汽车传感器

汽车上的传感器随着汽车工业的迅速发展，应用在汽车上的传感器越来越多。其实它就相当于我们的眼、耳、鼻、舌和身体等5个感觉器官。在汽车上人们利用传感器来取代人体的5个感觉器官，以减轻人们的工作负担，从事人体所不能及或危险性较大的工作，同时还能提高感测精度。20世纪60年代，汽车上仅有机油压力传感器、油量传感器和水温传感器，它们与仪表或指示灯连接。进入70年代，为了降低排放，出现了催化转换器、电子点火装置和燃油喷射装置等，为维持一定的空燃比来控制排放，又增加了一些帮助控制汽车动力系统的传感器；而今天，传感器已是无处不在。随着社会的发展,现代汽车已经由单纯的机电产品发展成为高级机电一体化产品,即所谓的“电子汽车”.在汽车电子控制系统中,传感器所起的作用越来越重要,已成为汽车电子控制系统中的关键部件。车用传感器的特点车用传感器大多处于非常恶劣的运行环境中,例如汽车运行时的高温、起动时的低温、浓度各不相同的油蒸汽和废气、高速运动和高强度的冲击与振动等。因此,车用传感器及电路具有高稳定、抗环境干扰和自适应、自补偿调整的能力。传感器技术在汽车上的主要应用现代汽车技术发展特征之一就是越来越多的部件采用电子控制,凡是采用电子控制的系统或装置,都离不开传感器,如发动机、底盘、车身、自动变速器及GPS导航系统等.汽车传感器可以对汽车系统的温度、压力、转速、进气量、位置、加速度和振动等各种信息进行实时、准确的测量和控制,能够提高汽车的舒适性,对确保汽车的行驶安全起到很重要的作用.现以几个有代表性的传感器为例,简要介绍传感器在汽车上的重要应用。1.温度传感器温度是反映汽车发动机、变速器和空调器等热负荷状态的重要参数,温度传感器是汽车上使用数量最多的一种传感器.2.压力传感器在汽车行驶过程中,发动机的进气压力、燃油压力、润滑油压力、制动油液压力、变速传动油液压力等都需要进行监测,以保证汽车正常、安全行驶.压力传感器的作用是将气体或液体的压力(或压差)转换为电信号传递给ECU,以便监测和控制.汽车电控系统中采用的压力传感器主要有半导体压阻效应式和电阻应变计式压力传感器.监测压力较低的进气歧管压力时一般采用半导体压阻效应式传感器,当检测压力较高的制动油液或变速传动油液时,一般采用电阻应变计式传感器。3.转速传感器转速传感器是传感器中有代表性的传感器,它的作用主要是检测发动机曲轴转速、车轮转速,以此推算汽车的运行速度.常用的汽车转速传感器主要有磁电式、光电式、霍尔式等.应用于汽车上的轮速传感器主要用于检测车轮的运动状态,当车轮制动过程中显示出抱死(车轮的旋转减速度和滑移率会急剧增加)的信号时,此时该传感器将接受到的信息送到电控单元,如果减速度和滑移率的数值超过了规定的临界值,电控单元将给执行机构(电磁阀)发出指令,立即减少或停止车轮制动力的增长,以免车轮抱死。4.进气量传感器在汽车电控装置上,检测发动机所吸进空气量的传感器,即进气量传感器(也叫空气流量计).进气量(或进气歧管真空压力)和发动机转速是确定发动机基本燃油量和基本点火提前角的主要参数.空气进气量对发动机工作状态影响很大,目前汽车上所用的空气流量计主要有叶片式、热膜式、热线式和卡门漩涡式等,一般安装在空气滤清器和节气门体之间.检测发动机吸入空气量的方法有质量流法、速度密度法等.现今普遍采用的是质量流法,质量流法是利用空气流量计直接测量吸入的空气量,通常用测得的空气流量与发动机转速的比值作为计算喷油量的标准。5.电控汽油喷射(电喷EFI)电控汽油喷射系统根据空气流量计传感器或进气压力传感器、发动机转速传感器、节气门位置传感器、凸轮轴位置传感器、进气温度传感器、冷却液温度传感器、氧传感器等信号计算喷油量。该系统能使发动机在各种工况下实现空气与燃油匹配最佳,提高功率、降低油耗、减少排气污染等功效。在一定条件下,电脑可根据氧传感器输出的含氧浓度信号修正燃油供给量,使混合气浓度保持在理想状态。6.电控防抱死系统(ABS)现代轿车上,该系统采用双回路控制,在车轮上安装2～4个轮速传感器。当车轮抱死时,电脑根据轮速传感器传递的信息,实行准确的监控,防止车轮抱死。它是保证行车安全和防止事故发生的有效措施之一。7.安全气囊(SRS)车辆相撞时,汽车前端的碰撞传感器和与电脑安装在一起的安全传感器检测到汽车突然减速的信号,电脑接收此信号并加以处理,使点火药粉迅速爆炸,产生氮气充满气囊,在驾驶员与方向盘之间、前座乘员与仪表板之间形成一个缓冲软垫,避免硬性撞击而使乘员受伤。8.雷达防撞系统在该系统中,多卜勒雷达(测速和测距传感器)检测出两车距离、车速、相对车速等相关信息,电脑通过比较,若实测距离小于安全距离,则发出报警信号。9.驱动防滑控制系统(ASR)该系统是在制动防抱死系统的基础上开发的,两系统有许多共同组件。ASR系统通过驱动轮上的转速传感器检测到驱动轮将打滑时,控制元件使发动机降低转速,防止车轮打滑。该系统在雪地或湿滑路面上能发挥其特性,保证行驶安全。10.电控自动变速器(ECT)该系统能根据节气门位置传感器和车速传感器的信号计算换挡时刻,使换挡阀动作,使汽车处于相应的最佳挡位,改善换挡质量,提高汽车行驶平稳性。在控制过程中,电控自动变速器使用多个传感器,例如,超速挡和直接挡离合器转速传感器、1号和2号车速传感器用于换挡时间控制;自动变速器油温传感器用于检测自动变速器的温度信号,用作换挡、油压控制和锁定离合器控制等。其他传感器在汽车电子控制系统中常采用的传感器还有位置传感器、气体浓度传感器(氧传感器)、磨损检测传感器、雨滴传感器、液位传感器和爆震传感器等.这些传感器向发动机的电子控制单元(ECU)提供汽车运动的工作状况信息(节气门位置、氧气浓度、磨损量、碰撞信号、振动等物理量),以提高发动机的动力性和行驶安全性,降低油耗、减少废气排放。汽车传感器技术的发展方向随着对汽车安全、汽车动能、汽车节能和环保要求的不断提高,汽车电子信息产品在汽车上的应用日益广泛,并且不断向智能化、电子化、小型化和轻型化的方向发展.由于电子控制系统的多样化,使其所需要的传感器种类和数量不断增加,为此,研制新型、高精度、高可靠性和低成本的传感器是十分必要的,以实现传感器技术的多功能化、集成化、智能化。