機電一體化技術在汽車上的應用

1、鄭州工業(yè)安全職業(yè)學院畢業(yè)論文（設計）題目：機電一體化技術在汽車上的應用姓 名 ： 系 別 ： 機 電 工 程 系 專 業(yè) ： 機 電 一 體 化 技 術 指導老師 ： 年 級 ： 08(6)班 2011年 5月 25日畢業(yè)論文（設計）成績評定表學生姓名 學生所在系機電工程系專業(yè)班級機電一體化技術、08級畢業(yè)論文（設計）課題名稱機電一體化技術 機電一體化技術在汽車上的應用指導老師評語：成 績:指導教師簽名： 年 月 日系學術委員會意見：簽名：年 月 日 目 錄第一章 機電一體化技術概念與內(nèi)涵1 第一節(jié) 機電一體化概述1 第二節(jié) 機電一體化設計的關鍵技術1 第三節(jié) 汽車機電一體化技術的發(fā)展狀況4

2、第二章 機電一體化技術在汽車中的應用5 第一節(jié) 發(fā)動機微機控制系統(tǒng)5第二節(jié) 汽車激光雷達自動防撞微機控制系統(tǒng)6第三節(jié) abs系統(tǒng)6 第四節(jié) 電子控制的自動變速器7 第三章 機電一體化技術發(fā)展趨勢9 第一節(jié) 光機電一體化方向9第二節(jié) 柔性制造方向9 第三節(jié) 智能化方向9第四節(jié) 仿生物系統(tǒng)化方向9 第五節(jié) 微型化方向10第四章 機電產(chǎn)品在汽車上的典型應用11 第一節(jié) 電控單元原理及應用11 第二節(jié) 電控噴射系統(tǒng)11 第三節(jié) 電動汽油泵12 第四節(jié) 步進電機怠速控制13第五章 液壓系統(tǒng)在汽車上的應用14第一節(jié) 液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)14第二節(jié) 液力自動變速器15第三節(jié) 汽車防抱死系統(tǒng)15 第四節(jié) 汽車電控

3、液壓懸架16 第五節(jié) 液力耦合器16第六節(jié) 液力變矩器16第七節(jié) 汽車液壓制動系統(tǒng)17 第八節(jié) 汽車液壓減震系統(tǒng)17參考文獻18 致 謝 信19 內(nèi) 容 摘 要 摘要：機電一體化是一項將機械、電子計算機和信息處理技術結合運用的復雜技術。機電一體化并不是機械與電子技術的簡單疊加，而是二者的有機結合。從機電一體化的含義著手，結合機電一體化的發(fā)展狀況及其核心技術，從發(fā)動機微機控制系統(tǒng)、汽車激光雷達自動防撞微機控制系統(tǒng)、電子控制的自動變速器、abs系統(tǒng)、機電產(chǎn)品在汽車上的典型應用等幾個方面分析了機電一體化技術在汽車中的應用。并對機電一體化技術發(fā)展前景進行了展望。關鍵詞：機電一體化技術；單片機應用；技術

4、分析；發(fā)展趨勢；傳感器、汽車應用、典型機電應用第一章 機電一體化技術概念與內(nèi)涵第一節(jié) 機電一體化概述機電一體化是在以機械、電子技術和計算機科學為主的多門學科相互滲透、相互結合過程中逐漸形成和發(fā)展起來的一門新興邊緣技術學科，而機電一體化產(chǎn)品是在機械產(chǎn)品的基礎上，采用微電子技術和計算機技術生產(chǎn)出來的新一代產(chǎn)品。初級的機電一體化產(chǎn)品是指采用微電子技術代替和完善機械產(chǎn)品中的一部分，以提高產(chǎn)品的性能；而高級的機電一體化產(chǎn)品是利用機電一體化技術使機械產(chǎn)品實現(xiàn)自動化、數(shù)字化和智能化，并使產(chǎn)品性能實現(xiàn)質(zhì)的飛躍。因此，機電一體化是在機械產(chǎn)品中的機構主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術和計算機技

5、術，并將機損裝置和電子設備以及計算機軟件等有機結合起來構成的系統(tǒng)總稱。機電一體化技術同時也是工程領域不同種類技術的綜合及集合，它是建立在機械技術、微電子技術、計算機和信息處理技術、自動控制技術、電力電子技術、伺服驅(qū)動技術以及系統(tǒng)總體技術基礎之上的一種高新技術。近年來，隨著微電子技術和計算機應用技術的快速發(fā)展，機電一體化技術領域在不斷地擴大和完善。目前機電一體化的研究和開發(fā)主要包括計算機數(shù)控系統(tǒng)、機器人、計算機輔助設計輔助制造系統(tǒng)、柔性制造系統(tǒng)和計算機集成制造系統(tǒng)等。機電一體化產(chǎn)品和系統(tǒng)的特點是產(chǎn)品和系統(tǒng)功能的實現(xiàn)是機構中所有部分功能共同作用的結果，這與傳統(tǒng)機電設備中機械與電子系統(tǒng)相對獨立，可以

