后,如果驾驶员没有及时松开点火开关,那么由于交流发电机电压升高,其中性点电压达5V时,在复合继电器的作用下,起动机的电磁开关将自动释放,切断蓄电池与起动电动机之间的电路,起动机便会自动停止工作。根据国家标准GB9420--88的规定,汽车用起动电动机电路的电压降(每百安的培的电压差)12V电器系统不得超过,24V电器系统不的超过 。因此,连接启动电动机与蓄电池之间的电缆必须使用具有足够横截面积的专用电缆并连接牢固,防止出现接触不良现象。(三)点火系统线路点火系统包括点火线圈、分电器、点火开关与电源。系统线路如图,其特点:(1)在低压电路中串有点火开关,用来接通与切断初级绕组电流;(2)点火线圈有两个低压接线端子,其中‘-’或‘1’端子应当连接分电器低压接线端子,“+”或“15”端子上连接有两根导线,其中来自起动机电磁开关的蓝色导线,(注:个别车型因出厂年代不同其导线颜色有可能不同)应当连接电磁开关的附加电阻短路开关端子“15a”;白色导线来自点火开关,该导线为附加电阻(电阻值为欧姆左右)所以不能用普通导线代替。起动发动机时,初级电流并不经过白色导线,而是由蓄电池经起动电磁开关与蓝色导线直接流入点火线圈,使附加电阻线被短路,从而减小低压电路电阻,增大低压电流,保证发动机能顺利起动。(3)在高压电路中,由分电器至各火花塞的导线称为高压导线,连接时必须按照气缸点火顺序依次连接。(四)仪表系统线路仪表系统包括电流表、油压表、水温表、燃油表与之匹配的传感器,系统线路如图所示。其特点如下:(1)电流表串联在电源电路里,用来指示蓄电池充、放电电流的大小。其他几种仪表相互并联,并由点火开关控制。(2)水温表与燃油表共用一只电源稳压器,其目的是当电源电压波动时起到稳压仪表电源的作用,保证水温表与燃油表读数准确。电源稳压器的输出电压为。报警装置有油压过低报警灯和气压过低蜂鸣器,分别由各自的报警开关控制。当机油压力低于50~90kpa时,油压过低报警开关触电闭合,油压过低指示灯电路接通而发亮,指示发动机主油道机油压力过低,应及时停车维修。东风EQ1090型汽车采用气压制动系统,当制动系统的气压下降到340~370kpa时,气压过低蜂鸣器鸣叫,以示警告。(五)照明与信号系统线路照明与信号系统包括全车所有照明灯、灯光信号与音响信号,系统线路如图所示。其特点如下:(1)前照灯为两灯制,并采用双丝灯泡;(2)前照灯外侧为前侧灯,采用单灯丝,其光轴与牵照灯光轴成20度夹角,即分别向左右偏斜20度。因此,在夜间行车时,如果前照灯与前侧灯同时点亮,那么汽车正前方与左右两侧的较大范围内都有较好的照明,即使在汽车急转弯时,也能照亮前方的路面,从而大大改善了汽车在弯道多、转弯急的道路上行驶时的照明条件;(3)前照灯、前下灯、前侧灯及尾灯均由手柄式车灯开关控制;(4)设有灯光保护线路;(5)制动信号灯不受车灯总开关控制,直接经熔断丝与电源连接,只要踩下制动踏板,制动邓开关就会接通制动灯电路使制动灯发亮;(6)转向信号灯受转向灯开关控制;(7)电喇叭由喇叭按钮和喇叭继电器控制
汽车专业运用与管理毕业论文范文 一、概述 信息资源是指信息的生产、分配、交流(流通)、消费过程。它除信息内容本身外,还包括与其紧密相联的信息设备、信息人员、信息系统、信息网络等。以往我国只把物质、能源当作资源,把信息当作一般的“消息”,自邓小平同志“开发信息资源,服务四化建设”题词公开发表后,人们对“信息”的认识,发生了质的飞跃,认识到信息也是一种宝贵的战略资源,它与物质、能源一起成为当今社会发展的三大战略资源。 1、信息对生产要素起优化作用。信息可通过优化生产素质,导向生产要素的合理有效配置,促进生产力系统运行的有序等方面发挥功能作用,这表现在: (1)信息通过与劳动力相互作用,增加其他生产要素的信息含量,从而提高生产力系统的素质水平和利用效率。增加了信息含量的生产要素一旦进入生产过程,一是可以缩短劳动者对客体的认识及熟练过程,使生产要素以较快较准的状态进入生产运行系统,从生产过程的时效上表现与发挥生产力的功能。