傳感器技術(shù)在汽車行業(yè)的應(yīng)用

傳感器是將各種參量送入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，進(jìn)行智能監(jiān)測(cè)、控制的最前端，所以傳感器性能的好壞直接影響后方的數(shù)據(jù)處理。近年來(lái)，隨著汽車智能化、電子化、小型化和輕型化，汽車對(duì)傳感器的需求已經(jīng)成為眾多行業(yè)中之最。業(yè)內(nèi)人士普遍認(rèn)為，實(shí)現(xiàn)汽車系統(tǒng)最優(yōu)化的關(guān)鍵是能否使用高可靠度、高性能的傳感器。

1汽車傳感器的特點(diǎn)

1. 1適應(yīng)性強(qiáng)、耐惡劣環(huán)境

汽車可能行駛在地球上的任何區(qū)域，環(huán)境條件差別極大，既有南北極的極嚴(yán)寒地區(qū)，也有象赤道地區(qū)的酷熱氣候，因此，要求傳感器具有極強(qiáng)的適應(yīng)性，能在- 40～ 80℃的條件下，勿須調(diào)整正常工作。汽車可能工作在極度惡劣的氣候條件下，有時(shí)塵土彌漫，有時(shí)風(fēng)雨交加，所以傳感器應(yīng)具有很好的密封性，耐潮濕、抗腐蝕能力強(qiáng)。

1. 2抗干擾能力強(qiáng)

傳感器除了能夠適應(yīng)外界惡劣環(huán)境之外，也要能夠抵抗來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的各種干擾。傳感器都安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)艙中，除了能夠承受發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)的高溫、高壓、燃燒廢氣腐蝕之外，還要求有良好的抗震性能，抵抗發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)的強(qiáng)烈震動(dòng)，另外，發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生電磁波，因此要求傳感器具有抗干擾能力。汽車電源(發(fā)電機(jī)、蓄電池等) 電壓可在6～ 16V 變化，有時(shí)甚至迭加超過(guò)100V 的正負(fù)高電壓脈沖，故還應(yīng)具有抗電涌能力等。

1. 3穩(wěn)定性和可靠性高

汽車的各種零部件一般要求能運(yùn)行10×104km 以上，并且勿須更換和調(diào)整仍能滿足規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)。因此，傳感器必須具有高穩(wěn)定性和高可靠性。

1. 4價(jià)格低廉，適應(yīng)大批量生產(chǎn)

這要求傳感器的一致性好，不需要復(fù)雜調(diào)整，適合自動(dòng)化生產(chǎn)。

2傳感器在汽車行業(yè)的應(yīng)用

2. 1壓力傳感器

在汽車傳感器實(shí)用化方面，最早使用的是汽車壓力傳感器。能夠用于壓力檢測(cè)的方法很多，如電阻應(yīng)變片、電容式傳感器、電感式傳感器、壓電傳感器等等。目前汽車所使用的壓力傳感器主要有以下幾種：歧管負(fù)壓傳感器(用于汽車電子點(diǎn)火提前角控制和燃料噴射系統(tǒng))；狄塞爾內(nèi)燃機(jī)油壓傳感器；變速箱油壓傳感器；制動(dòng)器油壓傳感器；減震器油壓傳感器；輪胎內(nèi)壓傳感器等。

由于汽車壓力傳感器在汽車系統(tǒng)中應(yīng)用范圍廣，因此，它越來(lái)越受到有關(guān)方面的重視，同時(shí)，各種新型的壓力傳感器不斷出現(xiàn)。例如，國(guó)外使用的高速檔轉(zhuǎn)換指示器是通過(guò)發(fā)光二極管顯示高速檔轉(zhuǎn)換的最佳時(shí)間，它是利用燃油總管壓力傳感器和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

近年來(lái)，隨著微機(jī)在汽車系統(tǒng)使用的普及，各種高性能的新型壓力傳感器開(kāi)始大量用于汽車中。發(fā)展較快的是壓阻式半導(dǎo)體壓力傳感器和諧振式水晶壓力傳感器。

