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機電一體化技術(shù)在汽車(chē)的應用
機電一體化技術(shù)在汽車(chē)上的應用董自立(云南省交通技工學(xué)校)機電一體化技術(shù)是一項將機械、電子計算機和信息處理等技術(shù)結合運用的復合技術(shù)。下面是小編搜集整理的相關(guān)內容的論文，歡迎大家閱讀參考。
摘要：機電一體化技術(shù)作為機械、電子以及計算機等多門(mén)學(xué)科的交叉領(lǐng)域，近年來(lái)開(kāi)始得到人們的普遍重視，尤其是隨著(zhù)汽車(chē)行業(yè)的迅速發(fā)展，機電一體化技術(shù)得到了廣泛的應用，使得汽車(chē)在駕駛性能、安全性以及舒適性等方面得到了較大的提高，推動(dòng)了汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。文章主要以發(fā)動(dòng)機控制系統、電子制動(dòng)系統、倒車(chē)雷達以及倒車(chē)影像系統等為例，對機電一體化技術(shù)在汽車(chē)中的應用進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析與闡述。
關(guān)鍵詞：機電一體化;汽車(chē);電子制動(dòng)系統
一、概述
隨著(zhù)信息技術(shù)的不斷發(fā)展，機電一體化技術(shù)的優(yōu)勢越來(lái)越得到人們的認可，在生產(chǎn)生活的諸多領(lǐng)域中都得到了廣泛的應用�？v觀(guān)汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展歷史，從蒸汽時(shí)代、內燃機時(shí)代、電氣時(shí)代再到如今的信息時(shí)代，汽車(chē)的發(fā)展歷史也是機電一體化技術(shù)的應用發(fā)展史，尤其是隨著(zhù)信息技術(shù)的不斷發(fā)展，倒車(chē)影像、自動(dòng)泊車(chē)、抬頭顯示等技術(shù)的應用使得機電一體化技術(shù)在汽車(chē)中的應用不斷被人們賦予嶄新的定義。本文主要以發(fā)動(dòng)機控制系統、電子制動(dòng)系統、倒車(chē)雷達及倒車(chē)影像系統為例，對機電一體化技術(shù)在汽車(chē)中的應用進(jìn)行分析與闡述。
二、機電一體化技術(shù)的簡(jiǎn)介
機電一體化技術(shù)是融合機械、電子、計算機等多門(mén)學(xué)科所實(shí)現的一體化應用技術(shù)，其以特定功能的實(shí)現為導向，通過(guò)機械裝置、電子裝置等的有機組合，形成了有機的整體，從而滿(mǎn)足了人們的使用需求。機電一體化技術(shù)通過(guò)機械系統與電子系統的有機結合，賦予了裝置全新的性能，使其能夠更好地滿(mǎn)足用戶(hù)的使用需求。隨著(zhù)信息技術(shù)的迅速發(fā)展，機電一體化技術(shù)已經(jīng)在生產(chǎn)生活的諸多領(lǐng)域得到了廣泛的應用，數控機床、機器人、跑步機等都是機電一體化技術(shù)應用的典范。
三、機電一體化技術(shù)在汽車(chē)中的應用
隨著(zhù)機電一體化技術(shù)的不斷發(fā)展，其在汽車(chē)行業(yè)中也得到了廣泛的應用，從歷史角度來(lái)看，機電一體化技術(shù)在汽車(chē)中的應用主要可以分為三個(gè)階段：第一階段是二十世紀六十到七十年代期間，機電一體化技術(shù)在汽車(chē)中的應用主要體現在對汽車(chē)機械裝置的改善中，電控燃油噴射、電動(dòng)助力轉向等技術(shù)開(kāi)始得到應用;第二階段是八十到九十年代期間，隨著(zhù)集成電路的廣泛應用，其在汽車(chē)中也得到了一定的應用，解決了機械裝置難以實(shí)現的汽車(chē)控制難題，大大提高了汽車(chē)行駛的安全性;第三階段是二十世紀末至今，隨著(zhù)信息技術(shù)特別是網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的不斷發(fā)展，機電一體化技術(shù)在汽車(chē)中的應用更為成熟廣泛，推動(dòng)汽車(chē)不斷向自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展。
3.1發(fā)動(dòng)機控制系統
發(fā)動(dòng)機控制系統的核心是發(fā)動(dòng)機控制單元ECU，其普遍配置于各類(lèi)汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機之中，通過(guò)壓力傳感器、速度傳感器以及溫度傳感器等，對發(fā)動(dòng)機的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監測，并對發(fā)動(dòng)機的狀態(tài)及時(shí)進(jìn)行調整，確保發(fā)動(dòng)機始終運行于最佳狀態(tài)下。發(fā)動(dòng)機控制系統形成了自閉環(huán)的控制系統，其通過(guò)對空氣燃料比、點(diǎn)火時(shí)間以及排氣等的實(shí)時(shí)監測，對空氣燃料比進(jìn)行調節，并將結果反饋至ECU，從而保證最優(yōu)的空氣燃料比，大大提高了發(fā)動(dòng)機的節能性與穩定性。當空氣燃料比過(guò)高時(shí)，燃料較少不利于點(diǎn)火，而當空氣燃料比較低時(shí)，氧氣不足將導致燃料的燃燒不充分，一方面造成了燃料的浪費，另一方面產(chǎn)生了大量的一氧化碳、碳化氫等有毒氣體，對環(huán)境造成了嚴重的污染。過(guò)高過(guò)低的空氣燃料比都對發(fā)電機的壽命有著(zhù)不利的影響，因此發(fā)動(dòng)機控制系統的應用通過(guò)最優(yōu)空氣燃料比的控制，能夠保證發(fā)動(dòng)機始終運行于最佳狀態(tài)下，不僅提高了發(fā)動(dòng)機的燃燒效率，更有效延長(cháng)了發(fā)動(dòng)機的使用壽命。