二是可增强生产的有序性与安全系数,带来机会收益。三是可引发对生产过程、生产工具、操作方法和工艺技术的技术革新与发明创造。 (2)信息通过与领导层相互作用,导向生产要素的最优组合,从而提高生产力。信息对领导者的导向功能主要有:一是引导领导者注意力的转移,把注意力放到新的工作上去。二是引导领导判断形势,从而作出正确的决策。三是引导领导决策的制定,决策方案形成过程,是领导对信息综和处理的过程。 (3)信息通过与生产管理者的的相互作用,增强管理者与管理对象的可知性和透明度,从而提高生产力系统运行的有序度。生产力系统是由多个生产要素构成的整体,而生产是通过一系列生产要素的信息来运行的,准确的信息有利于管理者把握生产运行的尺度,使生产正常、有序、高效地进行。 2、信息对资源起补充作用。物质、能源、人力和资金构成社会的基本资源,而信息的发展,对这些社会的基本资源起到补充作用,它的表现为: (1)信息可大大节约社会经济活动中各项资源的使用和消耗。 (2)智能机器人的使用,使人力资源得到补充和替代。以高度信息化、智能化的机器人装配线为龙头,汽车公司的无人车间源源不断地生产出大量的汽车,由于人力的节省还使汽车的成本大大降低;以高度信息化的数据库,人们一按电钮就可查到全国乃至全世界的有关资料,省去了在浩瀚文献中查找资料的时间,从而大大节约人力资源。 (3)信息还可以替代资本,从而使资金更方便、更快、更有效地为社会经济建设服务。电子货币的出现,以信息卡为载体的信用信息使现代社会经济活动中由货物交换方式演变成信息交换方式;电子转帐出现,把货物流和票据流的资金运动变为信息流的运动,不但大大减少了在途运输资金的麻烦,而且加快资金周转速度,提高资金利用率,从而解决社会经济建设中资金不足的矛盾。 3、信息对财富起增值作用。信息不但对生产要素起优化作用和对社会资源起补充作用,而且可直接创造财富,对社会财富起增值作用。 (1)信息可使非资源转化为资源,投入相应的信息都会使其产生价值或价值增值。呆滞的资本得到资本需求的信息就会变为赢利的投资。 (2)直接出售信息产品和信息服务,从而创造财富。在美国、日本等信息业发达的国家,信息服务业和信息产品制造业的直接收入惊人,据统计,美国信息业销售额1982年为2370亿美元,1985年为4000亿美元,1988年为4700亿美元,预计2000年将接近一万亿美元。 (3)信息可缩短流通时间,从而创造财富。电报和电话所起的作用就是加快信息传递速度,缩短信息流动的时间,提高工作效率,从而达到创造财富的目的。通过信息和信息技术缩短流通时间给我们带来的财富的例子很多,如通讯、电话、传真、电子邮件、联机检索、电视会议等一系列先进技术设备,使信息流动时间由过去以周、日计算缩短为现在以分、秒计算,从而大大加快了财富的增值过程。 (4)信息可扩大增值空间,从而创造财富。由于信息技术具有很强的辐射能力,使现代的信息活动在更广泛的空间进行,从而创造财富。因此,在信息化不断提高的今天,财富的增值空间不但在某一自然地域或某一国家和地区,而且扩大到全球其他国家和地区。 总之,信息经济是“低耗能”的经济,在工业经济中,国内生产总值(GDP)的增长与能源、原材料是同步增长,而在信息经济中,单位GDP所耗能源却下降,美国、日本等国近年来国民经济生产总值在增长,而能源却减少了。我国是人均自然资源劣势的国家,特别是能源较缺,如要把经济建设搞好,就必加快发展信息产业。 二、人类社会对信息的需求 当今社会,人类对信息需求日益高涨,世界所有国家,无论是发达国家,中等发达国家,还是发展中国家,都立足于新世纪的竞争。而要在竞争中取得胜利,就必须通过各种手段,捕捉有效的信息,从而掌握经济发展的主动权。可以预料,随着社会经济的发展,人们对信息的需要将日益高涨,因为: (1)现代信息处于爆炸的时代,文献量在成指数的增长,社会的信息量在迅速的增加。据不完全统计,当今社会,全球每年大约产生100万份发明专利,450万篇科技文献,1亿2千万册各类出版物,以及数以亿计的各种机构文件和资料。