汽车电子控制系统中计算机控制技术的应用研究

王建磊

摘 要：在汽车电子控制系统中应用计算机控制技术，可以更好地帮助提升汽车性能，满足社会大众的舒适性需求。如当前的汽车中基本都配置的娱乐导航系统，这种系统也是计算机控制技术在汽车电子控制系统的应用。为此，本文概述了汽车电子控制系统，分析了汽车电子技术的优势和自动控制系统的分类，论述了汽车电子控制系统中计算机控制技术的应用，并讨论了今后的发展趋势。

关键词：汽车电子控制系统;计算机控制技术;应用

1 引言

研究发现，造成汽车不安全的原因90%以上来源于公路交通事故，在交通事故中车辆碰撞追尾事故是非常普遍的，为了促使行车安全性，减少车辆碰撞事故的发生，当前国内外投入到大量的人力物力，来研究汽车主动安全技术，这种技术，首先要确保汽车与汽车之间的安全距离，其次再应用传感器技术科学合理的检测汽车周围环境，并利用计算机技术实现对汽车的控制，最大化地确保安全距离，从整体上促使汽车行使安全性的提升。

2 汽车电子控制系统概述

2.1 汽车电子控制系统界定

近年来随着电子技术和汽车行业的高速发展，二者彼此交错，从而汽车电子技术运应而生，这种技术的衍生对于我国汽车行业的发展具有划时代的意义。在新时期下衡量汽车智能化的标准就是汽车的电子化[1]。从技术层面来说，汽车电子技术一方面提升的设备质量，另一方面扩充了汽车的功能性[2]。

汽车电子控制系统主要分为四个方面，一是动力和发动机集中控系统，在这其中主要该系统又分为多个子系统，比如，牵引力控制系统、发动机集中控制系统、制动防抱死以及自动化变速控制系统等;二是智能车身电子系统，同上述一样该系统也包含了诸多个子系统，比如，汽车夜视系统，智能前灯系统、自动调节座椅系统等;三是安全系统和底盘综合控制。防撞预警系统、车辆稳定控制系统、驾驶员智能支持系统、巡航控制系统等都包含在其中;四是娱乐系统和通讯系统。该系统是我们所熟知的，比如，汽车音响系统、信息化服务系统语音识别系统，导航系统以及“G-Netlink”系统等。随着社会的不断发展，人们在购买汽车时的汽车电子功能已经成为了选择汽车的主要指标之一[3]。

2.2 汽车电子技术发展历程

汽车电子技术的有效应用，为汽车产业的发展提供了诸多支持力度，我们充分利用汽车电子技术，一方面可以促使汽车控制精度的提升，让汽车的运行控制范围得以扩大，全面优化汽车，另一方面还可以降低汽车油耗率和排放率。由此可见，不管是在汽车运行舒适性方面，还是在汽车安全性方面，都能进一步完善，与此同时还有助于根据所获取的信息数据，实现对汽车执行机构的控制和管理，促使汽车工作状态的优化，从而有效达到汽车节油的目标。技术人员通过对传感器的合理运用，实现发动机空燃情况的控制，在节约油耗的基础上，将其与废气循环装置进行有效配合，促使氮氧化合物的减少，还能让空气污染的情况得以控制[4]。总之，汽车的电子技术可以让汽车综合性得以完善，促使整个汽车行业的稳健长远发展。

2.3 汽车电子技术的优势

2.3.1 减少汽车修复时间

研究发现，在汽车总故障中汽车电气设备故障占1/3，我们深知，汽车零部件较多，汽车构造较为复杂，并且汽车受环境温度、湿度、道路条件等诸多环境因素的不可控制，加之人为因素，因此其可靠性还有待提升。随着汽车功能的增强，在汽车零部件中也在不断增加，所以电气设备故障率还会大大的增加。纵观当前电子控制汽车中基本上都装有自诊断系统，这种系统促使了故障准确性和诊断速度的提升，使汽车的修复时间得以缩短[5]。

2.3.2 节油

比较传统化油器式发动机，汽车发动机主要采用的是电子综合优化控制，这种控制方面有助于节约10%-15燃油消耗。作为一个复杂多参数控制机械，汽车的行使条件具有随意性，我们对汽车进行电子技术优化控制后，这个时候，计算机就可以适当采样控制对象的排气成分、温度、气体压力等相关参数，在科学合理的处理数据后对汽车执行机构进行控制，如此一来，就可以让汽车在最佳的运行状态下，达到节油的目的。优化控制发动机部件主要包含了电子控制汽车喷射、电子控制点火装置以及混合气浓度控制装置。另外还包含了废气再循环控制、爆震控制、怠速控制的优化控制。