6、分別工作具有本質(zhì)的區(qū)別。機電一體化是機電工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。第二節(jié) 機電一體化設計的關鍵技術機電一體化產(chǎn)品是由多種技術以及相關的組成部分構成的綜合體，而機電一體化技術是由多種技術相互交叉、相互滲透形成的一門綜合性邊緣技術，它所涉及的技術領域非常廣泛。概括起來，機電一體化設計的關鍵技術包括下述6個方面。121精密機械技術機械技術是機電一體化技術的基礎，因為機電一體化產(chǎn)品的主功能和構造功能大都以機械技術為主來得以實現(xiàn)。機械技術的著眼點在于如何與機電一體化技術相適應，利用其高、新技術來更新概念，實現(xiàn)結構上、材料上、性能上變更，滿足減小重量、縮小體積，提高精度、提高剛度及改善性能要求。在機械傳動和控制

7、與電子技術相互結合的過程中，對機械技術提出了更高的要求，如傳動的精密性和精確度的要求與傳統(tǒng)機械技術相比有了很大的提高。在機械系統(tǒng)技術中，新材料、新工藝、新原理以及新結構等方面在不斷地發(fā)展和完善，以滿足機電一體化產(chǎn)品對縮小體積、減輕重量、提高剛度以及改善工作性能等方面的要求。隨著鋼鐵行業(yè)技術的不斷創(chuàng)新，結晶器振動技術亦不斷發(fā)展，主要表現(xiàn)在振動參數(shù)的選擇更加靈活，振動的工藝更加完善，尤其是振動參數(shù)更適合連鑄機高拉速的生產(chǎn)要求。下一步我們應該進一步了解結晶器振動各個參數(shù)的取值限度，從而可以在此限度內(nèi)合理地選擇振動參數(shù)，以取得最好的振動工藝效果。122信息處理技術信息處理技術是指在機電一體化產(chǎn)品工作過

8、程中，與工作過程中各種參數(shù)和狀態(tài)以及自動控制有關的信息的交換、存取、運算、判斷和決策分析等。在機電一體化產(chǎn)品中，實現(xiàn)信息處理技術的主要工具是計算機。計算機技術包括硬件和軟件技術、網(wǎng)絡與通信技術、數(shù)據(jù)處理技術和數(shù)據(jù)庫技術等。在機電一體化產(chǎn)品中，計算機信息處理裝置是產(chǎn)品的核心，它控制和指揮整個機電一體化產(chǎn)品的運行。因此，計算機應用及其信息處理技術是機電一體化技術中最關鍵的技術，它包括目前廣泛研究并得到實際應用的人工智能技術、專家系統(tǒng)技術以及神經(jīng)網(wǎng)絡技術等。1.23檢測與傳感器技術在機電一體化產(chǎn)品中，工作過程的各種參數(shù)、工作狀態(tài)以及與工作過程有關的相應信息都要通過傳感器進行接收，并通過相應的信號檢測

9、裝置進行測量，然后送入信息處理裝置以及反饋給控制裝置，以實現(xiàn)產(chǎn)品工作過程的自動控制。機電一體化產(chǎn)品要求傳感器能快速和準確地獲取信息并且不受外部工作條件和環(huán)境的影響，同時檢測裝置能不失真地對信息信號進行放大和輸送及轉(zhuǎn)換。124自動控制技術機電一體化產(chǎn)品中的自動控制技術包括高精度定位控制、速度控制、自適應控制、校正、補償?shù)取C電一體化產(chǎn)品中自動控制功能的不斷擴大，使產(chǎn)品的精度和效率都在迅速提高。通過自動控制，機電一體化產(chǎn)品在工作過程中能及時發(fā)現(xiàn)故障，并自動實施切換，減少了停機時間，使設備的有效利用率提高。由于計算機的廣泛應用，自動控制技術越來越多地與計算機控制技術結合在一起，它已成為機電一體化技術

10、中十分重要的關鍵技術。該技術的難點在于現(xiàn)代控制理論的工程化和實用化，控制過程中邊界條件的確定，優(yōu)化控制模型的建立以及抗干擾等。1.25伺服驅(qū)動技術伺服驅(qū)動技術主要是指機電一體化產(chǎn)品中的執(zhí)行元件和驅(qū)動裝置設計中的技術問題，它涉及設備執(zhí)行操作的技術，對所加工產(chǎn)品的質(zhì)量具有直接的影響。機電一體化產(chǎn)品中的執(zhí)行元件有電動、氣動和液壓等類型，其中多采用電動式執(zhí)行元件。驅(qū)動裝置主要是各種電動機的驅(qū)動電源電路，目前多為電力電子器件及集成化的功能電路構成。執(zhí)行元件一方面通過接口電路與計算機相聯(lián)，接受控制系統(tǒng)的指令，另一方面通過機械接口與機械傳動和執(zhí)行機構相聯(lián)，以實現(xiàn)規(guī)定的動作。因此，伺服驅(qū)動技術直接影響著機電一

