毕业设计（论文）-机电一体化在汽车上的应用Word文件下载.docx

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1.1.3机电液一体化技术的发展趋势 3

2机电液一体化技术在汽车上的应用 5

2.1机电液一体化技术在发动机上的应用 5

2.1.1应用在汽车发动机上的电子控制系统 5

2.1.2应用在发动机上的优点 7

2.2机电液一体化技术在底盘上的应用 8

2.3机电液一体化技术在汽车稳定系统上的应用 10

2.4机电液一体化技术在自动变速器上的应用 10

结语 13

致谢 14

参考文献 15

附录 16

前言

近年来，由于电子技术的飞速发展及计算机的普遍使用，机械工程开始广泛采用机电液一体化技术，简单地说，机电液一体化技术就是电子技术、传感器技术与液压技术相结合，从而实现机械的自动控制、自动检测和处理。

机电液一体化技术的应用，使液压能传递较大功率的优越性和电子的灵活性在机械上得以集中体现，可以大大提高机械的工作质量和精度、节约能源、提高效率、改善机械的操作性能以及提高安全性和可靠性。

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1概述

1.1机电液一体化技术的简介

1.1.1什么是机电液一体化技术

机电液一体化技术是机械技术、液压技术和微电子技术的有机结合，它是在融合了机械、液压、计算机、传感器、自动控制等多门科学技术的基础上发展起来的一门新兴科学。

用电子技术实现关键参数的实时监控在关键部位设置传感器对汽车上的发动机燃油、冷却、润滑、充电系统及行走、振动，转向系统等的温度、压力、流量诸参数进行实时监控；

借助看门狗电路和电脑监控分析进行异常报警，利用微电脑控制器对整机上的开关、继电器、电磁阀进行检测、诊断并分析出故障代码，维修人员利用监控器读取故障码，便于快速排除故障。

1.1.2机电液一体化技术的主要内容及相互关系一 机电液一体化技术主要包括：

（1）整机的电子控制。

随着电子控制技术的飞速发展，特别是大规模集成电路的出现和应用，以微机器为核心的各种控制系统已经非常普遍，使整机的结构更简单，操纵更方便，可靠性更高。

如仿型控制，操纵控制，电液控制，无限遥控，智能控制等。

（2）发动机的电子控制。

发动机是工程机械的动力源，随着更高要求的环保标准如欧Ⅱ标准、欧Ⅲ标准的出台，

环保型的电喷发动机得到了广泛的应用。

另外，电喷发动机还节约了能源，更好地实现了对发动机的柔性控制。

具体包括发动机的油门控制，发动机的功率匹配控制，发动机工况和电控泵的监测与控制，燃油喷射控制，冷却系统和润滑系统的监测与保护等。

（3）行走系统的电子控制。

大大提高了工程机械行走的灵活性，如自动调速，恒速控制，全轮独立自动转向，直线行驶控制，原地转向控制，功率分配控制等。

（4）工作装置的电子控制。

如摊铺机的自动找平控制和螺旋分料控制，拌合站的自动称量控制，压路机自动调频和调幅控制，旋挖钻机的自动回位和桅杆调平控制，水平定向钻的自动装卸钻杆控制等。

二.电子技术的发展促进了液压技术的发展

工程机械的电、液一体化控制是密不可分的，纯粹的电子控制满足不了工程机械所需要的大功率和大扭矩的需求，纯粹的液压控制无法实现自动控制功能和参数的合理匹配，液压元件控制需要电子控制的参与，电子技术的进步也促进了液压技术的发展。

（1）动力元件——泵。

为了实现电子自动控制的需要，相继出现了为适应闭环反馈自动控制的电液比例变量泵、电液伺服变量泵、负载敏感泵等。

（2）控制元件——阀。

相继出现了适应自动控制、通流能力大、响应速度快和易于集成的插装阀，精度高和响应速度快的数字阀，控制精度高和灵敏度高的伺服阀、比例阀，成本低和可靠性高的高速开关电磁阀等。