2.3.3 减少空气污染

发动机空燃比闭环控制系统依赖发动机相关传感器实施控制，在控制系统的辅助下，可以将实际空燃比控制在理论范围内随后相关技术人员在通过加装三元催化净化和废弃再循环等装置，通过这样的举措，一方面可以达到节约燃油的目的，另一方面还可以进一步降低废气中40%碳氢化合物体的体积分数[6]。

2.3.4 减少交通事故

我们深知交通事故的发生主要是两方面所造成的，即，人的客观因素和主观因素。减少主观因素所引发的电子装置主要有：检查人的反应时间，人的心理状态以及防止酒后驾车的电子装置等。相应的，减客观因素的所造成的电子装置主要有安全气囊、汽车主要参数，电子控制防滑装置等。

2.3.5 提高乘坐舒适性

在现代汽车运行系统中运用汽车电子技术，有助于驾驶人员根据路况适时和运行情况实现对减振器的阻尼相关参数的控制，促使乘坐人员乘坐舒适性的提升。另外，还可以根据自己的需求进行调节，自动控制适合的程度[7]。

3 汽车自动控制系统的分类

3.1 按控制系统有无反馈环节分类

一是开环控制系统，顾名思义主要指汽车自动系统控制作用主要受系统输出量的影響也就是无检测反馈单元，各单元精度直接决定了开环控制系统的控制精度，所以， 开环系统的通常都使用在精度要求不高，同时还要使用在不受内外干扰场合，这种系统存在不稳定的问题，主要是因为系统结构简单。具体如图1所示：

二是闭环控制系统，又被称之为反馈控制系统，主要就是指系统的输出通过检测反馈单元直接反馈回来的作用，作用到控制部分，通过这样的反馈直接形成闭合回路。自动化对系统内参数所引起的变化或是外部干扰所引起的偏差进行纠正是这种系统最显著的优势[8]。但是这种系统还存在一定的缺陷，它是用偏差消除偏差的，所以闭环控制系统工作的前提一定要存在偏差，自然闭环控制系统精度不是很高，另一方面由于闭环控制系统构成系统的元件存在传动链和惯性的间隙，如果在具体的操作中，一旦配合不当，则会导致反馈控制系统振荡，引起系统的不稳定，严重影响闭环控制系统的稳定性和精度性。具体图2所示：

3.2 按系统传输信号对时间的关系分类

一是连续控制系统。控制作用的信号是具有模拟量和连续量的是这种系统最显著的特征。比我们随动系统则是，分析其原因主要是因为其系统的信号是模拟量的。

二是离散控制系统，我们又将这种系统称之为采样控制系统，离散控制系统最显著特征作用于系统控制信号的采样数量、数字量以及连续量，一般来说，采样数值计算机控制系统基本上都是离散系统。

4 汽车电子控制系统中计算机控制技术的应用

4.1 电子控制系统在汽车发动机中的应用

怠速运转控制装置、点火时间控制装置、再循环控制装置以及燃油喷射控制装置四部分是汽车发动机电子控制系统的主要构成部分，发动机中不同的速度或是进气量，都会让点火延迟控制系统的点火时间具有差异性，为更好地达到最佳点火时间，就必须要实现对发动机速度和进气量进行科学的控制，从而有助于让汽车发动机扭知、速率固定达到最佳值，两个促使汽车燃料消耗的降低，爆震传感器经由闭环系统，将所收集的数据反馈至开环控制系统，从而对废气排放实施精准控制和调整，以降低废气的排放量，达到控制和处理的目标。此外，在汽车发动机当中，而借助计算机技术的所得到的反馈信息数据，能够实效对其他参数以及发动机冷却剂温度的调节，始终让汽车中发动机空转转速在控制系统当中，始终处在一个可靠的状态。如果我们要想进一步实现天然气发动机的稳定安全运行，当务之急就是要控制好发动机的充气效率，并采取措施实现对汽车运行压力的降低。针对于此就要对汽车气缸喷射进行完善，充分利用汽车电子技术，提升自然吸气发动机性能。