11、體化產(chǎn)品的功能執(zhí)行和操作，對產(chǎn)品的動態(tài)性能、穩(wěn)定性能、操作精度和控制質(zhì)量等具有決定性的影響。1.26系統(tǒng)總體技術系統(tǒng)總體技術是從整體目標出發(fā)，用系統(tǒng)的觀點和方法，將機電一體化產(chǎn)品的總體功能分解成若干功能單元，找出能夠完成各個功能的可能技術方案，再把功能與技術方案組合成方案組進行分析、評價，綜合優(yōu)選出適宜的功能技術方案。系統(tǒng)總體技術的主要目的是在機電一體化產(chǎn)品各組成部分的技術成熟、組件的性能和可靠性良好的基礎上，通過協(xié)調(diào)各組件的相互關系和所用技術的一致性來保證產(chǎn)品實現(xiàn)經(jīng)濟、可靠、高效率和操作方便等。系統(tǒng)總體技術是最能體現(xiàn)機電一體化設計特點的技術，也是保證其產(chǎn)品工作性能和技術指標得以實現(xiàn)的關鍵技術

12、。第三節(jié) 汽車機電一體化技術的發(fā)展狀況社會的需求、技術的進步以及法規(guī)的推動，使汽車采用了機電一體化技術，并快速發(fā)展。在法規(guī)方面，如最早的安全法規(guī)，以及隨后的噪聲、尾氣排放和燃油的經(jīng)濟性等法規(guī)的推出，強制地推動了電子技術在汽車上的廣泛應用，使許多機械控制系統(tǒng)被電子控制系統(tǒng)所代替，并形成了汽車機電一體化發(fā)展的3個階段。(1)第l階段：20世紀60年代中期到20世紀70年代末期。從20世紀60年代中期到20世紀70年代末期，主要是應用電子裝置改善部分機械性能，如電子控制燃油噴射和硅整流發(fā)電機等。(2)第2階段：20世紀70年代末期到20世紀90年代中期。從20世紀70年代末期到20世紀90年代中期，

13、在汽車的設計制造中，體現(xiàn)出機電一體化的思想和技術。大規(guī)模集成電路得到廣泛應用，并解決了機械部件無法解決的復雜自動控制問題，增加了可靠性。(3)第3階段：20世紀90年代中期到現(xiàn)在。從20世紀90年代中期到現(xiàn)在，隨著微電子技術的快速發(fā)展，及與汽車工業(yè)的緊密相連，汽車機電一體化技術已發(fā)展成熟，強調(diào)了整體的機電一體化協(xié)調(diào)匹配設計思想，開始廣泛應用計算機網(wǎng)絡技術和信息技術，使汽車更加自動化、智能化。隨著微電子技術和傳感器技術的應用，汽車的機電一體化使汽車煥然一新。當今對汽車的控制已由發(fā)動機擴大到全車，例如實現(xiàn)自動變速換擋、防滑制動、雷達防碰撞、自動凋整車高、全自動空調(diào)、自動故障診斷及自動駕駛等。汽車的

14、機電一體化的中心內(nèi)容是以微機為中心的自動控制改善汽車的性能、增加汽車的功能，實現(xiàn)汽車降低油耗、減少排氣污染、提高汽車行駛的安全性、可靠性、操作方便和舒適性。汽車行駛控制的重點是：1)汽車發(fā)動機的正時點火、燃油噴射、空燃比和廢氣再循環(huán)的控制，使燃燒充分、減少污染、節(jié)省能源；2)汽車行駛巾的自動變速和排氣凈化控制，以使其行駛狀態(tài)達到最佳化；3)汽車的防滑制動、防碰撞，以提高行駛的安全性；4)汽車的自動空調(diào)、自動調(diào)整車高控制，以提高其舒適件系統(tǒng)所代替，并形成了汽車機電一體化發(fā)展的3個階段。第二章 機電一體化技術在汽車中的應用從機電一體化的含義著手，結合機電一體化的發(fā)展狀況及其核心技術，從發(fā)動機微機控

15、制系統(tǒng)、汽車激光雷達自動防撞微機控制系統(tǒng)、電子控制的自動變速器、abs系統(tǒng)等方面分析了機電技術在汽車中的應用。原來的發(fā)動機都是直流發(fā)電機，后來被交流發(fā)電機和硅二極管的組合所取代，使充電效率和可靠性大幅度地提高。此后，電壓的調(diào)整也由固體電路的調(diào)整器代替了機械式電壓調(diào)整器，進而在發(fā)動機點火裝置的配電器上也由原來的機械式的凸輪開關變?yōu)楣β示w管。第一節(jié) 發(fā)動機微機控制系統(tǒng)圖l為用于降低燃料費用的發(fā)動機微機控制系統(tǒng)的原理簡圖。發(fā)動機控制單元的核心是通用微處理器或者是為汽車發(fā)動機專門設計的大規(guī)模集成電路(lsi)。從各個傳感器得到的模擬電壓信號和從發(fā)動機輸出軸得到的脈沖信號都輸入到ecu。模擬信號通過模

