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汽車業(yè)制業(yè)造中的傳感器應(yīng)用一
日期：2025-06-16 06:37
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摘要：
汽車業(yè)制業(yè)造中的傳感器應(yīng)用一
汽車上用的傳感器的種類很多，應(yīng)用的方面很廣。下面介紹傳感器在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)控制、**系統(tǒng)、車輛監(jiān)控和自診斷等方面的應(yīng)用。
汽車上用的傳感器的種類很多，應(yīng)用的方面很廣。下面介紹傳感器在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)控制、**系統(tǒng)、車輛監(jiān)控和自診斷等方面的應(yīng)用。
(一)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)控制用傳感器
發(fā)動(dòng)機(jī)的電子控制一直被認(rèn)為是MEMS技術(shù)在汽車中的主要應(yīng)用領(lǐng)域之一。發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)用傳感器是整個(gè)汽車傳感器的核心，種類很多，包括溫度傳感器、壓力傳感器、位置和轉(zhuǎn)速傳感器、流量傳感器、氣體濃度傳感器和爆震傳感器等。這些傳感器向發(fā)動(dòng)機(jī)的電子控制單元提供發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀況信息，供電子控制單元對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀況進(jìn)行**控制，以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、降低油耗、減少?gòu)U氣排放和進(jìn)行故障檢測(cè)。
1.溫度傳感器
汽車用溫度傳感器主要用于檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度、吸人氣體溫度、冷卻水溫度、燃油溫度以及催化溫度等。溫度傳感器有熱敏電阻式、線繞電阻式和熱偶電阻式三種主要類型。這三種類型傳感器各有特點(diǎn)，其應(yīng)用場(chǎng)合也略有區(qū)別。熱敏電阻式溫度傳感器靈敏度高、響應(yīng)特性較好，但線性差、適應(yīng)溫度較低。其中，通用型的測(cè)溫范圍為-50℃～30℃，精度為1.5%，響應(yīng)時(shí)間為10 ms;高溫型為600℃～1000℃，精度為5%，響應(yīng)時(shí)間為10ms;線繞電阻式溫度傳感器的精度高，但響應(yīng)特性差;熱偶電阻式溫度傳感器的精度高，測(cè)量溫度范圍寬，但需要配合放大器和冷端處理一起使用。其他已實(shí)用化的產(chǎn)品有鐵氧體式溫度傳感器(測(cè)溫范圍為-40℃～120℃，精度為2.0%)、金屬或半導(dǎo)體膜空氣溫度傳感器(測(cè)溫范圍為-40℃～150℃，精度為2.0%，5%，響應(yīng)時(shí)間約20 ms)等。
2.壓力傳感器
壓力傳感器是汽車中用得*多的傳感器，主要用于檢測(cè)氣囊貯氣壓力、傳動(dòng)系統(tǒng)流體壓力、注入燃料壓力、發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油壓力、進(jìn)氣管道壓力、空氣過濾系統(tǒng)的流體壓力等。目前，致力于汽車用壓力傳感器開發(fā)和生產(chǎn)的主要公司有摩托羅拉，德科電子儀器，Lucas Novasensor， Hi Stat，NipponDenzo，西門子，德州儀器等。
比較常用的汽車壓力傳感器有電容式、壓阻式、差動(dòng)變壓器式、聲表面波式。電容式壓力傳感器主要用于檢測(cè)負(fù)壓、液壓、氣壓，測(cè)量范圍為20kPa～100kPa，其特點(diǎn)是輸入能量高，動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性好、環(huán)境適應(yīng)性好;壓阻式壓力傳感器的性能則受溫度影響較大，需要另設(shè)溫度補(bǔ)償電路，但適應(yīng)于大批量生產(chǎn);差動(dòng)變壓器式壓力傳感器有較大的輸出，易于數(shù)字輸出，但抗干擾性差;聲表面波式壓力傳感器具有體積小、質(zhì)量輕、功耗低、可靠性高、靈敏度高、分辨力高、數(shù)字輸出等特點(diǎn)，用于汽車吸氣閥壓力檢測(cè)，能在高溫下穩(wěn)定地工作。