4.2 电子控制系统在汽车底盘中的应用

驱动防滑控制系统和防抱死制动控制在汽的底盘电子控制系统中是不可或缺的两个部分。在汽车的驱动安全装置中牵引力控制系统和防抱死控制系统非常重要的，上述装置系统的正常运行，保障了车辆安全性，我们将计算机技术控制技术合理运用到上述系统中，有助于上述系统更加稳定的运行。驱动防滑控制系统的作用在于，能够依赖计算机技术的精准控制优势，使车辆在启动及转向过程中，利用其加速轮的启动和转动，形成一定的协同效应帮助车辆保持稳定的运行状态，保证使驾乘人员的安全感和舒适性，探究其原因主要是因为，通过合理运用计算机控制技术，我们在控制汽车系统的时候，让计算机严格根据移位特性对变速比实现对汽车的精准控制。较传统机械控制系统，计算机控制方式效率高，进一步减少的燃料的消耗。另外，由于计算机控制技术的有效运行，大大地增加了汽车换挡的平滑性、舒适性，进一步突显了汽车的使用优势，延长了其使用寿命。

4.3 汽车安全控制系统中计算机控制技术的应用

由于路况复杂多变，汽车运行速度快，因此，对汽车的安全性提出越来越高的技术要求，保障汽车可操作性和安全性方面汽车安全控制系统发挥着至关重要的作用。众所周知，汽车电子安全系统包含了车身系统内的电子设备，比如，预防系统、碰撞警示以及安全气囊等，电子安全系统促使乘客和驾驶人员方便性和舒适性的提升。比如，安全气囊安全装置中计算机控制技术的应用，在保障驾驶员安全方面发挥着至关重要的，预防系统和碰撞系统进一步规避倒车事故和追尾事故的发生。并且碰撞警示与预防系统在汽车运行过程中，一旦出现了两车安全距离不足的情况，这个时候系统就会发出警报，通过警报提醒驾驶员安全距离不足。此外，驾驶员在倒车的是时候，碰撞警示与预防系统就显示车与障碍物的距离，从而进一步规避倒车事故的发生，制动防抱死系统是现代汽车普遍安装有的一个系统， 传统汽车防抱死系统是利用机械原理来规避驾驶员在运行过程中用力刹车导致轮胎处于锁死状态，进一步规避迅速制动所导致的追尾或是侧翻事故的发生。近年来随着计算机技术的日益发展，在新时期在电子制动分配技术运应而生，这种技术较传统防抱死系统有更好地控制制动力，促使制动效果的提升，同时也能保障车辆的安全性。电子制动分配技术与制动防抱死系统的结合，可以让车辆更好地根据车辆自身的重量车速以及现实路况，对刹车制动力进行科学的分配，从而进一步调节前后车轮得制动，从整体上促使车辆稳定性、安全性的提升，有效防止因为驾驶员紧急制动、转向过度所引发的车辆侧翻，运用电子稳定装置有助于促使汽车稳定性的提升，特别是在雨后湿滑的路面上驾驶员急踩刹车，电子稳定装置可以借助对外侧前轮的制动实现对车辆的稳定。

4.4 电子控制系统在汽车电子监控系统的应用

計算机系统与汽车电子监控系统的二者之间的连接，主要就是将服务器发出来信号有效连接在一起，从而有效为驾驶员提供车速、行车位置以及最新的信息，另外电子监控系统还可以根据驾驶员的行使时间提醒驾驶员不要疲劳驾驶等。电子监控系统发挥着监视、防盗的作用。对于车主来说，其可以通过车辆的卫星定位系统，实时监测车辆。如果汽车出现损坏或是丢失的情况，车主就可以通过电子通信监控系统，及时对车辆的位置进行定位，控制汽车的使用功能。因此，这种系统具有良好的防盗性和安全性。另一方面，计算机技术还能及时对自检车辆以及车辆系统，这种系统主要就是利用车载控制器及时了解车辆的行使里程、损耗程度以及各部件功能的状态，同时并及时排除故障，确保驾驶员可以充分利用车辆。并且部分配置车辆自检系统的车辆，也能利用在线监控器检测端口，还可以将端口有效地连接到计算器上面，这个时候系统就可以利用检测软件及时了解或是读取车辆故障信息。总而言之，不管是哪种系统都可以基于车辆路况不同条件下检测车辆，为有效维护车辆提供诸多便利性。

4.5 电子控制系统在汽车信息系统的应用

车载信息系统是现代化汽车的重要标志，它能够有效满足人们的驾驶和应用需求，而在纷繁复杂的汽车信息系统中，其功能的发挥也更依赖于计算机技术下的电子控制。随着汽车信息系统应用日益普遍，其电子控制器应用也更为复杂，其功能的实现一般需要实现网络之间的无缝连接，从而对汽车信息系统的各个子单元进行通信，以实现对各项功能的精准操作和控制。监控电子控制单元是其中的核心控制系统，借助其自身的功能和网络通信，对汽车控制系统中的各项数据进行采集，其内容涵盖里程信息、车辆运行信息及燃油消耗信息等，构建起综合性的信息处理体系。事实上，汽车信息系统之所以能够不断的充实和完善，最主要还是来自于计算机技术的支持，通过计算机技术的开发和应用，解决了传统汽车信息系统功能单一的问题，使其向无人驾驶的距离越来越近。