16、擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。以這些信息為基礎，在ecu內(nèi)對最佳空氣燃料比、點火時間、排氣再循環(huán)率等進行計算，將計算結果作為控制燃料噴射閥和點火裝置等的驅(qū)動信號輸出，用以控制空氣質(zhì)量和燃料質(zhì)量之比。當空氣燃料比增大時，燃料稀薄，點火困難；反之，當空氣燃料比減小時，由于氧氣不足，在排放的氣體中沒有充分燃燒的碳化氫(hc)和一氧化碳(co)含量增加。圖1 發(fā)動機微機控制系統(tǒng)的原理簡圖第二節(jié) 汽車激光雷達自動防撞微機控制系統(tǒng)激光單片機組合的汽車防按系統(tǒng)，能在正常行駛速度下或慢速倒車時榆測和顯示前、后方一定距離內(nèi)有無障礙物，并在必要時報警，從而有效防止交通事故的發(fā)生。該系統(tǒng)主要由計算機控制的測量車間距離

17、的激光測距雷達、中央處理器、汽車前后環(huán)境狀況監(jiān)測雷達及顯示器、發(fā)光部、受光部、車速傳感器和速度控制器等組成。其控制系統(tǒng)，如圖2所示。激光測距雷達安裝在汽車前部格柵中心。光學天線發(fā)射的激圖1 汽車發(fā)動機微機控制系統(tǒng)原理簡圖.圖2激光雷達自動防撞微機控制系統(tǒng)示意圖光束遇到前面的障礙物后，產(chǎn)生向后散射信號，同樣被光學天線接收，并調(diào)制出距離和方位信息。不斷輸出的距離和方位信息經(jīng)中央處理器分析，可以判斷出其前面物體運動與否，計算出它相對本車的速度及車間距離，并判斷它是否有可能與本車接觸，從而決定本車最安會的行駛速度。當可能有危險發(fā)生時，系統(tǒng)觸動報警裝置，發(fā)出報警信號。圖2 激光雷達自動防撞微機控制系統(tǒng)示

18、意圖第三節(jié) abs系統(tǒng)abs是靠液壓油缸高頻動作夾緊-放開-制動夾緊，使車輪連滾帶滑，防止抱死。為了使汽車在行駛過程中以適當?shù)臏p速度降低車速直行停車，保證行駛的安全性，汽車上均裝有行車制動器。起初只在后輪上裝有制動器，但隨著汽車質(zhì)量和車速的提高，僅靠后輪制動不足以提高充分的制動力，這樣才發(fā)展到在前輪上安裝制動器。人們通過對制動時軸荷的動態(tài)轉(zhuǎn)移、前輪增重和后輪減鶯的認識，且后輪先抱死更易造成汽車的方向失控，而著手研制能限制汽車后輪制動裝置。汽車制動防抱死裝置，其基本功能是可感知制動輪每一瞬時的運動狀態(tài)，并根據(jù)其運動狀態(tài)相應地調(diào)節(jié)制動器動力矩的大小，避免出現(xiàn)輪上的抱死現(xiàn)象。abs系統(tǒng)是電子控制技術

19、在汽車上最突出的一項應用，為使汽車在制動時維持方向穩(wěn)定性和縮短制動距離，有效地提高了行車全性。圖3 abs系統(tǒng)第四節(jié) 電子控制的自動變速器at自動變速器原理液力耦合器+油缸+齒輪組聯(lián)動。自動變速器是為降低變速器的功率損耗，提高動力傳遞系統(tǒng)的有效功率，增加變速擋數(shù)以適應汽車行駛條件的最佳速比，實現(xiàn)汽車的省能、省力、安全、舒適之目的而出現(xiàn)的。圖3為用電子控制實現(xiàn)變速器自動換擋的程序控制原理框圖。發(fā)動機的工作狀況由各種傳感器進行檢測，所獲得的信息輸入到電子控制裝置進行處理，并根據(jù)換擋信息、程序開關及自動跳合開關的信息，由電子控制裝置選擇滿足行駛條件的最佳檔次信息，并被變換為控制電一液執(zhí)行元件的液壓變

20、量來控制換檔。自動變起器的監(jiān)潞電路可對系統(tǒng)電子控制裝置進行自檢及失效監(jiān)測，即在行駛前對所有電路進行檢測。若汽車起動后，報警燈處于熄滅狀態(tài)，說明其功能正常；反之，系統(tǒng)則存有故障，自動變速器進入非電控程序狀態(tài)，此時，雖然已失去電子控制的優(yōu)化功能，但是變速器仍能進行工作。圖4 電子控制的自動變速器第三章 機電一體化技術發(fā)展趨勢第一節(jié) 光機電一體化方向一般機電一體化系統(tǒng)是由傳感系統(tǒng)、能源(動力)系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)、機械結構等部件組成的。引進光學技術、利用光學技術的先天優(yōu)點。就能有效地改進機電一體化系統(tǒng)的傳感系統(tǒng)、能源系統(tǒng)和信息處理系統(tǒng).第二節(jié) 柔性制造方向未來機電一體化產(chǎn)品，控制和執(zhí)行系統(tǒng)有足夠的“冗

