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目前國內外車用制動氣泵產品的發展現狀

壹、國外發展情況

如今,汽車電子化程度的高低,已成為衡量轎車綜合性能和現代化水平的重要標誌,許多工業發達國家都已形成了獨立的汽車電子產品。國外汽車電子產品生產主要集中在幾個大的汽車電子公司,如日本的電裝公司、美國的德科公司、德國的博世公司和西門子公司。它們依靠自身擁有的核心技術,價格和服務優勢,長期為世界上多家汽車大公司配套,占據了世界汽車電子技術裝備的大部分市場。

(壹)動力及傳動電子控制

為有效減少汽車汙染排放、降低油耗、提高車輛的動力,當今廣泛應用電子燃油噴射系(EFI)。汽油機的EFI從結構上已逐步淘汰單點噴射,而普遍采用多點噴射,並研制開發出缸內直噴;閉環控制全面取代開環控制;為適應控制系統功能集中和控制精度不斷提高的要求,電子控制單元ECU正在不斷改進完善,微處理器正由8位向16位和32位發展,燃油泵也將進壹步優化設計以降低功耗和噪音、改善燃油輸送。現今的EFI已不僅是單純控制燃油供應量,而且可以對發動機的點火時刻、進氣、怠速轉速、廢氣再循環等進行合理的綜合控制,使發動機處於最佳的工作狀態,因此也被稱為發動機管理系統。柴油機的電噴發展也很快,系統已經歷了三代:位置控制式電控燃油噴射系統;時間控制式電控燃油噴射系統和***軌式燃油噴射系統。目前先進的***軌式電控噴油系統已初步實用。

傳統的三類變速器隨著電子技術的引入發生了重大變革。由電子控制氣動操縱、電子控制液壓操縱和電子控制電動操縱等三種操縱方式實現對變速器的自動換檔、自動控制離合器及油門和選擇最佳換檔時間,從而改善車輛的操縱性、提高變速器的性能和整車的經濟性能。

巡航系統可根據車輛行駛阻力的變化,自動調節油門開度使汽車按駕駛員要求的車速保持恒速行駛,從而提高行駛的穩定性、舒適性和燃料經濟性、減輕了駕駛員的疲勞,目前自適應的巡航控制系統正在開始應用,可使車輛自動保持壹定的距離,從而大大提高行車的安全性。

(二)車輛底盤的電子控制

防抱死制動系統(ABS)是壹項日益標準件化的主動安全系統,它能避免車輪在制動時產生抱死現象,防止前輪抱死及行車跑偏、甩尾,提高車輛的操縱性和方向穩定性。目前已在ABS的基礎上系統功能得到進壹步延伸:ASR(制動防滑)、VDC(主動行駛驅動力調節系統)。盡管ABS/ASR能使車輛充分利用緊急制動和驅動時的路面附著系數,但該系統不能解決制動系統的所有缺陷:系統響應的滯後、制動過程存在駕駛員的猶豫及動作控制與願望存在差異以及主車與掛車制動不相容等。國外在ABS與ASR的基礎上開發了壹種全新的、主要用於重型汽車上的電子控制制動系統(EBS),較好地解決了上述問題。通過檢測踏板傳感器信號及強弱可迅速起動制動,控制制動壓力大小,通過內部CAN數據總線與掛車回路的聯接使整個列車制動快速。

車輛底盤控制還包括轉向、懸架的電子控制,包括電控動力轉向、四輪驅動(4WD)、四輪轉向(4WS)及電控懸架。目前廣泛應用的有電控油氣懸架和電控空氣懸架。發達國家1985年前後半主動懸架技術趨於成熟,福特公司和日產公司首先在轎車上應用,能根據汽車的行駛狀況或根據超聲波識別的路面情況,通過電磁閥液壓系統,改變阻尼,在幾十毫秒中消除路面不平引起的振動。BOSCH公司還采用磁力彈簧技術。進入90年代,豐田、奔馳、通用等大汽車公司,均在轎車產品中采用了半主動懸架技術。LOTUS、日產等公司還開發出了全主動懸架技術,但因成本昂貴,且消耗動力,目前尚未批量生產。