（3）执行元件——液压缸。

采用带陶瓷镀层的液压缸能防腐蚀，便于在污染环境中工作，位置自动调节式液压缸，便于自动调节位置及行程。

（4）液压系统整体结构模块化。

集成化的液压系统可方便地构成各种形式，进一步提高可靠性。

随捉模态技术、计算机技术的成熟，一些电带控制理论已开始在液压控制中得到应用，如线性系统的自适应控制，非线性系统的模糊控制，神经网络控制等。

1.1.3机电液一体化技术的发展趋势一.液压系统向高压化方向发展

工程机械液压系统的特点就是输出的力矩和功率大，而这依赖于高压系统。

随着大型、特大型工程机械和矿山机械的出现，继续向高压发展是液压系统发展的一个趋势。

但是，从人机安全和系统元件寿命等角度来考虑，液压系统工作压力的增高受很多因素的制约。

如液压系统压力的升高，增加了工作人员和机体的安全风险系数；

高压下的腐蚀物质或颗粒物质将在系统内造成更严重的磨损；

压力增大是泄漏增加，从而使系统的容积校率降低；

零部件的强度和壁厚势必会因为高压而增加，致使元件机体、重量增大或者工作面积和排量减小，在给定负载下，工作压力过高导致的排量和工作面积减小将致使液压机械的共振频率下降，给控制带来困难。

二.使用高速微处理器、敏感元件和传感器

根据实际施工的需要，工程机械向着多功能化和智能化方向发展，这就使工程机械有很强的数据处理能力和精度很高“感知”能力。

使用高速微处理器、敏感元件和传感器不只是能满足多功能和智能化要求，还可以提高整机的动态性能，缩短响应时间，使工程机械面对急剧变化的负载能快速做出动作反应。

先进的激光传感器、超声波传感器、语音传感器等高精度传感器可提高机器的机器人化程度，便于整机的柔性控制。

另外，数据通讯将采用已在汽车上广泛使用的CAN-BUS通讯方式，降低电信号在传输中的衰减和失真，提高控制精度。

三.更注重节能增效

能源危机使全球面临的共同难题，因此工程机械设计也必须考虑节能的需要。

使用电喷发动机，对燃油和功率进行自动控制是节能的一条有效的途径，这也是保护环境的必然要求。

另外，液压驱动系统位大功率作业提供了保证，但是液压系统由节流损失和容积损失，整体效率不高。

因此新型材料的研制和零部件装配工艺的提高也是提高工程机械工作效率的必然要求。

四.软件发挥更大作用

先进的微处理器、通讯介质和传感器必须依赖于功能强大的软件才能发挥作用，软件是各组成部分进行对话的语言。

现在，各种基于汇编语言或高级语言的软件开发平台不断涌现，为开发工程机械控制软件程序提供了更多、更好的选择。

同时，软件开发中的控制算法也日趋重要，可用专家系统建立合

理的控制算法，PID和模糊控制等各种控制算法的综合控制算法将会得到更完美的应用。

五.智能化机群的协同作业

随着用户对施工质量和施工进度要求的提高，智能化机群的协同作业作为国家“863”项目之一进行重点研究。

如拌合站、搅拌运输车、沥青混凝土摊铺机、沥青混凝土转运车、压路机等黑色路面的机群施工。

机群的协同作业是智能化的单机、现代化的通讯设备、GPS、遥控设备和合理的施工工艺相结合的产物。

这一领域也为机电液一体化在工程机械上的应用提供了广阔的发展空间。

六.电流变流体技术

电流变流体（ER流体）在自由状态下为可自由流动的混悬液体，一旦处在电场作用下，它会迅速固化，根据电场强弱程度分别显现粘稠、胶凝和坚硬的状态，且固化度与场强成正比。

