機電一體化技術在汽車上的應用董自立(雲南省交通技工學校)機電一體化技術是一項將機械、電子計算機和資訊處理等技術結合運用的複合技術。下面是小編蒐集整理的相關內容的論文，歡迎大家閱讀參考。
摘要：機電一體化技術作爲機械、電子以及計算機等多門學科的交叉領域，近年來開始得到人們的普遍重視，尤其是隨着汽車行業的迅速發展，機電一體化技術得到了廣泛的應用，使得汽車在駕駛性能、安全性以及舒適性等方面得到了較大的提高，推動了汽車產業的發展。文章主要以發動機控制系統、電子制動系統、倒車雷達以及倒車影像系統等爲例，對機電一體化技術在汽車中的應用進行了簡要的分析與闡述。
關鍵詞：機電一體化;汽車;電子制動系統
一、概述
隨着資訊技術的不斷髮展，機電一體化技術的優勢越來越得到人們的認可，在生產生活的諸多領域中都得到了廣泛的應用。縱觀汽車行業的發展歷史，從蒸汽時代、內燃機時代、電氣時代再到如今的資訊時代，汽車的發展歷史也是機電一體化技術的應用發展史，尤其是隨着資訊技術的不斷髮展，倒車影像、自動泊車、擡頭顯示等技術的應用使得機電一體化技術在汽車中的應用不斷被人們賦予嶄新的定義。本文主要以發動機控制系統、電子制動系統、倒車雷達及倒車影像系統爲例，對機電一體化技術在汽車中的應用進行分析與闡述。
二、機電一體化技術的簡介
機電一體化技術是融合機械、電子、計算機等多門學科所實現的一體化應用技術，其以特定功能的實現爲導向，透過機械裝置、電子裝置等的有機組合，形成了有機的整體，從而滿足了人們的使用需求。機電一體化技術透過機械系統與電子系統的有機結合，賦予了裝置全新的性能，使其能夠更好地滿足用戶的使用需求。隨着資訊技術的迅速發展，機電一體化技術已經在生產生活的諸多領域得到了廣泛的應用，數控機牀、機器人、跑步機等都是機電一體化技術應用的典範。
三、機電一體化技術在汽車中的應用
隨着機電一體化技術的不斷髮展，其在汽車行業中也得到了廣泛的應用，從歷史角度來看，機電一體化技術在汽車中的應用主要可以分爲三個階段：第一階段是二十世紀六十到七十年代期間，機電一體化技術在汽車中的應用主要體現在對汽車機械裝置的改善中，電控燃油噴射、電動助力轉向等技術開始得到應用;第二階段是八十到九十年代期間，隨着集成電路的廣泛應用，其在汽車中也得到了一定的應用，解決了機械裝置難以實現的汽車控制難題，大大提高了汽車行駛的安全性;第三階段是二十世紀末至今，隨着資訊技術特別是網絡技術的不斷髮展，機電一體化技術在汽車中的應用更爲成熟廣泛，推動汽車不斷向自動化、智能化方向發展。
3.1發動機控制系統
發動機控制系統的核心是發動機控制單元ECU，其普遍配置於各類汽車的發動機之中，透過壓力傳感器、速度傳感器以及溫度傳感器等，對發動機的狀態進行實時監測，並對發動機的狀態及時進行調整，確保發動機始終執行於最佳狀態下。發動機控制系統形成了自閉環的控制系統，其透過對空氣燃料比、點火時間以及排氣等的實時監測，對空氣燃料比進行調節，並將結果反饋至ECU，從而保證最優的空氣燃料比，大大提高了發動機的節能性與穩定性。當空氣燃料比過高時，燃料較少不利於點火，而當空氣燃料比較低時，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，另一方面產生了大量的一氧化碳、碳化氫等有毒氣體，對環境造成了嚴重的污染。過高過低的空氣燃料比都對發電機的壽命有着不利的影響，因此發動機控制系統的應用透過最優空氣燃料比的控制，能夠保證發動機始終執行於最佳狀態下，不僅提高了發動機的燃燒效率，更有效延長了發動機的使用壽命。
3.2電子制動系統
3.2.1汽車的電子制動系統主要包括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系統的機械構造，剎車腳踏板到剎車片間傳遞的不再是液壓信號，而是透過電信號進行傳播，不僅有效縮短了機械裝置的制動反映時間，更大大提高了制動系統的可靠性。BBW系統主要由電子踏板模組、ECM控制模組以及制動模組三部分組成，當駕駛者踩下剎車板時，電子踏板模組將其轉換爲電信號，並將信號傳遞至ECM控制模組，ECM控制模組透過分析判斷後向制動模組發出信號，控制啓動制動電機，透過制動器活塞將制動片按壓到制動盤上進行制動;相反地，當駕駛者鬆開剎車板時，電子踏板模組也將其轉換爲電信號並傳遞至ECM控制模組，控制模組判斷駕駛員鬆開腳踏板後向制動模組發出信號，控制制動電機反轉釋放制動活塞壓力，此時制動片將脫離制動盤，汽車恢復行駛狀態。
3.2.2隨着汽車行駛速度的不斷提升，對制動能力的要求越來越高，爲了實現更短的制動距離，單純的後輪制動已經無法滿足汽車的制動需求，制動裝置也開始在前輪得到配置。當汽車發生急剎車時，前輪增重後輪減重以及後輪抱死的現象對制動過程中車輛的方向控制十分不利，容易發生失控事故，因此ABS系統應用而生，其在BBW系統的基礎上，進一步提高了汽車的制動能力。ABS系統在汽車制動時，透過傳感器對各制動輪的運動狀態進行檢測，並透過運動狀態計算得到各制動輪的最佳制動力矩，從而有效避免了輪上抱死現象，大大提高了汽車制動過程中的控制性與穩定性，減少了汽車的制動距離，有效增強了汽車制動過程中的安全性。ABS系統的控制框圖如圖1所示。在ABS系統的基礎上，ASR系統又被人們提出，有效解決了汽車行駛及制動過程中出現的驅動輪打滑現象。
3.2.3在雨雪天氣後，路面的摩擦力大大減小，汽車加速或制動時經常發生打滑現象，當汽車採用後輪驅動時，驅動輪打滑將導致車輛甩尾，而當汽車採用前輪驅動時，驅動輪打滑將導致車輛的失控。在汽車制動或轉彎過程中，驅動輪的打滑現象將導致車身向一側偏移，容易導致事故的發生。ASR系統透過對驅動輪轉速的實時監測，一旦發生某一驅動輪轉速異常增大時，即認爲該驅動輪發生了打滑現象，此時自動控制降低發動機的轉速，對打滑的驅動輪進行制動，保持與路面狀況相適應的最佳動力輸出，能夠有效避免打滑造成的安全事故。
3.3倒車雷達及倒車影像
機電一體化技術的應用除了帶來安全性上的提高外，還大大改善了駕駛者的駕駛體驗。由於視野盲區的限制，駕駛者在倒車時無法準確及時地感知車輛後部資訊，往往需要有人下車指引，倒車雷達與倒車影像的應用使得駕駛者的倒車操作變得更爲便捷。倒車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佈於汽車車尾的保險槓上，在汽車倒車時向外發出超聲波，並接收外部物體的反射回波，並將相關資訊傳遞至控制器;控制器透過對資訊的處理判斷車輛與障礙物的距離，並根據距離的遠近控制蜂鳴器按照特定的頻率發出警報，爲駕駛者提供相應的距離資訊。