德國(guó)Infineon公司研制的智能輪胎壓力傳感器KP500內(nèi)部集成了壓力和溫度傳感模塊，它不需要在傳感器模塊中增加加速度傳感器，可以在汽車啟動(dòng)時(shí)自動(dòng)開機(jī)進(jìn)人自檢，能測(cè)量壓力、溫度和電壓等。所有的功能都是利用表面微機(jī)械加工技術(shù)集成在0.8μm的雙極互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體( BiCMOS) 上。每個(gè)傳感器模塊中的電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)著惟一的32位芯片識(shí)別碼。芯片識(shí)別碼可以由同步串行接口讀出，而且，可以用于辨識(shí)各個(gè)輪胎壓力傳感器的位置。在接收數(shù)據(jù)的時(shí)候，首先，要檢查芯片識(shí)別碼，如果發(fā)現(xiàn)芯片識(shí)別碼不符，就放棄收到的數(shù)據(jù)幀。
3.流量傳感器
流量傳感器主要用于發(fā)動(dòng)機(jī)空氣流量和燃料流量的測(cè)量。進(jìn)氣量是燃油噴射量計(jì)算的基本參數(shù)之一。空氣流量傳感器的功能：感知空氣流量的大小，并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)傳輸給發(fā)動(dòng)機(jī)的電子控制單元。空氣流量的測(cè)量用于發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)確定燃燒條件、控制空燃比、起動(dòng)、點(diǎn)火等。空氣流量傳感器有旋轉(zhuǎn)翼片式、卡門渦旋式、專線式、熱膜式等4種類型。空氣流量傳感器的主要技術(shù)指標(biāo)：工作范圍為0.11m3/min～103m3/min，工作溫度為-40℃～120℃，精度>1%。燃料流量傳感器用于檢測(cè)燃料流量，主要有水輪式和循環(huán)球式，其動(dòng)態(tài)范圍為0～60kg/h，工作溫度為-40℃～120℃，精度為±1%，響應(yīng)時(shí)間<10ms。
Honeywell的下屬微開關(guān)(micro switch)公司用熱微細(xì)加工技術(shù)制作出了微橋式空氣流量傳感器芯片，它用微細(xì)加工技術(shù)在硅圓片上加工出空腔，鉑電阻懸掛在空腔之上。當(dāng)空氣流過器件時(shí)，發(fā)生了從空氣流動(dòng)方向下方到上方的熱傳輸，因而，下方電阻被冷卻，上方電阻被加熱，由電橋電阻變化可測(cè)量出空氣流量。
4.位置和轉(zhuǎn)速傳感器
曲軸位置與轉(zhuǎn)速傳感器主要用于檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)角、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、節(jié)氣門的開度、車速等，為點(diǎn)火時(shí)刻和噴油時(shí)刻提供參考點(diǎn)信號(hào)，同時(shí)，提供發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)。目前，汽車使用的位置和轉(zhuǎn)速傳感器主要有交流發(fā)電機(jī)式、磁阻式、霍爾效應(yīng)式、**開關(guān)式、光學(xué)式、半導(dǎo)體磁性晶體管式等，其測(cè)量范圍為0°～360°，精度優(yōu)于±0.5°，測(cè)彎曲角達(dá)±0.1°。
車速傳感器種類繁多，有敏感車輪旋轉(zhuǎn)的、也有敏感動(dòng)力傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的，還有敏感差速?gòu)膭?dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的。當(dāng)車速高于100km/h時(shí)，一般測(cè)量方法誤差較大，需采用非接觸式光電速度傳感器，測(cè)速范圍為0.5km/h～250km/h，重復(fù)精度為0.1%，距離測(cè)量誤差優(yōu)于為0.3%。
5.氣體濃度傳感器