众所周知，伴随着我国道路交通网络的快速发展，人们对影音导航系统的依赖程度日益提升，这一功能主要由汽车所搭载的GPS接收器来实现，包括电子卡及各类相关的组件，它们通过计算机技术对其功能的分配和衔接，使其能够形成一个统一的信息系统，为用户提供全方位的信息保障。从其技术层面看，GPS接收器主要是接收GPS信号，在接收实时信号后交由计算机控制器进行相关的处理，使其传输和投送到显示设备上，从而形成可视化的汽车定位信息。并且，这一功能不仅仅被应用于汽车信息系统，还被广泛应用于交通管理、车站、加油站等场所，通过系统化的集成为汽车信息系统提供了更为丰富的保障。

5 汽车电子控制系统的发展趋势

5.1 集成化

顾名思义，集成化是当前汽车电子控制系统的主要发展方向，随着嵌入式系统、车载以太网控制及数据总线技术持续完善，改变了以往汽车电子控制系统的结构，实现了汽车控制的有效集成，并成为未来汽车产业发展的必然选择。在汽车电子控制系统集成化模式下，可以对汽车的各个控制系统实现实时控制，如发动机管理系统、自动变速器控制系统等，使其构成一个整体的传动系统，进而既简化了电子控制的程序，又能够满足协同控制的要求。再如，在防抱死控制系统、制动力、转向力及悬架等控制中，同样可以依托计算机技术强大的处理和集成能力，实现各个系统的协调精准运行，为汽车行驶的安全和质感提供可行的保障，最终达到汽车电子控制系统的整体集成。

5.2 智能化

随着现代信息技术的快速发展，包括人工智能在内的创新技术日益普及，这对行汽车产业而言属于利好消息。在智能化技术的加持下，智能化传感技术、自动管理系统及无人驾驶系统等相继问世，有效加快了未来智能汽车的发展步伐。针对于汽车电子控制系统而言，智能化技术的引入，仍然是需要依赖于计算机技术，通过对系统软件、硬件等领域的开发和创新，不断实现“人机一体”的汽车控制模式，并通过对智能交互、网络互联等形式，进一步加强对汽车电子控制系统的智能化水平。此外，从汽车电子控制系统本身的功能性而言，仍然需要针对汽车自身的各个部位，进行有效的控制和数据处理，包括发动机状态、安全系统、底盘系统等，依据各项数据的收集和对比，及时的了解车辆的状态，并通过智能系统进行问题的自动上报，同时发布相应的告警信息，帮助驾驶者快速了解汽车问题，为汽车的安全使用提供智能化保障。

5.3 网络化

如今，随着互联网技术的不断成熟，对于互联网技术的应用已经渗透到各个领域之中。在汽车电子控制系统之中，网络技术的应用同样关键，尤其是互联网汽车理念的提出，进一步推动了网络与汽车的结合。在现代计算机技术的全面支持下，基于车载网络下的控制系统功能日益丰富，如防盗、防损等，可以为车辆的使用者解决后顾之忧。并且，网络化技术的深度应用，还让汽车不再局限于单纯的驾驶，而是具备了一定的娱乐性和设备性，借助网络信号的开发和使用，让汽车电子控制系统的数据信息收集更为便捷和快速，最终实现各类数据的实时收集和反馈。与此同时，网络化在系统中的应用，将有助于提升各子系统的独立性，使其能够独立处理相关的控制单元，大幅改善汽车电子控制系统的性能，建立更好的车辆使用、维护及安全体系，助力汽车产业的长效创新和持续发展。

6 结论

综上所述，伴随计算机技术的持续发展和完善，其给予汽车电子控制系统的支撑也愈发全面，通过计算机技术的深度应用，已经改变了人们对汽车产品的认知，大量自动化控制系统获得了用户的认同，也成为汽车行业发展的必然趋势。由此，基于计算机技术下的汽车电子控制系统，势必将迎来全新的发展，依托现代的汽车电子控制系统应用基础，不断实现再开发、再创新，以适应未来集成化、智能化与网络化的新格局，使汽车电子控制系统成为未来不可或缺的核心单元，为汽车产业的可持续健康发展提供关键支撑。

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