半導(dǎo)體壓力傳感器的優(yōu)點(diǎn)是可以利用集成電路工藝大量生產(chǎn)，使半導(dǎo)體壓力傳感器集成化，這樣就可以大幅度降低壓力傳感器的成本。此外，汽車半導(dǎo)體壓力傳感器的另一個(gè)特點(diǎn)就是可以實(shí)現(xiàn)傳感器的智能化，這種傳感器能進(jìn)行本機(jī)處理，并使微機(jī)和負(fù)載之間所需的接口最小，同時(shí)，由于具有零點(diǎn)、滿度、溫度補(bǔ)償和自檢功能，所以不僅提高了壓力傳感器的精度，同時(shí)也改善了傳感器的可靠性。

諧振式水晶壓力傳感器主要作為汽車吸氣負(fù)壓傳感器。其顯著特點(diǎn)是可以在高溫時(shí)仍穩(wěn)定工作，隨著將來(lái)薄膜介電體性能的提高，傳感器的性能還會(huì)出現(xiàn)較大的飛躍。

此外，采用將有源壓電和熱釋電薄膜與集成電路制作在一起的相容技術(shù)，還可以制作多功能的汽車傳感器，而且還可以解決壓電傳感器難以集成化的難題。

2. 2空氣流量傳感器

發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)中很重要的一項(xiàng)控制內(nèi)容就是最佳空燃控制，為達(dá)到這個(gè)目的，必須對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣空氣流量進(jìn)行精確的測(cè)量。常用的空氣流量傳感器有風(fēng)門式空氣流量計(jì)、卡門旋渦式空氣流量計(jì)、熱線式空氣流量計(jì)、熱膜式空氣流量計(jì)。

風(fēng)門式空氣流量計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高，但進(jìn)氣阻力大，響應(yīng)較慢且體積大; 而熱線式空氣流量計(jì)由于無(wú)運(yùn)動(dòng)部件，不但工作可靠，而且響應(yīng)快，缺點(diǎn)是在流速分布不均時(shí)誤差較大。雖然熱膜式空氣流量計(jì)的工作原理和熱線式空氣流量計(jì)類似，但由于熱膜式傳感器不使用白金線作為熱線，而是將熱線電阻、補(bǔ)償電阻等用厚膜工藝制作，在同一陶瓷基片上，使發(fā)熱體不直接承受空氣流動(dòng)所產(chǎn)生的作用力，從而增加了發(fā)熱體的強(qiáng)度，不但使空氣流量計(jì)的可靠性進(jìn)一步提高，也使誤差減小，性能更好。

2. 3節(jié)氣門傳感器

用于把節(jié)氣門開(kāi)度轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，通過(guò)ECU 控制噴油量。常用的有開(kāi)關(guān)式節(jié)氣門位置傳感器和線形節(jié)氣門傳感器兩種，其中開(kāi)關(guān)式節(jié)氣門位置傳感器雖然結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，但其輸出是非連續(xù)的。除了上述三種，用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制的傳感器還有氧氣傳感器、溫度傳感器、爆震傳感器、曲軸位置傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器等。

現(xiàn)代汽車凡是采用電子控制的系統(tǒng)或裝置，都離不開(kāi)傳感器，如自動(dòng)變速器、汽車制動(dòng)防抱死系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)防滑系統(tǒng)等。尤其是近幾年，車用電子裝置越來(lái)越多，如安全報(bào)警裝置、通信裝置、娛樂(lè)裝置以及為提高舒適、減輕疲勞采用的輔助駕駛裝置等等。當(dāng)然，國(guó)產(chǎn)汽車在電子控制技術(shù)方面才剛剛起步，主要集中在發(fā)動(dòng)機(jī)的電子控制，正因?yàn)槿绱?，汽車傳感器在我?guó)才會(huì)有更為廣闊的發(fā)展空間。

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