氣體濃度傳感器主要用于檢測(cè)車體內(nèi)氣體和廢氣排放。其中，*主要的是氧傳感器，它檢測(cè)汽車尾氣中的氧含 量，根據(jù)排氣中的氧濃度測(cè)定空燃比，向微機(jī)控制裝置發(fā)出 反饋信號(hào)，以控制空燃比收斂于理論值。常用的有氧化鍺傳感器(使用溫度為-40℃～900℃，精度為1%)、氧化鉻濃差電池型氣體傳感器(使用溫度為300℃～800℃)、固體電解質(zhì)式氧化鉻氣體傳感器(使用溫度為0～400℃，精度為0.5%)，另外，還有二氧化欽氧傳感器以及二氧化錯(cuò)氧傳感器。和氧化鍺傳感器相比，二氧化鈦氧傳感器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輕巧、便宜，且抗鉛污染能力強(qiáng)的特點(diǎn)。二氧化鋯微離子傳感器由氧化鈣穩(wěn)定氧化錯(cuò)離子體、多孔鉑厚膜工作電極、鈀/氧化把厚膜參數(shù)電極、不透水層、電極接觸和保護(hù)層構(gòu)成。其中，氧化鈣穩(wěn)定氧化錯(cuò)由反應(yīng)濺射法積淀。工作電極和參考電極都由厚膜工藝制作。在理想的A/F點(diǎn)附近的輸出電壓發(fā)生驟變，當(dāng)空燃比變高，廢氣中的氧濃度增加時(shí)，氧傳感器的輸出電壓減小;當(dāng)空燃比變低，廢氣中的氧濃度降低時(shí)，氧傳感器的輸出電壓增大。電子控制單元識(shí)別這一突變信號(hào)，對(duì)噴油量進(jìn)行修正，從而相應(yīng)地調(diào)節(jié)空燃比，使其在理想空燃比附近變動(dòng)。
6.爆震傳感器
爆震傳感器用于檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)，通過調(diào)整點(diǎn)火提前角控制和避免發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生爆震。為了*大限度地發(fā)揮發(fā)動(dòng)機(jī)功率而不產(chǎn)生爆燃，點(diǎn)火提前角應(yīng)控制在爆燃產(chǎn)生的臨界值，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生爆燃時(shí)，傳感器將爆燃引起的震動(dòng)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，并傳給電子控制單元。檢測(cè)爆震有檢測(cè)氣缸壓力、發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體振動(dòng)和燃燒噪聲等三種方法。爆震傳感器有磁致伸縮式和壓電式。磁致伸縮式爆震傳感器的使用溫度為-40℃～125℃，頻率范圍為5kHz～10kHz;壓電式爆震傳感器在中心頻率5. 417kHz處，其靈敏度可達(dá)200 mV/gn，在振幅為0.1-10 gn范圍內(nèi)具有良好線性度。
7.節(jié)氣門位置傳感器
節(jié)氣門位置傳感器安裝在節(jié)氣門上，其功能是將發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門的開度信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，并傳遞給電子控制單元，用以感知發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷大小和加減速工況。*常用的是可變電阻式節(jié)氣門位置傳感器。該傳感器是一種典型的節(jié)氣門傳感器，主要由一個(gè)線形變位器和一個(gè)怠速觸點(diǎn)兩部分組成。電阻變位器用陶瓷薄膜電阻制成，滑動(dòng)觸點(diǎn)用復(fù)位彈簧控制，與節(jié)氣門同軸轉(zhuǎn)動(dòng)。工作時(shí)，線形變位器的觸點(diǎn)在電阻體上滑動(dòng)，根據(jù)變化的電阻值，可以測(cè)得與節(jié)氣門開度成正比的線性輸出電壓信號(hào)。根據(jù)輸出電壓值，電子控制單元可獲知節(jié)氣門的開度和開度變化率，從而**判斷發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行工況，提高控制精度和效果。怠速信號(hào)滑動(dòng)觸點(diǎn)是常開觸點(diǎn)，只有在節(jié)氣門全閉時(shí)才閉合，產(chǎn)生怠速觸點(diǎn)信號(hào)，主要用 于怠速控制、斷油控制及點(diǎn)火提前角的修正。
汽車業(yè)制業(yè)造中的傳感器應(yīng)用一
以上內(nèi)容是汽車業(yè)制業(yè)造中的傳感器應(yīng)用一，如需對(duì)**系統(tǒng)方面所用傳感器進(jìn)行了解可查閱文檔二