21、余度”，有較強的“柔性”，能較好地應付突發(fā)事件，被設計成“自律分配系”。在這種系統(tǒng)中，各子系統(tǒng)是相互獨屯工作的，子系統(tǒng)為總系統(tǒng)服務同時具育本身的“自律性”，可根據(jù)不同環(huán)境條件做出不同反應。其特點是子系統(tǒng)可產(chǎn)生本身的信息并附加所給信息，在總的前提下，具彬行動”是可以改變的。這樣，既明顯地增加了系統(tǒng)的能力(柔性)，又不岡某一子系統(tǒng)的故障而影響整個系統(tǒng)。第三節(jié) 智能化方向人工智能被機電一體化建設者的研究日益得到重視。機器人與數(shù)控機床的智能化就是重要應用。這里所說的“智能化”是對機器行為的描述，是在控制理論的基礎上吸收人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數(shù)學、心理學、生理學和混沌動力學等新思想、新方法、

22、模擬人類智能，使它具有判斷、推理、邏輯思維、自主決策等能力。以求得更高的控制目標。今后的機電一體化產(chǎn)品“全息”特征越來越明顯。智能化水平越來越高。這主要得益于模糊技術與信息技術(尤其是軟件及芯片技術)的發(fā)展，第四節(jié) 仿生物系統(tǒng)化方向“生物一軟件”化仿生物系統(tǒng)化。今后的機電一體化裝置對信息的依賴性很大，并且往往在結構上是處于“靜態(tài)”時不穩(wěn)定，但在動態(tài)(工作)時卻是穩(wěn)定的。這有點類似于活的生物：當控制系統(tǒng)(大腦)停止工作時，生物便“死亡”，而當控制系統(tǒng)(大腦)工作時，生物就很有活力。仿生學研究領域中已發(fā)現(xiàn)的一些生物體優(yōu)良的機構可為機電一體化產(chǎn)品提供新型機體，但如何使這些新型機體具有活的“生命”還有

23、待于深入研究。這一研究領域稱為“生物軟件”或“生物系統(tǒng)”，而生物的特點是硬件(肌體)軟件(大腦)一體，不可分割。看來，機電一體化產(chǎn)品雖然有向生物系統(tǒng)化發(fā)展趨，但有一段漫長的道路要走。今后的機電一體化裝置對信息的依賴性很大并且往往在結構上是處于“靜態(tài)”時不穩(wěn)定，但在動態(tài)(32作)時卻是穩(wěn)定的。這有點類似于活的牛物：當控制系統(tǒng)(大腦)停止工作時，生物便“死亡”，而當控制系統(tǒng)(大腦)工作時，牛物就很有活力。就目前情況看，機電一體化產(chǎn)品雖然有向仿生物系統(tǒng)化方向發(fā)展的趨勢，但還有一段漫長的道路要走。第五節(jié) 微型化方向目前，利用半導體器件制造過程中的蝕刻技術，在實驗室中已制造出亞微米級的機械元件。當這一成

24、果用于實際產(chǎn)品時，就沒有必要再區(qū)分機械部分和控制器部分了。那時，機械和電子完全可以“融合”，機體、執(zhí)行結構、傳感器、cpu等可集成在一起，體積很小并組成一種自律元件。這種微型化是機電一體化的重要發(fā)展方向。第四章 機電產(chǎn)品在汽車上的典型應用第一節(jié) 電控單元原理及應用電控單元是電子控制單元（ecu）的簡稱，電控單元的功用是根據(jù)其內(nèi)存的程序和數(shù)據(jù)對空氣流量計及各種傳感器輸入的信息進行運算、處理、判斷，然后輸出指令，向噴油器提供一定寬度的電脈沖信號以控制噴油量。電控單元有微型計算機、輸入、輸出及控制電路組成。電控單元有微型計算機ecu的核心部分，主要由中央處理器(cpu)、存儲器及輸入、輸出（i/o）

25、接口等組成。cpu是計算機中運算器與控制器的總稱、其功用是對輸入的各種信號進行處理、邏輯判斷，并確定最佳控制量，對執(zhí)行其進行適時控制。rom用于存儲固定不變的數(shù)據(jù)，如控制程序軟件、噴油量脈譜圖和點火定時脈譜圖等。這些數(shù)據(jù)在制造電控單元時就被固化在rom的集成電路中，是不會丟失的，即使切斷電源rom所存儲的信息也不會消失i/o接口是cpu上傳感器、控制器進行正常通信的控制電路，是微機不可缺少的部分。輸入電路的功用是將各傳感器檢測到的信號進行整形、放大等處理后經(jīng)過i/o接口送至cpu。由于cpu只能識別數(shù)字信號。因此，當傳感器輸出是數(shù)字信號時，可直接送至cpu；而當傳感器輸出的是模擬信號時，則必須