其中每年我国发表的经济类学术论文和资料就有3万多篇,也就是说,每天平均有100多篇,它们分别发表在1000多种报刊上。这些文件和资料每十年大约要翻一番。此外各类信息系统内部以及地区之间、国际之间昼夜不停的信息传递也达到难以统计的程度。面对如此巨大且日益膨胀的信息量,没有足够的计算机系统和互联网络的支持和处理是不可思议的。 (2)社会逐渐信息化,信息逐渐社会化和产业化是当今社会发展的潮流与趋势,也是当今的社会特征之一。信息对社会各个领域的渗透日益明显,几乎到了处处存在信息、事事离不开信息的地步。 (3)企业的生存和发展,在竞争中立于不败之地,不得不掌握与其命运攸关的有关信息。随着经济的发展,信息在企业的经营活动中更为重要,这是因为:一方面,各种新技术、新设备、新材料不断产生,同时这些新技术、新设备、新材料又被广泛的应用于新产品的开发和应用上,因此,不了解这些信息,企业就不能用最新的科学技术、最先进的设备生产出最新的产品,企业就不能注入新的活力;另一方面,市场经济要求企业的生命越来越和市场连在一起,这就要求企业加强对市场的调查研究,随时了解市场行情,把握市场变化的信息,生产出适销对路的产品。只有这样,企业才能适应复杂多变的市场环境,企业才能生存,才能发展。 总之,信息产业和信息技术影响超过了历史上任何一次的技术革命,它不仅影响着物质产品的生产过程,而且影响了信息和知识型产品的生产过程,它不仅影响到各国经济的发展,而且对各国的政治、军事、社会发展等产生了越来越大的影响。 三、我国汽车维修业对信息资源的需求及存在问题 传统意义上的我国汽车维修业,长期以来一直处于原始、落后的现状,是公认的脏、苦、累、差行业,这种落后表现在管理水平、技术水平、人员素质、设备装备等诸方面,而信息资源方面的落后表现得尤为突出。 一百多年前诞生的汽车,只不过是一个简单的四轮交通工具,是被一些人,包括马车夫所嘲笑的笨重怪物。谁也不曾想到,就是这样一个笨重怪物,历经100多年的发展,由原始汽车变化成为一个高科技的结晶体。特别是电子技术、电脑技术的飞速发展,使汽车的高科技化程度不断得到提高。电子燃油喷射系统的应用,ABS 防抱死制动系统、SRS安全气囊系统、电子控制自动变速箱系统、空气悬挂系统、动力转向系统、自动巡航系统、中控门锁及防盗系统、动力牵引系统、自我诊断系统……,这一系列高新技术,不断完善着汽车的性能,展现在我们面前的汽车再也不是比马车强不了多少的简单的交通工具,而是一个集现代文明和智慧的高科技产物,而这个高科技产物,还在不断地向高科技领域纵深发展。这种汽车自身的高科技特征,加上世界各个汽车制造厂商每年不断地推出新的车型车种,先进技术的不断采用,多种系统的不断发展,使得广大汽车维修技术人员对汽车维修信息方面的需求越来越强烈。 传统的汽车维修资料信息查询,主要借助于传统的媒体(如图书、杂志、报刊等),这种传统媒体,存在着信息量小、查询速度慢、资料更新迟缓,特别对于改革开放以后大量涌入国内的进口汽车,更因缺乏维修资料,给维修工作带来很大的困难,就现在汽车维修技术人员而言,没有一个人能将数千种车型的维修资料、数据、程序等记忆在大脑中,汽车维修技术人员的知识技术、经验以及对信息的全面掌握,越来越显示出自身的局限性。 我国汽车维修业对维修资料信息的需求日益强烈。而解决这一不足的就是汽车维修专业互联网络,即INTERNET互联网。INTERNET互联网的出现,彻底打破了资讯传递在空间、时间上的局限,能在第一时间最全面、最快速地将资讯迅速的传递到地球上的每一个角落。而INTERNET互联网络中国现代汽车维修行业中已崭露头角,从国际汽车维修行业看,维修行业技术资料查询、故障检测诊断、技术培训网络化,已成为全面普及的局面。以美国汽车维修业为例,在维修信息综合管理、专家集体会诊、网上查询资料、网上解答疑难杂症、网上开展技术咨询、网上购买汽车维修资料,已经成为维修行业的基本特征。早在80年代末90年代初,就已经全面实行。 