(三)車身系統的電子控制

安全氣囊和安全帶是被動安全中的最重要的兩項措施。歐美國家正面碰撞安全氣囊技術已經相當成熟,美國現已進入法規強制性安裝階段。目前,傳感系統智能化趨勢明顯,傳感系統的感測範圍從撞擊能量判斷擴展到多因素智能判斷,使乘員保護系統更安全、更經濟。最近,壹些外國公司正在研究開發氣囊式安全帶,安全帶的寬度由目前通常的5厘米增加到15厘米,與人體的接觸面加大而減少傷害。智能型安全氣囊系統將於2000年成為成熟產品。目前側撞氣囊正在市場上興起,二十壹世紀初,安全氣囊的保護範圍將從現在的前排乘員前方、側面保護擴展到前排乘員的膝部和後排乘員的前方與側面,智能的傳感系統在前排乘員座位上沒有乘客或裝有頭部向前的嬰兒座椅時,使氣囊不張開。

另外,車身系統還包括座椅、空調、燈光等的自動控制。座椅可進行上下、前後、左右的調節,頭枕和靠背的調節以及座椅調節的自動記憶功能;可根據個人的需要調節車內的溫度、濕度及光線(在欣賞車外風景和處於睡眠狀態時,采用不同車內燈光);根據車外的環境,決定空調的循環方式,若車外的條件差時,停止車外的空氣進入車內;燈光方面,除了控制遠光和近光外,還可根據白天、黃昏和黑夜,直線或轉彎時自動調節汽車光束和亮度、長度和形狀。

(四)汽車防盜系統

國外高檔車中的防盜系統包括GPS定位系統;電子數字地圖;通信系統;報警系統和控制中心。目前,防盜系統具有多種功能:(1)無鑰匙點火系統:可利用簡單的按鈕起動;(2)無鑰匙進入系統:可用遙控器、磁卡等方式進入,也有采用指紋識別系統;(3)電子鎖和門閂:可用用戶自己設置的密碼控制鎖止和開鎖;(4)盜賊進入傳感器:監測車內物體的移動,利用傾斜傳感器在輪胎被盜時發出警告;(5)防劫持系統:通過全球定位系統,尋呼被盜車輛,使車上喇叭和燈光發出報警信號,也可通過尋呼機使發動機逐步熄火等措施使被盜車輛得到控制;(6)緊急求救系統:在車輛發生交通故障時系統可自動或手動投入工作,可識別遇難的用戶和提供遇難的各種信息;(7)車周照明,以保證安全和防盜。

(五)信息通信系統及顯示系統

汽車不僅成為交通、娛樂的工具,也將成為辦公的場所,除了可召開電話會議外,還可收發Fax、E-mail,訪問互聯網等。

信息通信系統日益成為下壹步開發的重點。目前衛星導航系統已開始應用,車載導航系統的GPS導航功能突出,可以幫助駕駛員在錯綜復雜的城市交通道路網中及時迅速地到達目的地,運用多層引導式菜單方便地按地區、城市、設施功能分類選定目標。雖然這種系統在新車上的安置比率目前僅有6%,但它卻是備受人們歡迎的產品之壹。以前的汽車導航系統都是用GPS(全球定位系統)在電子地圖上找出汽車自身的位置,並在液晶畫面上顯示出來。但從1996年以後,開始出現了以市區為核心的VICS(道路交通通信系統)服務,它根據路上的光信標、電信標以及FM多重廣播來掌握道路阻塞情況,並找到到達目的地的最佳路線。目前,在西方發達國家已開始在高級轎車上裝"電子導航系統",且越來越受歡迎,估計未來8到10年內,這項技術將如同現在的ABS技術那樣得到迅速普及。而在此基礎上,車內為電子導航所設的小屏幕完全可以兼顧作為上網所必需的顯示屏用。目前,戴姆勒-克萊斯勒公司和通用公司在此領域處於暫時的領先地位。標致公司與西門子合作開發衛星導航系統,多數標致406和607款車上安裝衛星導航,從而向衛星導航最終成為車內標準設備又向前邁進了壹步。

汽車內部局域網絡、ITS正在得到進壹步應用和深入研究。國外在網絡標準的制訂以及符合網絡通信標準的微處理器的生產和開發上已做了許多工作,網絡標準方面代表性的標準有Bosch公司制訂的控制器區域網絡(CAN)協議和Intel推出的SAE J1850網絡標準。像Philips、Intel、Motorola等公司都推出了符合相關協議的微處理產品。

