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一、 汽車發動機電子控制系統概述汽車發動機電子控制系統(Engine Electronic Control System，簡稱EECS)通過電子控制手段對發動機點火、噴油、空氣與燃油的比率、排放廢氣等進行優化控制，使發動機工作在最佳工況，達到提高性能、安全、節能、降低廢氣排放的目的。汽車發動機電子控制系統主要包括：- 燃油噴射控制； - 點火系統控制； - 怠速控制； - 尾氣排放控制； - 進氣控制； - 增壓控制； - 失效保護；- 后備系統；- 診斷系統等功能。另外，隨著網絡、集成控制技術的廣泛應用，作為汽車控制主要單元的EMS系統通過 CAN(Controllers Area Network)總線與其他控制系統，例如：安全系統(如ABS、牽引力電子穩定裝置ESP (Electronic Stability Program))、底盤系統（如主動懸掛ABC(Active Body Control)）、巡航控制系統（Speed Control System或Cruse Control System）以及空調、防盜、音響等系統實現網絡互聯，實現信息共享并實施集成優化統一控制。在不久的將來，車載通訊平臺將利用現有無線通訊網絡為汽車駕駛提供更廣泛的咨詢、娛樂等增值服務（如GPS全球定位系統的應用）。汽車發動機電子控制系統的開發主要涉及以下技術內容：- 傳感器主要包括空氣流量傳感器、空氣溫度傳感器、節氣門位置傳感器、冷卻液溫度傳感器、轉速傳感器、曲軸位置傳感器、凸輪軸位置傳感器、爆燃傳感器、車速傳感器、氧傳感器等。- 執行器主要包括噴油器、點火控制模塊、怠速空氣控制閥以及各種電磁閥等。- 電控單元ECU(Electronic Control Unit) 和控制算法程序軟件其作用是通過采集各種傳感器輸入信號并將信號進行調理，根據發動機管理控制算法進行運算，然后輸出控制信號并進行功率放大給執行器。同時檢測傳感器信號正常狀態，出現故障時報警。圖1描述了汽車發動機電子控制系統示意圖。另外，為了應對汽車產業產品作為多種產品鏈狀集成開發的特點以及快速更新的市場需求，高性能的發動機試驗臺架、集成開發環境工具以及測試產品耐環境性能的設備為快速開發高質量面向不同汽車發動機的管理系統產品提供保障：- 發動機試驗臺架主要包括不同種類的發動機以及工況裝置、測功儀、廢氣測量儀以及各種傳感器和測量裝置。- 集成開發環境IDE（Integrated Development Environment）系統主要包括用于開發電控單元ECU 和控制算法程序軟件的集成開發環境。目前，基于模型設計(Model Based Design)、快速原型(Rapid Prototyping)技術以及符合OSEK標準的實時操作系統得到了越來越廣泛的應用。- 耐環境實驗設備用于元器件、產品的耐溫、振動、抗干擾、防漏水、耐久性等環境試驗設備。上述設施的聯合使用，為開發汽車發動機電子控制系統提供必要的聯調、參數標定、性能試驗、環境試驗等必要條件。另外，為了適應不同區域的氣候條件，在不同海拔地區、不同季節的車載試驗需要脫離發動機試驗臺架并借助車載標定系統在特定環境及試驗地完成，以確定相對不同區域和氣候的控制參數。二、 汽車發動機電子控制系統應用市場現狀汽車發動機電子控制系統技術屬于汽車電子領域的關鍵技術并占據汽車電子市場的主要份額。隨著環保政策、能源政策限制力度的加大，大力應用電子控制技術，開發汽車發動機電子控制系統產品是未來汽車領域的必然。國際上，汽車發動機電子控制系統的發展規模與模式日趨成熟。在國際知名品牌汽車的背后是專業化分工的汽車配件廠商，為其提供全套的汽車配件產品。其主要特點概括為以下幾個方面：- 行業壟斷；- 專業化分工、集成配套、產業鏈狀開發與生產；- 電子控制技術與經驗實用性相結合；- 集成開發環境技術確保產品的快速開發、測試、調試、標定。下圖與表格概述了這些特點：圖2：汽車發動機電子控制系統產品鏈開發、配套機制表1：國際汽車發動機電子控制系統產品鏈開發、配套格局 其他參與汽車發動機電子控制系統部分產品開發與應用的廠商主要有偉世通、法雷奧、西門子、飛利浦、NEC、德州儀器、ST（意法半導體）、東芝、日立、富士通、珀金斯、霍尼韋爾、馬瑞利等。在國內，汽車消費市場的飛速增長與自主開發汽車電子產品的空白形成鮮明的對比。一汽、二汽、上汽所提供國內占主導轎車消費市場的車型，其主要汽車電子配件產品，包括汽車發動機電子控制系統基本由外商壟斷。國內主要汽車整車制造商完全喪失了自主開發、生產配套汽車電子產品的權利與能力。而致力于發展民族品牌的汽車制造商（奇瑞、吉利、哈飛、柳州五菱等）在采用國產發動機（37x、462、465、491、485等型號發動機）配套發動機電子控制系統時，由于國內汽車發動機管理技術的空白，也不得不委托國外企業提供配套產品。其間，在交貨期、價格、配件產品配套選擇等方面也受到種種制約。