我国汽车维修专业互联网络,是从90年代中期开始起步,以欧亚・笛威汽车维修专业网站为例,从1995年起,即开始建立了在会员单位内部使用的远程通迅BBS。从96年起,开始投入巨资,大规模建立汽车维修INTERN ET互联网站。目前已发展成为专业性最强的汽车维修专业网站,涵盖欧美亚各车系的发动机、变速箱、空调、悬挂、转向、定速、安全气囊、防盗等各系统的基本保养、检修程序、各类数据、各类元件位置图、机械拆装图、电气线路图,并实现了在网上答疑、网上咨询、网上查询、网上培训等功能。这种以电脑信息处理技术为特点的互联网站,已构成现代汽车维修企业的一大高科技特征。 汽车维修专业互联网的另外一项重要功能是可以迅速、快捷地提供汽车配件、汽车维修检测设备、汽车维修资料、汽车维修技术与管理人才等方面的供需信息,使企业经营者和管理者能够及时获得信息,作出正确的选择和决策。而互联网上的技术讨论和技术交流,又加速了汽车维修技术人员的整体技术水准。网上的远程汽车维修技术培训,也给需要不断吸取新技术和新知识的汽车维修技术人员的再训练提供了又一条途径。 此外,电脑管理系统软件与技术在现代汽车维修企业中的应用,也是信息资源与信息技术在汽车维修业的应用实例。目前,汽车维修企业正面临一场革命。一大批新的汽车维修企业成立,相应的汽车维修服务行业急剧扩张,维修行业的规模也随之变得庞大。到目前为止,全国大大小小的维修企业已经发展到近30万家。如何面对接踵而来行业内的挑战,提高企业在维修界的竞争力,提高企业自己的生产利润,已成为现代汽车维修企业经营者和管理者所面临的主要问题。解决这一问题的关键主要在于两个方面:一方面在于提高企业的技术水平,而更重要的另一方面就是提高企业的管理水平。完善的管理制度,现代化的管理方法,精确的管理数据分析以及电脑在企业管理中的应用,对于一个现代化的汽车维修企业更为重要 现代汽车维修企业有两个显著特征:一是先进的检测维修设备和维修资料的应用,二是计算机网络的应用与电脑管理。是信息化和电脑技术把汽车维修企业引向现代管理模式和管理方式。企业发展的根本在于人,在于管理。“服务”将成为未来竞争最重要的手段。良好的服务包括维修服务、售前服务及售后服务。这种主动服务,就是建立稳定的客户关系,依赖于客户信息和维修档案的建立与管理。而大量的企业经营数据信息,仅凭人工来完成是难以想象的。利用电脑技术,建立企业网络数据库才是必由之路。 事实上,由于汽车维修行业业务过程复杂、数据信息量大,仅仅依靠人力往往难以对维修、配件、客户档案、车辆档案、员工及各部门工作进程的监督、企业经营数据进行准确的统计和分析。而运用电脑管理,速度快、时间短、资料全、效率高。一个30人的维修企业的月度工时统计,如采用人工计算,需要一个统计员1-2 天的时间,采用电脑进行统计仅仅需要几秒种,效率提高何止几千倍。 采用电脑进行维修企业管理的优点是: 1、上层管理者可以通过电脑管理网络系统及时了解全厂的运作情况,从而可以对全厂各部门的工作进行统筹安排。 2、准确及时的统计报表大大减少了管理者主观判断上可能造成的失误,这样就加强了全体员工的工作积极性,可以形成良好的企业文化,加强企业的凝聚力。 3、可以使汽车维修企业彻底改变手工作坊式的工作模式,实现一个质的飞跃,以此来解决作为企业领导每天面对庞大的客户资料、维修记录、凌乱的库存管理以及因此而产生的诸多客户纠纷和纷杂事务。 4、厂长经理们可以从繁琐的统筹安排,生产调度,统计报表中解脱出来,去争取更多的客户,带来更多更好的效益。 5、标准规范的电脑化管理能够提高服务厂在顾客心目中的形象。电脑管理下的客户及车辆档案,为长期、灵活的客户服务奠定了基础。 6、车辆、客户的动态跟踪可以让业务部具体掌握所有车辆以及客户的每一个细节,随时提醒客户进行维修、保养和零件的更换,更体现了服务的完整性。 7、图表分析功能可以为工作繁忙的厂长经理们提供一个简单直观的查询功能。 8、可以消除在会计方面人为的失误。 