3.2電子制動(dòng)系統
3.2.1汽車(chē)的電子制動(dòng)系統主要包括BBW系統、ABS系統以及ASR系統三大部分。BBW系統的應用改變了傳統制動(dòng)系統的機械構造，剎車(chē)腳踏板到剎車(chē)片間傳遞的不再是液壓信號，而是通過(guò)電信號進(jìn)行傳播，不僅有效縮短了機械裝置的制動(dòng)反映時(shí)間，更大大提高了制動(dòng)系統的可靠性。BBW系統主要由電子踏板模塊、ECM控制模塊以及制動(dòng)模塊三部分組成，當駕駛者踩下剎車(chē)板時(shí)，電子踏板模塊將其轉換為電信號，并將信號傳遞至ECM控制模塊，ECM控制模塊通過(guò)分析判斷后向制動(dòng)模塊發(fā)出信號，控制啟動(dòng)制動(dòng)電機，通過(guò)制動(dòng)器活塞將制動(dòng)片按壓到制動(dòng)盤(pán)上進(jìn)行制動(dòng);相反地，當駕駛者松開(kāi)剎車(chē)板時(shí)，電子踏板模塊也將其轉換為電信號并傳遞至ECM控制模塊，控制模塊判斷駕駛員松開(kāi)腳踏板后向制動(dòng)模塊發(fā)出信號，控制制動(dòng)電機反轉釋放制動(dòng)活塞壓力，此時(shí)制動(dòng)片將脫離制動(dòng)盤(pán)，汽車(chē)恢復行駛狀態(tài)。
3.2.2隨著(zhù)汽車(chē)行駛速度的不斷提升，對制動(dòng)能力的要求越來(lái)越高，為了實(shí)現更短的制動(dòng)距離，單純的后輪制動(dòng)已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足汽車(chē)的制動(dòng)需求，制動(dòng)裝置也開(kāi)始在前輪得到配置。當汽車(chē)發(fā)生急剎車(chē)時(shí)，前輪增重后輪減重以及后輪抱死的現象對制動(dòng)過(guò)程中車(chē)輛的方向控制十分不利，容易發(fā)生失控事故，因此ABS系統應用而生，其在BBW系統的基礎上，進(jìn)一步提高了汽車(chē)的制動(dòng)能力。ABS系統在汽車(chē)制動(dòng)時(shí)，通過(guò)傳感器對各制動(dòng)輪的運動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行檢測，并通過(guò)運動(dòng)狀態(tài)計算得到各制動(dòng)輪的最佳制動(dòng)力矩，從而有效避免了輪上抱死現象，大大提高了汽車(chē)制動(dòng)過(guò)程中的控制性與穩定性，減少了汽車(chē)的制動(dòng)距離，有效增強了汽車(chē)制動(dòng)過(guò)程中的安全性。ABS系統的控制框圖如圖1所示。在A(yíng)BS系統的基礎上，ASR系統又被人們提出，有效解決了汽車(chē)行駛及制動(dòng)過(guò)程中出現的驅動(dòng)輪打滑現象。
3.2.3在雨雪天氣后，路面的摩擦力大大減小，汽車(chē)加速或制動(dòng)時(shí)經(jīng)常發(fā)生打滑現象，當汽車(chē)采用后輪驅動(dòng)時(shí)，驅動(dòng)輪打滑將導致車(chē)輛甩尾，而當汽車(chē)采用前輪驅動(dòng)時(shí)，驅動(dòng)輪打滑將導致車(chē)輛的失控。在汽車(chē)制動(dòng)或轉彎過(guò)程中，驅動(dòng)輪的打滑現象將導致車(chē)身向一側偏移，容易導致事故的發(fā)生。ASR系統通過(guò)對驅動(dòng)輪轉速的實(shí)時(shí)監測，一旦發(fā)生某一驅動(dòng)輪轉速異常增大時(shí)，即認為該驅動(dòng)輪發(fā)生了打滑現象，此時(shí)自動(dòng)控制降低發(fā)動(dòng)機的轉速，對打滑的驅動(dòng)輪進(jìn)行制動(dòng)，保持與路面狀況相適應的最佳動(dòng)力輸出，能夠有效避免打滑造成的安全事故。
3.3倒車(chē)雷達及倒車(chē)影像
機電一體化技術(shù)的應用除了帶來(lái)安全性上的提高外，還大大改善了駕駛者的駕駛體驗。由于視野盲區的限制，駕駛者在倒車(chē)時(shí)無(wú)法準確及時(shí)地感知車(chē)輛后部信息，往往需要有人下車(chē)指引，倒車(chē)雷達與倒車(chē)影像的應用使得駕駛者的倒車(chē)操作變得更為便捷。倒車(chē)雷達主要有超聲波傳感器、控制器及蜂鳴器三部分組成。超聲波傳感器主要分布于汽車(chē)車(chē)尾的保險杠上，在汽車(chē)倒車(chē)時(shí)向外發(fā)出超聲波，并接收外部物體的反射回波，并將相關(guān)信息傳遞至控制器;控制器通過(guò)對信息的處理判斷車(chē)輛與障礙物的距離，并根據距離的遠近控制蜂鳴器按照特定的頻率發(fā)出警報，為駕駛者提供相應的距離信息。
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