目前國內市場70%以上的汽車電子市場份額被國外企業如德爾福、日本電裝、博世三家占領，剩余的30％也主要被瑪瑞利、摩托羅拉、西門子等所壟斷。近幾年，由于競爭機制的引進，國產車在配套汽車發動機管理產品時，通過選擇2-3家配套商等方式下低價格，雖然壓縮了部分以往該配套產品的高額利潤空間，但仍然大大高于其他汽車配件產品的平均利潤。目前，我國自主開發的汽車電子產品正處于加速發展階段。汽車發動機電子控制系統的開發與應用已逐漸從過去的院校和研究機構的研發向以企業為主導并以產業化為目標的局面發展。隨著奇瑞、吉利等民營汽車制造企業的崛起、國家的政策支持和國內汽車市場的發展潛力將給汽車發動機電子控制系統開發商帶來難得的機遇。盡管市場巨大，但生產汽車發動機電子產品也充滿了挑戰。發動機電子產品對于汽車電子產業來說是技術門檻最高的一塊，也是當前利潤率最好的產業，其在汽車電子產業中的產值和規模也是最大。所以，未來幾年，來自國際知名品牌壟斷企業的打壓以及國內大批廠商的涌進也是自主開發汽車發動機電子產品目前所面臨的現狀。三、汽車發動機電子控制系統產業發展趨勢與策略 2003年全球汽車電子業總產值為1150億美元，預計2005年將達到1340億美元；2003年國內汽車電子業總產值為313億元，2005年將達到 700億元。相比國外，我國汽車電子產品應用層次還很落后，具有極大的發展潛力和空間。2003年全球平均每輛新車的汽車電子支出達到2025美元，約占整車成本的26.2%；而同期我國平均每輛新車的汽車電子支出僅為885美元，約占整車成本的4.8%。由于汽車發動機電子產品的生產主要集中在少數外資企業，利潤率很高。這就給更多高技術汽車發動機電子企業的進入留下了市場空間。下圖展示了國內外汽車電子領域及發動機電子產品未來幾年市場發展趨勢。 圖3 2005-2010年全球汽車點產業產值走勢(略) 圖4 2004-2007年中國汽車發動機電子產品市場規模(略) 汽車市場發展的焦點是圍繞安全、節能、環保、舒適、方便的主題為消費者提供高質量、安全可靠、多功能低價位的創新產品。開發商面臨的挑戰是快速研發這類產品，在最短的時間內將新產品推向市場。汽車電子技術的發展為提高整車性能起到了關鍵性的作用。隨著汽車電子化發展的深入，32位微控制器將逐漸取代8位、16位微控制器而成為主流應用產品。未來的發展方向應加大重視以下問題：（1）發動機管理系統電控單元ECU - 軟件標準的I/O驅動模塊、實時多任務操作系統、高級語言控制編程、基于模型的算法設計、自動代碼生成、虛擬仿真測試。- 硬件提供完整的與軟件系統一體化的硬件開發平臺。靈活多功能的快速原型，在線調試HIL(Hardware-in-the-Loop)Simulation，Bypass等方法的使用。- 快速原型建立軟硬件一體化應用系統采用快速原型開發平臺，按照下面的步驟開發應用產品：基于模型設計建立控制模型；模擬系統動態測試驗證控制算法；模型實時檢驗；系統聯機測試、檢驗、調試、修改；自動生成源代碼、在線調試標定。- 標準化汽車電子正處于全面發展時期，相關技術的標準也處于建立、完善的階段。有關通訊、網絡規范CAN、FlexRay、LIN以及實時操作系統規范OSEK等技術日趨成熟并得到廣泛的應用。（2）傳感器、執行器傳感器與執行器技術向著微型化、集成化、多功能化、智能化的方向發展。目前國內除了氧傳感器、噴油器等關鍵部件技術質量有待提高外，其他部件均能提供。但批量產品的穩定性、一致性、耐久性以及可靠性方面有待提高。（3）開發與試驗設施及工具應注重開發與使用包括先進的發動機試驗臺架、集成開發工具和產品測試試驗設施等系統，構造完整的開發環境，加快產品開發速度。總之，汽車發動機電子控制系統綜合了機械、電子和計算機控制的集成技術的開發與應用。任何某一環節的缺陷將導致整個系統的癱瘓。由于汽車是在高速移動、振動狀態下運行，所有傳感器、執行器、元器件以及外殼、接插件、線束等都要求具備良好的抗振、耐高溫、抗電磁干擾以及防滲等功能。由于國際半導體產品市場相對開放的格局以及國內近幾年不斷加大力度開發半導體產業，開發汽車發動機電子控制系統硬件平臺比軟件平臺相對容易解決。目前，國內急需解決的關鍵技術是有關汽車發動機電子控制系統控制軟件，在開發過程中應重視集成開發環境技術的應用以確保能夠真正從底層開發并掌握汽車發動機電子控制系統核心技術，從而做到為不同發動機的批量配套。發展我國具有自主知識產權的汽車電子工業，確保汽車工業作為我國國民經濟支柱型產業的地位，擺脫過于依賴進口的狀況具有重大戰略意義。汽車發動機電子控制系統是汽車電子產品的核心關鍵技術產品。根據我國半導體工業發展相對滯后的狀況，利用國際半導體芯片產品市場充分開放的有利條件，加大嵌入式軟硬件平臺產品、集成開發環境和應用系統的開發符合我國目前汽車電子產業的發展策略。目前，實施汽車發動機電子控制系統產業化的市場需求、技術手段、政策支持等條件已經成熟。抓住機遇，加大力度開發汽車電子的核心技術，趕超國際水平，為發展我國自主的汽車工業做出積極貢獻

回答者：xzh2192016-05-20 00:00