9、对于顾客的提出的询问能作出迅速确实的反应,尽可能少占用顾客的宝贵时间。 10、提高工作效率,合理调配零件,节省人力物力等。 与发达国家相比,信息资源在我国汽车维修业的应用方面还存在以下问题: 首先,政府扶持政策的力度还不强,资金投入更是不足,资金短缺,投资分散,正常融资环境不健全等,都在阻碍着信息资源和学习技术在我国汽车维修界的应用,从事汽车维修专业互联网站的公司大多于依靠自有资金、人才、技术进行发展,缺乏政府的政策扶持。 其次,电脑在众多汽车维修企业的应用不够,有很大一部分汽车维修企业装备的电脑 还只是花瓶式的摆设,并没有真正成为生产力。可以说,由于许多汽车维修企业厂长、经理的认识局限,许多汽车维修企业对电脑的兴趣,甚至还不如许多家庭高。电脑已经大规模的进入家庭,甚至许多小学生都能够熟练的操作电脑,而在很多汽车维修企业,电脑还是稀罕物,许多员工还是电脑盲,这不能不说是我国汽车维修业的悲哀。 再次,由于我国汽车维修业长期处于原始落后的状态,人员素质普遍较低,对电脑、互联网及信息产业有一种本能的神秘和畏难情绪,存在着电脑难学,不会上网等困难,而企业领导者更愿意将资金投入到厂房、设备等硬件设施方面,对电脑、互联网方面的投入的力度及对员工在这方面的培训力度很小。 最后一点,由于我国电信部门长期处于垄断经营的地位,网络收费过多,服务不良等现象,也直接影响到我国汽车维修界的电脑应用和互联网络的应用。 四、我国信息资源在汽车维修界的应用前景 尽管由于多种条件的限制,信息资源在我国汽车维修业的应用还存在一系列的问题。但是信息产业的浪潮正以汹涌澎湃之势,不可遏止地向全社会各领域冲击。也自然将给进入新世纪的我国汽车维修行业产生更大的推动作用。信息资源在汽车维修界的应用前景将是十分广阔的。 (一)汽车维修专业互联网在汽车维修企业的应用中,会因汽车维修技术人员方便、快捷地查询进口汽车维修资料,迅速排除故障,减少车辆维修时间而显著提高生产效率,仅此一项即可为企业节约可观的经济收入,以欧亚・笛威汽车维修互联网为例,该网站目前已有网员600余家,每家会员修理厂利用互联网方便、快捷查询资料,提高生产力,所产生至少5万元/年的经济效益,全年的总经济效益可达3000万元/年,由此产生的影响是十分巨大的。 (二)随着电脑的迅速普及,大批掌握使用电脑和互联网的人才将源源不断地进入汽车维修企业,为企业的职工队伍注入新的血液和活力。由于他们的文化素质较高,求知欲强,对新生事物具有很强的敏感性,因此从企业内部产生了掌握现代信息技术的需求,这种需求将会更进一步推动信息资源在汽车维修业的应用。 (三)现代维修企业采用电脑的管理方式不仅势在必行,而且时机也已经成熟:其一,电脑硬件的价格已经降低到很低的水平。其二、软件的开发、设计方面也越来越成熟,功能方面也越来越适合维修企业的实际运作。其三、随着一些大中专汽车专业毕业生进入维修企业,为实行电脑管理奠定了良好的人才基础。其四、远程通讯技术的诞生为软件的售后维护工作奠定了坚实的基础。 (四)我国已将现代信息产业作为国家的支柱产业来发展,原邮电部改为为信息产业部就是一个极好的例证。 1、我国的信息化建设自改革开放以来已取得长足进展,主要表现在以下几个方面:(1)信息基础设施不断完善。 “八五”期间,我国共投入约290亿美元资金,基本建成以光缆为主、数字微波和卫星通信为辅的通信干线网络,技术上基本实现了数字化和程控化。 (1)信息产业有了较大发展。信息产业在我国仍是一个正在逐步形成的新兴产业,但经过十几年的发展,其整体实力不断增强,信息技术和信息服务产业都取得了较大进展。1995年我国电子工业总产值达2457亿元,为1980年的24。5倍,已形成一批具有较强实力和市场竞争力的大型电子骨干企业和企业集团。信息服务业发展迅速,其服务范围不断拓宽,服务水平逐步提高。据统计,我国信息服务业销售额由1990年的2亿元增长至 1995年的77亿元,全国从事信息服务业的企事业单位共2万多家,已建立各种数据库1000多个。