顯示系統中,除了在顯示屏上提供車速、發動機轉速等主要信息外,其余由計算機進行檢測,只將檢測不合格的信息進行顯示,也有的采用平視顯示系統,將主要信息或不合格的信息顯示在擋風玻璃上,使駕駛員可集中精力駕駛汽車,提高安全性。

(六)汽車音響

汽車音響體積較小,但在制造上的技術含量卻比家庭用視聽系統要高。汽車音響通常要考慮以下幾個因素:(1)外觀,(2)音質壹定要是Hi-Fi效果,即高保真音響,(3)極大的防沖擊(防震)性能,(4)兼容性(MD/CD),(5)壹機多碟(多達12張),(6)聲頻巡航模式,(7)聲控系統,(8)智能EQ模式,(9環繞聲加超重低音效果等。

近年來,汽車音響水平提高很快,不僅表現在音質和音樂功能等方面上,還表現在增加了壹些為駕駛員提供服務的方便功能上。飛利浦公司最新推出的高級汽車音響,已采用了全球衛星定位導航系統。通過該系統。駕車人可以選擇最佳的行車路線、了解路況信息、餐飲店分布等,用起來十分方便。此外,這種音響還有溫度報警、速度報警、靜音電話等很多功能,為駕車人考慮得十分周到。

汽車音響在汽車上的裝備發展趨勢是原有的CD已被VCD取代,主機不僅能播放音樂,還能播放影象。外置功放的發展趨勢是在增強功率的前提下,體積向超小、超薄形發展。最近,有些廠家又在VCD基礎上加裝了TV調協器,能夠接收電視信號。預計在不久的將來,汽車多媒體,將被開發使用。

為了給消費者提供更好的聽覺感受。壹些汽車公司已經開始提供最先進的新壹代音響系統。例如2001年莫賽迪斯奔馳C系列轎車就配備壹種稱為"噪音補償系統"的新型音響。這個系統可以根據車內噪音的大小來自動調整輸出的音量。壹個微型麥克風裝在汽車後視鏡內,它時刻不停的監視著車內聲響環境,從音樂聲,路面噪音,到雨下到車頂的聲音。根據接受到的信號,壹個計算機系統自動地做音量調整以達到最佳的音響輸出。開車人不用去調節按紐,音量大小會自動調到人耳感覺最舒服的境界。因為駕駛者的手不用離開方向盤去調節,這也改善了行車的安全。

二、我國發展情況

我國汽車電子產品的研究開發工作,在高等院校及科研院所裏已有不少科研成果,但由於各種原因其產業化程度還較低,主要汽車電子產品還是由國內壹些合資企業在生產。從全世界範圍來看,我國汽車電子產品的研究開發和生產能力還相當薄弱,我國汽車用電子產品水平與國際先進水平相比,大約落後10~15年。其主要差距是在傳感器、優化控制理論、可靠性和精度等方面。

(壹)電控燃油噴射系統

目前EFI技術已被廣泛認識和接受,普遍認為它是推動我國汽車進步的關鍵,因而國家汽車產業政策規定:以後引進新的汽車發動機機型必須是帶電子燃油噴射系統的。"八五"期間,EFI系統被列入國家科委科技攻關計劃,由中國汽車工業總公司、清華大學汽車研究所、"壹汽"、"二汽"等單位牽頭組織實施,經過不到三年的攻關,第壹批EFI裝置的SKD組裝產品成功地安裝在"切諾基"、"小紅旗"、"桑塔納"等轎車上。

我國EFI技術的研究開發開始於80年代中期,但EFI系統的應用尚處於起步階段。1996年德國BOSCH公司與我國聯合建立了開發生產EFI系統的中聯(上海)汽車電子有限公司。與此同時,國內壹些汽車生產廠也在對EFI系統進行"二次"開發,進行系統配置和標定,如"壹汽"在引進德國奧迪公司V6發動機EFI系統的基礎上,又與西門子和克萊斯勒公司合作"二次"開發;北內集團開發492Q汽油機用EFI系統並進行標定試驗;天津開發夏利轎車用EFI,等等。

從EFI系統的裝車率來看,我國90%以上的汽車仍是機械式的化油器及電器進行供油和點火控制,遠遠落後於世界水平。目前國內各大轎車生產廠所需燃油噴射系統的市場,已被國外汽車電子大公司瓜分,年產量在1萬輛以下的微型車、商用車的市場,因產量小、車型多,發動機和整車性能不夠穩定,外國公司不願介入,這樣也給國內企業生產自主知識產權的燃油噴射系統,留下了壹個發展空間,"十五"期間,我國應在這方面加以發展,使國產的EFI系統早日裝車。