26、經(jīng)a/d轉(zhuǎn)換器將其轉(zhuǎn)成數(shù)字信號后才能送至cpu進行運算處理。輸出電路的作用是將微機輸出的控制指令轉(zhuǎn)變?yōu)榭刂菩盘栆则?qū)動執(zhí)行器（噴油器、電動汽油泵等）進行工作。一般微機輸出的是數(shù)字信號，且其輸出功率較小，通常難以驅(qū)動執(zhí)行器動作，為此需用輸出電路將微機輸出的弱信號進行放大。隨著電子技術和數(shù)控技術的發(fā)展，電子控制系統(tǒng)的功能不斷擴展，從單一的汽油噴射控制發(fā)展為對汽油噴射、點火定時、怠速及排氣再循環(huán)等進行綜合控制的發(fā)動機管理系統(tǒng)。第二節(jié) 電控噴射系統(tǒng)電控噴射系統(tǒng)的控制部分一般有傳感器、電控單元、和執(zhí)行器等3部分組成。傳感器的功用是實時檢測汽油機與汽車的運行狀態(tài)，以及駕駛員的操作意向和操作信息量，并將其傳送

27、給電控單元。電控單元的核心部分是計算機，它與系統(tǒng)中設置的軟件一起負責的采集、處理、計算和執(zhí)行程序，并將運算結果作為控制指令輸出給執(zhí)行器。執(zhí)行器的作用是按照電控單元的控制指令，調(diào)節(jié)供油量和供油定時。電控單元根據(jù)加速踏板位置傳感器和汽油機轉(zhuǎn)速傳感器的輸入信號，首先算出基本供油量。然后根據(jù)來自冷卻液溫度、進氣溫度和進氣管壓力等傳感器的信號以及起動機信號，對基本供油量進行修正。再按供油量調(diào)節(jié)套筒位置傳感器信號進行反饋修正之后，確定最佳供油量。因此，不論汽車是低溫啟動、加速，或是在高原行使，電控單元都能精確地確定發(fā)動機的最佳供油量。電控單元把計算和修正的最后結果作為控制信號傳輸給供油量控制電磁閥的電磁線

28、圈，產(chǎn)生電磁力，吸引可動鐵芯?？刂菩盘栴~電流越大，磁場就越強，可動鐵芯向左的移動量越大，通過杠桿將供油量調(diào)節(jié)套筒向右推移的越多，供油量也就越多。第三節(jié) 電動汽油泵在電動汽油噴射系統(tǒng)中應用的電動汽油泵通常有兩種類型，即滾柱式電動氣又泵和葉片式電動汽油泵。由永磁電機驅(qū)動的滾柱式電動汽油泵。轉(zhuǎn)子偏心地安在泵體室內(nèi)，滾柱安裝在轉(zhuǎn)子的凹槽中。當轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，滾柱在離心力的作用下緊壓在泵體的內(nèi)表面上。同時在慣性力的作用下，滾柱總是與轉(zhuǎn)子凹槽的一個側(cè)面緊貼，從而形成若干個工作腔。在汽油泵工作過程中，進油口一側(cè)的工作腔容積增大，成為低壓油腔，汽油進油口被吸入工作腔。在出油口一側(cè)的工作腔容積減小，成為高壓油腔，高

29、壓汽油從壓油腔經(jīng)出油口流出。限壓閥的作用是當油壓超過0.45mpa時開啟，使汽油回流到進油口，以防止油亞過高損壞汽油泵。在出油口處裝設單向止回閥，發(fā)動機停機時，止回閥關閉，防止管路中的汽油倒流回汽油泵，借以保持管路中有一定壓力，目的是在啟動發(fā)動機時比較容易。滾柱式電動汽油泵運轉(zhuǎn)時噪聲大，油壓脈動大，而且泵體內(nèi)表面和轉(zhuǎn)子容易磨損。近來越來越多的發(fā)動機采用葉片式電動汽油泵，葉輪是一個圓形平板，在平板的周圍上加工小槽，開成泵油葉片。葉輪旋轉(zhuǎn)時，小槽內(nèi)的汽油隨同葉輪一同高速旋轉(zhuǎn)。由于離心力的作用，使出口處油壓增高，而在進口處產(chǎn)生真空，從而使汽油從進口吸入，從出口排出。葉片電動汽油泵運轉(zhuǎn)噪聲小，油壓脈動

30、小，甭油壓力高，葉片磨損小，使用壽命長。第四節(jié) 步進電機怠速控制在節(jié)氣門汽油噴射系統(tǒng)中，節(jié)氣門體上裝有步進電機怠速在控制閥。起功用是自動調(diào)節(jié)發(fā)動機的怠速轉(zhuǎn)速，使發(fā)動機在設定轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。在使用空調(diào)器或助力轉(zhuǎn)向器的汽車上，電控單元通過怠速控制花自動提高轉(zhuǎn)速，以防止發(fā)動機因負荷加大而熄火。步進電機式怠速閥由步進電機控制，和錐面控制閥等組成。螺旋機構中的螺母和步進電機的轉(zhuǎn)子制成一體。步進電機中有幾組勵磁線圈，改變勵磁線圈的通電順序，可以改變點擊的運轉(zhuǎn)方向。步進電機有電控單元控制，電控單元從發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器獲得發(fā)動機轉(zhuǎn)速的信息，并將實際轉(zhuǎn)速與與編程序中設定的轉(zhuǎn)速相比較，根據(jù)兩者的偏差大小向勵磁線圈輸