我国信息服务业正朝着计算机化、数据化、网络化和有线咨询信息网等方向发展。 (2)信息技术开发与应用初见成效。我国“863”星火计划中包含有许多信息领域的高技术研究课题,如先进的感测系统、智能计算机、自动化技术、现代通迅技术等主题项目,这些课题目前大多已被攻克。“八五 ”期间,我国计算机装机量由1990年的50万台增长到1995年的330万。信息技术在工业控制、计算机辅助设计、企业管理等方面的应用取得重大进展,应用程度已从单项应用向集成化、综合化方向发展。在信息资源开发方面,我国目前已建成了经济、科技、统计、银行、邮电、电力、铁路、民航、海关、气象、人口等12个国家信息系统,初步建成了国家公用分组交换数据网。1993年后我国又开始实施以金桥、金关和金卡构成的“三金”工程为重点的国民经济信息化“金”字工程。这些大型应用系统在开发的同时建设了一批较大型数据库,从而大力促进了我国信息资源的开发与利用。 综上所述,在迈入新世纪之后,信息资源和信息技术在我国汽车维修业的应用前景是十分广阔的。我们要把握好这个难得的机遇,推动整个汽车维修行业技术与管理的全面提升,为尽快赶超世界先进水平而不懈努力。
关于智能传感器与汽车电子的分析摘要:现代汽车电子从所应用的电子元器件到车内电子系统的架构均已进入了一个有本质性提高的新阶段。其中最有代表性的核心器件之一就是智能传感器。关键词:智能传感器1 汽车电子操控和安全系统谈起近几年来我国汽车工业增长迅速,发展势头很猛。因此评论界出现了一些专家的预测:汽车工业有可能超过IT产业,成为中国国民经济最重要的支柱产业之一。其实,汽车工业的增长必将包含与汽车产业相关的IT 产业的增长。例如,虽然目前在我国一汽的产品中电子产品和技术的价值含量只占10%—15%左右,但国外汽车中电子产品和技术的价值含量平均约为22%,中、高档轿车中汽车电子已占30%以上,而且这个比例还在不断地快速增长,预期很快将达到50%。电子信息技术已经成为新一代汽车发展方向的主导因素,汽车(机动车)的动力性能、操控性能、安全性能和舒适性能等各个方面的改进和提高,都将依赖于机械系统及结构和电子产品、信息技术间的完美结合。汽车工程界专家指出:电子技术的发展已使汽车产品的概念发生了深刻的变化。这也是最近电子信息产业界对汽车电子空前关注的原因之一。但是,必须指出的是,除了一些车内音响、视频装备,车用通信、导航系统,以及车载办公系统、网络系统等车内电子设备的本质改变较少外,现代汽车电子从所应用的电子元器件(包括传感器、执行器、微电路等)到车内电子系统的架构均已进入了一个有本质性提高的新阶段。其中最有代表性的核心器件之一就是智能传感器(智能执行器、智能变送器)。实际上,汽车电子已经经历了几个发展阶段:从分立电子元器件搭建的电路监测控制,经过了电子元器件或组件加微处理器构筑的各自独立的、专用的、半自动和自动的操控系统,现在已经进入了采用高速总线(目前至少有5种以上总线已开发使用),统一交换汽车运行中的各种电子装备和系统的数据,实现综合、智能调控的新阶段。新的汽车电子系统由各个电子控制单元(ECU)组成,可以独立操控,同时又能协调到整体运行的最佳状态。还可以举一个安全驾驶方面的例子,出于平稳、安全驾驶的需要,仅只针对四个轮子的操控上,除了应用大量压力传感器并普遍安装了刹车防抱死装置(ABS)外,许多轿车,包括国产车,已增设了电子动力分配系统(EBD),ABS+EBD可以最大限度的保障雨雪天气驾驶时的稳定性。现在,国内外的一些汽车进一步加装了紧急刹车辅助系统(EBA),该系统在发生紧急情况时,自动检测驾驶者踩制动踏板时的速度和力度,并判断紧急制动的力度是否足够,如果需要,就会自动增大制动力。EBA的自控动作必须在极短时间(例如百万分之一秒级)内完成。这个系统能使200km/h高速行驶车辆的制动滑行距离缩短极其宝贵的20多米。针对车轮的还有分别监测各个车轮相对于车速的转速,进而为每个车轮平衡分配动力,保证在恶劣路面条件下各轮间具有良好的均衡抓地能力的“电子牵引力控制”(ETC)系统等。