这种特性使它能理想地运用于液压系统和机械系统的阀、阻尼器及动力传输装置等。

他对电信号响应极快，实在不到

1ms的时间内实现状态变化。

它采用PWM控制，可降低能耗，简化设计，延长寿命。

电流变流体技术代表了液压技术发展的未来。

1.2国内外机电液一体化技术在汽车上的应用

如今，汽车电子化程度的高低，已成为衡量轿车综合性能和现代化水平的重要标志，许多工业发达国家都已形成了独立的汽车电子产品。

国外汽车电子产品生产主要集中在几个大的汽车电子公司，如日本的电装公司、美国的德科公司、德国的博世公司和西门子公司。

它们依靠自身拥有的核心技术，价格和服务优势，长期为世界上多家汽车大公司配套，占据了世界汽车电子技术装备的大部分市场。

国外在ABS与ASR的基础上开发了一种全新的、主要用于重型汽车上的电子控制制动系统（EBS），较好地解决了上述问题。

通过检测踏板传感器信号及强弱可迅速起动制动，控制制动压力大小，通过内部CAN数据总线与挂车回路的联接使整个列车制动快速。

车辆底盘控制还包括转向、悬架的电子控制，包括电控动力转向、四轮驱动（4WD）、四轮转向（4WS）及电控悬架。

目前广泛应用的有电控油气悬架和电控空气悬架。

发达国家1985年前后半主动悬架技术趋于成熟，福特公司和日产公司首先在轿车上应用，能根据汽车的行驶状况或根据超声波识别的路面情况，通过电磁阀液压系统，改变阻尼，在几十毫秒中消除路面不平引起的振动。

BOSCH公司还采用磁力弹簧技术。

进入90年代，丰田、奔驰、通用等大汽车公司，均在轿车产品中采用了半主动悬架技术。

LOTUS、日产等公司还开发出了全主动悬架技术，但因成本昂贵，且消耗动力，目前尚未批量生产。

我国汽车电子产品的研究开发工作，在高等院校及科研院所里已有不少科研成果，但由于各种原因其产业化程度还较低，主要汽车电子产品还是由国内一些合资企业在生产。

从全世界范围来看，我国汽车电子产品的研究开发和生产能力还相当薄弱，我国汽车用电子产品水平与国际先进水平相比，大约落后

10～15年。

其主要差距是在传感器、优化控制理论、可靠性和精度等方面。

目前EFI技术已被广泛认识和接受，普遍认为它是推动我国汽车进步的关键，因而国家汽车产业政策规定：

以后引进新的汽车发动机机型必须是带电子燃油喷射系统的。

"

八五"

期间，EFI系统被列入国家科委科技攻关计划，由中国汽

在电控燃油喷射系统（EFI）中，喷油量的控制是最基本的也是最重要的控制内容，电子控制单元（ECU）（简称电控单元）主要是根据进气量确定基本的喷油量，再根据其他传感器（如冷却液温度传感器、节气门位置传感器等）信号对喷油量进行修正，使发动机在各种运行工况下均能获得最佳浓度的混合气，从而提高发动机的动力性、经济性和排放性。

除喷油量控制外，电控燃油喷射系统还包括供油正时控制、断油控制和燃油泵控制。

.2电控点火系统电控点火系统最基本的功能是控制点火提前角。

该系统根据各相关传感器信号判断发动机的运行工况和运行条件，选择最理想的点火提前角点燃混合气，改善发动机的燃烧过程，以实现提高发动机动力性、经济性

和降低排放污染的目的。

此外，电控点火系统还具有通电时间控制和爆燃控制功能。

3.怠速控制系统，怠速控制系统是发动机辅助控制系统，其功能是在发动机怠速工况下，根据发动机冷却液温度、空调压缩机是否工作、变速器是否挂入挡位等状况，并通过怠速控制阀对发动机进气量进行控制，使发动机随时以最佳怠速转速运转。

.4.进气控制系统

进气控制系统的功能是根据发动机转速和负荷的变化，对发动机的进气进行控制，以提高发动机的充气效率，从而改善发动机的动力性。

.5.排放控制系统排放控制系统的功能主要是对发动机排放控制装置的工作实行电子控制。

排放控制的项目主要包括:

废气再循环控制，活性炭罐电磁阀控制，氧传感器和空燃比闭环控制，二次空气喷射控制等。

6.增压控制系统

增压控制系统的功能是对发动机进气增压装置的工作进行控制。

在装有废气蜗轮增压装置的汽车上，ECU根据检测到的进气管压力，对增压装置进行控制，从而控制进气增压的强度。

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