31、出不同的控制脈沖電流。這時步進電機或正傳或反轉(zhuǎn)一定角度，并驅(qū)動螺桿和錐面控制花或向前或向后移動一定的距離，使旁通道的斷面或增大或減小，從而改變進氣量，達到控制怠速轉(zhuǎn)速的目的。第五章 液壓系統(tǒng)在汽車上的應用近年來隨著液壓、氣壓與液力傳動技術的發(fā)展和在汽車上的應用，汽車的各項性能都有了很大地提高，尤其是現(xiàn)代汽車上使用了電腦、機電液一體化的高新技術，使汽車工業(yè)的發(fā)展更上了一個新的臺級。汽車工業(yè)成為衡量一個國家科學技術水平先進與否的重要標志，目前技術先進的汽車已廣泛采用了液壓氣壓和液力傳動新技術，就連汽車的燃料供給和機械潤滑系統(tǒng)也借鑒了這些技術，因此加強針對汽車的液壓氣壓與液力傳動技術的學習與研究，對

32、于從事汽車理論學習和設計制造維修的人員具有很重要的意義。 現(xiàn)在汽車都在向著駕駛方便、運行平穩(wěn)、乘坐舒適、安全可靠、節(jié)能環(huán)保的方向發(fā)展。在這些發(fā)展中液壓氣壓與液力傳動技術起了主導作用。液壓氣壓與液力傳動在汽車上的應用具有一定的特點，由于汽車整體結構和輕量化的要求，系統(tǒng)結構緊湊、元件組合性強與電氣結合，能夠根據(jù)汽車的運行狀況進行控制。 氣壓傳動與液壓傳動一樣，主要用于實現(xiàn)動力遠程傳遞、電氣控制信號轉(zhuǎn)換等。由于其工作介質(zhì)是氣體，因此工作安全、系統(tǒng)泄漏對環(huán)境污染也小，但受氣體可壓縮性大的影響，系統(tǒng)的靈敏性不如液壓傳動。如液壓汽車制動裝置的制動滯后時間為02s，而氣壓汽車裝置的制動滯后時間是0.5s，而

33、且氣壓系統(tǒng)的噪音也大，自動潤滑性能也差。 下面舉幾個例子介紹液壓氣壓與液力傳動在汽車傳動系統(tǒng)中的具體應用。第一節(jié) 液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)用于轉(zhuǎn)向的液壓動力由回轉(zhuǎn)式滑片泵提供，此泵由汽車發(fā)動機通過傳送帶和皮帶輪進行驅(qū)動。它包含一組在橢圓形泵室內(nèi)旋轉(zhuǎn)的伸縮式葉片。當葉片旋轉(zhuǎn)時，這些葉片會從壓力較低的回流管吸入液壓油，并迫使其流向壓力較高的出口。泵所提供的流量取決于汽車發(fā)動機的速度。泵的設計必須能在發(fā)動機怠速時提供足夠的流量。因此，該泵提供的液體會遠遠超過實際的需要。泵中會有一個減壓閥，用于確保壓力不會什的太高。當發(fā)動機高速運轉(zhuǎn)時，由于泵中吸入了太多液體，因而更需要減壓閥來降低壓力。只有駕駛員

34、對方向盤施加作用力，動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)才會向其提供支持。液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是在液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎上增設了電子控制裝置。該系統(tǒng)能夠根據(jù)汽車行駛條件的變化對助力的大小實行控制，使汽車在停車狀態(tài)時得到足夠大的助力，以便提高轉(zhuǎn)向系統(tǒng)操作的靈活性。當車速增加時助力逐漸減小，高速行駛時無助力，使操縱有一定的行路感，而且還能提高操縱的穩(wěn)定性。另外，液壓系統(tǒng)一般工作壓力不高，流量也不大。第二節(jié) 液力自動變速器 液力自動變速器在現(xiàn)代汽車上用得也越來越多。液力自動變速器是由液力變扭器和行星齒輪變速器組合而成的變速器。液力變速器，是能改變所傳遞扭矩的液力傳動裝置。液力變扭器裝有三種葉輪。和發(fā)動機相連的叫“泵輪”和輸出軸

35、相聯(lián)的叫“渦輪”，在它們內(nèi)周中央起調(diào)節(jié)作用的叫“導輪”。發(fā)動機工作時，飛輪和泵體一起旋轉(zhuǎn)，帶動泵內(nèi)的油推動渦輪輪葉旋轉(zhuǎn)。這就好像把兩個風扇面對面地放在一起，開動一個風扇，另一個也會轉(zhuǎn)動。導輪使渦輪甩出的油再次沖擊泵輪，使得扭矩增大。泵輪和渦輪的轉(zhuǎn)速差別越大，扭矩就增加的越多。這就起到了變速器增大扭矩的作用。液力變扭器在配上一個行星齒輪變速器，可以改變不同的變速比和實現(xiàn)倒車就完全可以滿足汽車的要求。液力自動變速器不用機械式的離合器，而且只有低速、高速和倒車三個檔位。因此，駕駛起來十分輕松，不用頻繁換擋，運行平穩(wěn)、低速大轉(zhuǎn)矩。使用液力變速器可以簡化駕駛操作，使發(fā)動機的轉(zhuǎn)速控制在一定的范圉內(nèi)，避免車