从以上列举的两个例子可以清楚看到,汽车发展对汽车电子的一些基本要求: 电子操控系统的动作必须快速、正确、可靠。传感器(+调理电路)+微处理器,然后再通过微处理器(+功率放大电路)+执行器的技术途径已经不再能满足现代汽车的要求,需要通过硬件集成、直接交换数据和简化电路,并提高智能化程度来确保控制单元动作的正确性、可靠性和适时性。 现在几乎所有的汽车的机械结构部件都已受电子装置控制,但汽车车体内的空间有限,构件系统的空间更是极其有限。理想的情况当然是,电子控制单元应与受控制部件紧密结合,形成一个整体。因此器件和电路的微型化、集成化是不可回避的道路。 电子控制单元必须具有足够的智能化程度。以安全气囊为例,它在关键时刻必须要能及时、正确地瞬时打开,但在极大多数时间内气囊是处在待命状态,因此安全气囊的ECU 必须具有自检、自维护能力,不断确认气囊系统的可正常运作的可靠性,确保动作的“万无一失”。 汽车的各种功能部件都有各自的运动、操控特性,并且,对电子产品而言,大多处于非常恶劣的运行环境中,而且各不相同。诸如工作状态时的高温,静止待命时的低温,高浓度的油蒸汽和活性(毒性)气体,以及高速运动和高强度的冲击和振动等。因此,电子元器件和电路必须要有高稳定、抗环境和自适应、自补偿调整的能力。 与上述要求同样重要,甚至有时是关键性的条件是,汽车电子控制单元用的电子元器件、模块必须要能大规模工业生产,并能将成本降低到可接受的程度。一些微传感器和智能传感器就是这方面的典范。例如智能加速度传感器,它不仅能较好地满足现代汽车的各项需要,而且因为可以在集成电路标准硅工艺线上批量生产,生产成本较低(几美元至十几或几十美元),所以在汽车工业中找到了自己最大的应用市场,反过来也有力地促进了汽车工业的电子信息化。2 智能传感器:微传感器与集成电路融合的新一代电子器件微传感器、智能传感器是近几年才开始迅速发展起来的新兴技术。在我国的报刊杂志上目前所使用的技术名称还比较含混,仍然笼统地称之为传感器,或者含糊地归纳为汽车半导体器件,也有将智能传感器(或智能执行器、智能变送器)与微系统、MEMS等都归入了MEMS (微机电系统)名称下的。这里介绍当前一些欧美专著中常用的技术名词的定义和技术内涵。首先必须说明的是,在绝大多数情况下,本文大小标题及全文中所说的传感器其实是泛指了三大类器件:将非电学输入参量转换成电磁学信号输出的传感器;将电学信号转换成非电学参量输出的执行器;以及既能用作传感器又能用作执行器,其中较多的是将一种电磁学参量形式转变成另一种电磁学参量形态输出的变送器。就是说,关于微传感器、智能传感器的技术特性可以扩大类推到微执行器、微变送器-传感器(或执行器、或变送器)的物理尺度中至少有一个物理尺寸等于或小于亚毫米量级的。微传感器不是传统传感器简单的物理缩小的产物,而是基于半导体工艺技术的新一代器件:应用新的工作机制和物化效应,采用与标准半导体工艺兼容的材料,用微细加工技术制备的。因此有时也称为硅传感器。可以用类似的定义和技术特征类推描述微执行器和微变送器。 它由两块芯片组成,一是具有自检测能力的加速度计单元(微加速度传感器),另一块则是微传感器与微处理器(MCU)间的接口电路和MCU。这是一种较早期(1996年前后)的,但已相当实用的器件,可用于汽车的自动制动和悬挂系统中,并且因微加速度计具有自检能力,还可用于安全气囊。从此例中可以清楚看到,微传感器的优势不仅是体积的缩小,更在于能方便地与集成电路组合和规模生产。应该指出的是,采用这种两片的解决方案可以缩短设计周期、降低开发前期小批量试产的成本。但对实际应用和市场来说,单芯片的解决方案显然更可取,生产成本更低,应用价值更高。智能传感器(Smart Sensor)、智能执行器和智能变送器-微传感器(或微执行器,或微变送器)和它的部分或全部处理器件、处理电路集成在一个芯片上的器件(例如上述的微加速度计的单芯片解决方案)。因此智能传感器具有一定的仿生能力,如模糊逻辑运算、主动鉴别环境,自动调整和补偿适应环境的能力,自诊断、自维护等。