(二)防抱死系統

國內有多家單位進行過ABS的研發,主要集中在ABS技術編制控制程序、方案論證、性能測評、建立數學模型及路面識別理論的研究,目的是對國外產品進行剖析,消化吸收,有些單位還生產出自已的初期產品。目前,能夠提供完整液壓制動ABS的廠商只有上海汽車制動器系統有限公司壹家,且能夠與之匹配的車型還很有限。近幾年,外國廠商紛紛看好中國的汽車電子裝備市場,建立了壹些合資公司,除液壓ABS系統外,氣壓ABS系統方面,有德國WABCO公司在山東成立的合資企業生產,山東明水汽車配件廠和上海汽車制動器廠分別引進了汽車電子防抱死制動裝置的組裝技術,其產品已在壹汽轎車和上海轎車上安裝使用。

(三)安全氣囊

我國SAB系統被列入國家"九五"科技攻關計劃,初步建成汽車碰撞實驗臺,用於收集和研究以及分析現場碰撞數據,清華大學於十多年前就開始汽車安全氣囊的研究工作。但SAB系統在產業化上仍處於起步階段,目前,只有少數幾家公司在小批量生產汽車安全氣囊。它們是北京赫達汽車安全技術公司、石家莊久樂汽車安全設備有限公司等,產量非常有限,難以滿足市場需求,上海航天工業總公司和西安慶華電器制造廠在上海***同投資組建"上海汽車安全氣囊有限公司",已得到上海通用汽車有限公司的配套承諾。

安全氣囊的發展趨勢是使用方便、效果顯著、美觀(不外露)、造價不高。其產品正作為標準件裝配到小型、緊湊型乘用車或輕型卡車上。隨著我國加入WTO的實現,汽車進口量將會增加,安全氣囊產品也將隨之進入我國,如智能化安全氣囊和側面碰撞安全氣囊系統都將陸續進來並在國產汽車上裝備。

(四)汽車懸架技術系統

目前國內尚未有汽車產品采用此項技術,北京理工大學、同濟大學等單位開展了壹些研究工作。主要研究內容有:

1.油氣懸掛技術:由油氣部件和彈簧系統***同支撐車體,根據汽車變化的承載量,由油氣部件調節懸架的位置,使彈簧保持正常的使用位置。

2.阻尼可調節減震器:由傳感器感知汽車行駛時的狀況,包括載荷的大小、路面的不平、是否轉彎、是否加速或制動等,經電子控制單元分析判斷,通過電磁閥調節液壓系統,減震器的阻尼。此項技術又成為半主動懸架技術。

3.全主動懸架技術:通過電液系統不僅調節阻尼而且可調節彈力。

(五)防盜系統

目前,除了壹般的防盜報警系統外,國內已有公司進行高檔系統的研究開發,如福建省創訊安防科技有限公司引進美國創訊專利信令技術,建構"機動車輛反劫防盜管理系統",和"出租車定位調度反劫防盜管理系統",主要用於運鈔車監控、交通車輛運營、出租車調度管理、警網調度、船舶飛機跟蹤定位等領域。

根據我國的國情,高級防盜系統今後將可能首先應用特殊車輛上,如公安、銀行運鈔車以及高檔轎車上。

(六)汽車音響

目前,國產的汽車音響,還只是在低檔次的音響上占有壹些市場份額。中高檔音響還是由阿爾派、索尼、健伍、飛利浦等進口品牌唱主角,國內也有壹些合資廠家在生產,像日本的JVC與番禺巨大電業有限公司合作的巨大(JVC)汽車音響壹直處於熱銷中;廣東萬方電器有限公司與國外合資在珠海投資生產帶AC-3、DTS的高級汽車音響;前幾年飛利浦在廣東惠州已大量生產汽車音響,汽車音響在新世紀中也越來越被國人所接受。對於目前不景氣的民用音響行業來說,汽車音響將是新的增長點,引起人們的關註。

截止到2000年,我國電子系統內***有汽車音響生產企業19個,2000年生產汽車音響518萬臺,銷售517萬臺,出口384萬臺。除電子系統外,國內還有部分合資企業的生產廠家,主要集中在沿海地區。