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開(kāi)發(fā)板

汽車傳感器技術(shù),真的很重要嗎?

發(fā)布日期:2022-10-14 點(diǎn)擊率:57

隨著電子技術(shù)的發(fā)展,汽車電子化程度不斷提高,通常的機(jī)械系統(tǒng)已經(jīng)難以解決某些與汽車功能要求有關(guān)的問(wèn)題,而被電子控制系統(tǒng)代替。傳感器的作用就是根據(jù)規(guī)定的被測(cè)量的大小,定量提供有用的電輸出信號(hào)的部件,亦即傳感器把光、時(shí)間、電、溫度、壓力及氣體等的物理、化學(xué)量轉(zhuǎn)換成信號(hào)的變換器。傳感器作為汽車電控系統(tǒng)的關(guān)鍵部件,它直接影響汽車的技術(shù)性能的發(fā)揮。目前,普通汽車上大約裝有10-20只傳感器,高級(jí)豪華轎車則更多,這些傳感器主要分布在發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)、底盤控制系統(tǒng)和車身控制系統(tǒng)中。

一、發(fā)動(dòng)機(jī)控制用傳感器

發(fā)動(dòng)機(jī)控制用傳感器有許多種,其中包括溫度傳感器、壓力傳感器、轉(zhuǎn)速和角度傳感器、流量傳感器、位置傳感器、氣體濃度傳感器、爆震傳感器等。這類傳感器是整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的核心,利用它們可提高發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性、降低油耗、減少?gòu)U氣、反映故障等,由于其工作在發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)、汽油蒸氣、污泥和泥水等惡劣環(huán)境中,因此它們耐惡劣環(huán)境技術(shù)指標(biāo)要高于一般的傳感器。對(duì)于它們的性能指標(biāo)要求有很多種,其中最關(guān)鍵的是測(cè)量精度與可靠性,否則由傳感器檢測(cè)帶來(lái)的誤差最終將導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)失靈或故障。

1.溫度傳感器:主要檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度、吸入氣體溫度、冷卻水溫度、燃油溫度、機(jī)油溫度、催化溫度等。實(shí)際應(yīng)用的溫度傳感器主要有線繞電阻式、熱敏電阻式和熱電偶式。線繞電阻式溫度傳感器精度較高,但響應(yīng)特性差;熱敏電阻式傳感器靈敏度高,響應(yīng)特性較好,但線性差,適用溫度較低;熱電偶式精度高,測(cè)溫范圍寬,但需考慮放大器和冷端處理問(wèn)題。

2.壓力傳感器:主要檢測(cè)進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力、真空度、大氣壓力、發(fā)動(dòng)機(jī)油壓、制動(dòng)器油壓、輪胎壓力等。車用壓力傳感器目前已有若干種,應(yīng)用較多的有電容式、壓敏電阻式、膜盒傳動(dòng)的可變電感式(LVDT)、表面彈性波式(SAW)。電容式傳感器具有輸入能量高,動(dòng)態(tài)響應(yīng)好、環(huán)境適應(yīng)性好等特點(diǎn);壓敏電阻式受溫度影響大,需另設(shè)溫度補(bǔ)償電路,但適用于大量生產(chǎn);LVDT式有較大輸出,易于數(shù)字輸出,但抗振性較差;SAW式具有體積小、質(zhì)量輕、功耗低、可靠性強(qiáng)、靈敏度高、解析度高、數(shù)字量輸出等特點(diǎn),是一種較為理想的傳感器。

3.轉(zhuǎn)速、角度和車速傳感器:主要用于檢測(cè)曲軸轉(zhuǎn)角、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、車速等。主要有發(fā)電機(jī)式、磁阻式、霍爾效應(yīng)式、光學(xué)式、振動(dòng)式等。

4.氧傳感器:氧傳感器安裝在排氣管內(nèi),測(cè)量排氣管中的含氧量,確定發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際空燃比與理論值的偏差,控制系統(tǒng)根據(jù)反饋信號(hào),調(diào)節(jié)可燃混合氣的濃度,使空燃比接近于理論值,從而提高經(jīng)濟(jì)性,降低排氣污染。實(shí)際應(yīng)用的是氧化鋯和氧化鈦傳感器。

5.流量傳感器:測(cè)定進(jìn)氣量和燃油流量以控制空燃比,主要有空氣流量傳感器和燃料流量傳感器。空氣流量傳感器檢測(cè)進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣量從而控制噴油器的噴油量,以得到較準(zhǔn)確的空燃比,實(shí)際應(yīng)用的有卡門旋渦式、葉片式、熱線式。卡門式無(wú)可動(dòng)部件、反應(yīng)靈敏、精度較高;熱線式易受吸入氣體脈動(dòng)影響,且易斷絲;燃料流量傳感器用于判定燃油消耗量。主要有水車式、球循環(huán)式。

6.爆震傳感器:它能把爆震信號(hào)傳給控制系統(tǒng),抑制爆震的發(fā)生。主要有磁致伸縮式和非共振型壓電式。


二、底盤控制用傳感器

底盤控制用傳感器是指分布在變速器控制系統(tǒng)、懸架控制系統(tǒng)、動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、防抱制動(dòng)系統(tǒng)中的傳感器,在不同系統(tǒng)中作用不同,但工作原理與發(fā)動(dòng)機(jī)中傳感器是相同的,主要有以下幾種形式傳感器:

1.變速器控制傳感器:多用于電控自動(dòng)變速器的控制。它是根據(jù)車速傳感器、加速度傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、水溫傳感器、油溫傳感器檢測(cè)所獲得的信息經(jīng)處理使電控裝置控制換檔點(diǎn)和液力變矩器鎖止,實(shí)現(xiàn)最大動(dòng)力和最大燃油經(jīng)濟(jì)性。

2.懸架系統(tǒng)控制傳感器:主要有車速傳感器、節(jié)氣門開(kāi)度傳感器、加速度傳感器、車身高度傳感器、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器等。根據(jù)檢測(cè)到的信息自動(dòng)調(diào)整車高,抑制車輛姿勢(shì)的變化等,實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛舒適性、操縱穩(wěn)定性和行車穩(wěn)定性的控制。

3.動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)傳感器:它是根據(jù)車速傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、轉(zhuǎn)矩傳感器等使動(dòng)力轉(zhuǎn)向電控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向操縱輕便,提高響應(yīng)特性,減少發(fā)動(dòng)機(jī)損耗,增大輸出功率,節(jié)省燃油等。

4.防抱制動(dòng)傳感器:它是根據(jù)車輪角速度傳感器,檢測(cè)車輪轉(zhuǎn)速,在各車輪的滑移率為20%時(shí),控制制動(dòng)油壓、改善制動(dòng)性能,確保車輛的操縱性和穩(wěn)定性。


三、車身控制用傳感器

采用這類傳感器的主要目的是提高汽車安全性、可靠性、舒適性等,主要有應(yīng)用于自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)中的多種溫度傳感器、風(fēng)量傳感器、日照傳感器等;安全氣囊系統(tǒng)中加速度傳感器;亮度自控中光傳感器;死角報(bào)警系統(tǒng)中超聲波傳感器;圖像傳感器等。


四、車用傳感器研究開(kāi)發(fā)趨勢(shì)

由于傳感器在電控系統(tǒng)中的重要作用,所以世界各國(guó)對(duì)其理論研究、新材料應(yīng)用、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)都非常重視。

金剛石的耐熱性好、熱穩(wěn)定性高,在真空中1200℃以上表面才開(kāi)始出現(xiàn)炭化,在大氣中也要在600℃以上才開(kāi)始炭化,利用這一特性,制作適用于高溫的熱敏傳感器,從常溫到600℃范圍內(nèi)進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)與控制,并且適用在高溫且有腐蝕氣體的惡劣環(huán)境下使用,性能穩(wěn)定,使用壽命長(zhǎng),可用于發(fā)動(dòng)機(jī)中高溫測(cè)量。此外金剛石在高溫下形變率很高,利用這一特性可制作高溫環(huán)境下使用的振動(dòng)傳感器和加速度傳感器。與其它材料振動(dòng)膜相結(jié)合可作為高溫、耐腐蝕、靈敏度高的壓力傳感器,用于振動(dòng)檢測(cè)以及發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸壓力等測(cè)量。

光導(dǎo)纖維型傳感器由于抗干擾性強(qiáng)、靈敏度高、重量輕、體積小,適于遙測(cè)等特點(diǎn)正受到人們的普遍重視。目前已有不少成熟的產(chǎn)品問(wèn)世,如光纖轉(zhuǎn)矩傳感器,溫度、振動(dòng)、壓力、流量等傳感器。

在開(kāi)發(fā)利用新材料同時(shí),由于微電子技術(shù)和微機(jī)械加工技術(shù)發(fā)展,傳感器正向微型化、多功能化,智能化方向發(fā)展。微型化傳感器利用微機(jī)械的加工技術(shù)將微米級(jí)的敏感元件、信號(hào)調(diào)理器、數(shù)據(jù)處理裝置集成封裝在一塊晶片上。由于體積小、價(jià)格便宜、便于集成等特點(diǎn),可以提高系統(tǒng)測(cè)試精度,例如把微型壓力傳感器和微型溫度傳感器集成在一起,同時(shí)測(cè)出壓力和溫度,便可通過(guò)晶片內(nèi)運(yùn)算消去壓力測(cè)量中的溫度影響。目前已有不少微型傳感器面世,如壓力傳感器、加速度傳感器、用于防撞的矽加速度傳感器等。在汽車輪胎內(nèi)嵌入微型壓力傳感器可以保持適當(dāng)充氣,避免充氣過(guò)量或不足,從而節(jié)約燃油10%。多功能化使傳感器能夠同時(shí)檢測(cè)2個(gè)或2個(gè)以上的特性參數(shù)。而智能傳感器由于帶有專用計(jì)算機(jī),因而具有智能特點(diǎn)。

此外,傳感器響應(yīng)時(shí)間、輸出與計(jì)算機(jī)的接口等問(wèn)題也是重要的研究課題。隨著電子技術(shù)的發(fā)展,車用傳感器的技術(shù)必將趨于完善。


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