显然,出于规模生产和降低生产成本的要求,智能传感器的设计思想、材料选择和生产工艺必须要尽可能地和集成电路的标准硅平面工艺一致。可以在正常工艺流程的投片前,或流程中,或工艺完成后增加一些特殊需要的工序,但也不应太多。在一个封装中,把一只微机械压力传感器与模拟用户接口、8位模-数转换器(SAR)、微处理器(摩托罗拉69HC08)、存储器和串行接口 (SPI)等集成在一个芯片上。其前端的硅压力传感器是采用体硅微细加工技术制作的。制备硅压力传感器的工序既可安排在集成 CMOS 电路工艺流程之前,亦可在后。这种智能压力传感器的技术和市场都已成熟,已广泛用于汽车(机动车)所需的各式各样的压力测量和控制单元中,诸如各种气压计、喷嘴前集流腔压力、废气排气管、燃油、轮胎、液压传动装置等。智能压力传感器的应用很广,不局限于汽车工业。目前,生产智能压力传感器的厂商已不少,市售商品的品种也很多,已经出现激烈的竞争。结果是智能压力传感器体积越来越小,随之控制单元所需的外围接插件和分立元件越来越少,但功能和性能却越来越强,而且生产成本降低很快。顺便需要说说的是,在一些中文资料中,尤其是一些产品宣传性材料中,笼统地将Smart Sensor(或device)和Intelligent sensor(或device)都称之为智能传感器,但在欧美文献中是有所差别的。西方专家和公众通常认为,Smart(智能型)传感器比Intelligent(知识型)的智慧层次和能力更高。当然,知识型的内涵也在不断进化,但那些只能简单响应环境变化,作一些相应补偿、调整工作状态的,特别是不需要集成处理器的器件,其知识等级太低,一般不应归入智能器件范畴。相信大多数读者能经常接触到的,最贴近生活的智能传感器可能要算是用于摄像头、数码相机、摄像机、手机摄像中的CCD图像传感器了。这是一种非智能型传感器莫属的情况,因为CCD 阵列中每个硅单元由光转换成的电信号极弱,必须直接和及时移位寄存、并处理转换成标准的图像格式信号。还有更复杂一些的,在中、高档长焦距(IOX)光学放大数码相机和摄像机上装备的电子和光学防抖系统,特别是高端产品中的真正光学防抖系统。它的核心是双轴向或3轴向的微加速度计或微陀螺仪,通过它监测机身的抖动,并换算成镜头的各轴向位移量,进而驱动镜头中可变角度透镜的移动,使光学系统的折射光路保持稳定。微系统(Microsystem)和MEMS(微机电系统)-由微传感器、微电子学电路(信号处理、控制电路、通信接品等)和微执行器构成一个三级级联系统、集成在一个芯片上的器件称之为微系统。如果其中拥有机械联动或机械执行机构等微机械部件的器械则称之为MEMS。MEMS芯片的左侧给出的是制备MEMS芯片需要的基本工艺技术。它的右侧则为主要应用领域列举。很明显,MEMS 的最好解决方案也是选用与硅工艺兼容的材料及物理效应、设计理念和工艺流程,也即采用常规标准的CMOS 工艺与二维、三维微细加工技术相结合的方法,其中也包括微机械结构件的制作。微传感器合乎逻辑的发展延伸是智能传感器,智能传感器自然延伸则是微系统和MEMS,MEMS 的进一步发展则是能够自主接收、分辨外界信号和指令,进而能独立、正确动作的微机械(Micromachines)。现在,开发成功、并已有商业产品的MEMS品种已不少,涵盖各大领域。其中包括全光光通信和全光计算机的关键部件之一的二维、三维MEMS光开关。通过控制芯片上的微反射镜阵列,实现光输入/输出的交叉互联。这是目前全光交换技术的成熟的最佳方案。市场上可买到的MEMS光开关已达1296路,开关转换时间约为20ms。微机械(也称为纳米机械)则尚处于开发试验阶段,但已有许多很重要的实验室产品涌现,如著名的纳米电机、微昆虫、微直升机和潜水艇等。技术产业界普遍认为,它们的开发成功和投入实际应用将对工业技术和生活质量产生深远的影响。
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