36、速急劇變化，有利于減少發(fā)動機振動和噪音，而且能消除和吸收傳動裝置的動載荷，減少換檔沖擊，提高發(fā)動機和變速器的使用壽命。第三節(jié) 汽車防抱死系統(tǒng)abs即汽車防抱死系統(tǒng)，其主要功能是在汽車制動時，防止車輪抱死。無論是氣壓制動系統(tǒng)還是液壓制動系統(tǒng)，abs均是在普通制動系統(tǒng)的基礎上增加了傳感器、abs執(zhí)行機構和abs電腦三部分。液壓制動系統(tǒng)abs廣泛應用于轎車和輕型載貨汽車上。氣壓制動系統(tǒng)abs豐要用于中、重型載貨汽車上，所裝用的abs按其結構原理主要分為兩種類型：用于四輪后驅(qū)動氣壓制動汽車上的abs和用于汽車列車上的abs。氣頂液壓制動系統(tǒng)abs兼有氣壓和液壓兩種制動系統(tǒng)的特點，應用于部分中重型汽車上

37、。第四節(jié) 汽車電控液壓懸架汽車電控液壓懸架可以使司乘人員都有乘坐軟彈簧的舒服感，而且還能保證汽車的靈活性和穩(wěn)定性。目前轎車上采用的電子控制懸架都具有靈敏的車高調(diào)節(jié)功能，不管車輛(規(guī)定范圍)如何變化，都可以保持汽車的一定高度，大大地減少了汽車在轉(zhuǎn)彎時產(chǎn)生的傾斜程度。當車輛在凸凹不平的道路上行駛時可以提高車身的高度，當車輛高速行駛時又可使車身的高度降低，以減少風的阻力。汽車電控液壓懸架還具有衰減力的調(diào)節(jié)功能，以提高車輛的穩(wěn)定性。在急轉(zhuǎn)彎、急加速和緊急制動時，還可以抑制車輛姿態(tài)的變化。第五節(jié) 液力耦合器液力偶合器在汽車上只起傳遞扭矩的作用，所以也叫液力聯(lián)軸器。是一種以液體為工作介質(zhì)的非剛性傳動裝置。

38、液力耦合器的泵輪和渦輪組成一個可使液體循環(huán)流動的密封工作腔，泵輪裝在輸入軸上，渦輪裝在輸出軸上。動力機（電動機）帶動輸入軸旋轉(zhuǎn)時，液體被離心式泵輪甩出。這種高速液體進入渦輪后即推動渦輪旋轉(zhuǎn)，將從泵輪獲得的能量傳遞給遞給輸出軸。最后液體返回泵輪，形成周而復始的流動。液力耦合器靠液體力與泵輪、渦輪的葉片相互作用產(chǎn)生動量矩的變化來傳遞扭矩。液力耦合器的特性因工作腔與泵輪的形狀不同而有差異，如將液力耦合器的油放空。耦合器就處于脫開狀態(tài)，能起到離合器作用。液力偶合器安裝在汽車發(fā)動機和機械變速器之間，傳遞扭矩液力時能起到柔性傳動、減緩沖擊的作用。隔離扭振的功能使汽車起步和加速時都能保持平穩(wěn)第六節(jié) 液力變矩

39、器液力變矩器不僅能傳遞轉(zhuǎn)矩，而且還能在泵輪轉(zhuǎn)矩不變的情況下隨著渦輪轉(zhuǎn)速的不同自動地改變渦輪所輸出的轉(zhuǎn)矩值(變矩)。液力變矩器具有對外負載的自動適應性，使車輛起步平穩(wěn)、加速快而且均勻，其減振作用降低了傳動系統(tǒng)的動載和扭振的引響，延長了傳動系統(tǒng)的使用壽命，提高了乘坐舒適性和行駛安全性。然而液力變矩器存在著效率不夠高、變矩范圍有限的問題。因此，很少使用單個液力變矩器，需要串聯(lián)或并聯(lián)一個定軸式或者旋轉(zhuǎn)軸式機械變速器，以擴大變速和變矩范圍。目前高級轎車大都采用了液力機械傳動，其主要著眼點在其舒適性及操作輕便性。城市大客車因經(jīng)常停車、起步、加速，換擋相當頻繁，對操縱方便的要求就顯得更為突出。越野汽車為了獲得穩(wěn)定的驅(qū)動力和良好的通過性，采用液力機械傳動也日益增多。裝載質(zhì)量為2580t的礦用自卸汽車，因其功率大，傳動系統(tǒng)既要傳遞大扭矩，又要易于換擋變速，故絕大多數(shù)都采用液力機械傳動第七節(jié) 汽車液壓制動系統(tǒng) 汽車制動系統(tǒng)是汽車安全行駛中最重要的部分。隨著發(fā)動機的技術發(fā)展和道路條件的改善，汽車的行駛速度和單次運行距離都有了很大地發(fā)展，行駛動能大幅度地提高，從而使得傳統(tǒng)的摩擦片式制動裝