传感器在汽车工业中的应用与开发

发布时间:2018-06-13  发布者:利坤电子

汽车这种被称为是“改造世界的机器”的交通工具的出现使人们的生活方式发生了巨大的变化,甚至影响到整个社会的变革。虽然汽车的发明只有的历史,但其发展速度却是非常惊人,汽车工业也随之成为国民经济发展的支柱产业之一。在100的时间里,世界上已累计生产了大约14亿辆汽车,预计2010年汽车年产量将达到7500万辆,届时它将成为世界上融合技术   多,新型材料   多、结构   复杂、产量   大、   引人注目的一个庞大的产业。
  现代的汽车已经不仅仅是一个狭义上的代步交通工具,它正朝着能满足人类需求和   、舒适、方便及   的方向发展,这就给汽车电子的发展提供了一个好的前景。到目前为止,汽车电子己成为汽车工业发展的核心技术,据预测,未来汽车电子产品的费用将占整车费用的30%,并认为汽车上70%的革新将来源于汽车电子。近20年来,世界汽车电子产品的和应用己广泛用于汽车的各个独立的电子控制系统,并正向着可完成汽车各种功能的综合电子控制系统发展。同时,汽车电子产品也从只完成单个汽车控制向“汽车一人一公路一环境”的系统信息交流和控制的方向发展。在汽车电子产品中,传感器已成为关键的基础配套产品。20世纪末期,为了实现可持续发展战略,发达   对汽车工业提出的新要求,   了传感器应用和技术的发展。传感器的和生产单位采用新材料和新的加工技术和生产新一代的传感器及系统,满足汽车工业的需求。
  传感器作为汽车电子控制系统的重要信息源,是汽车的“耳目”,对温度、压力、位置、转速、加速度和振动等各种信息进行实时、准确的测量和控制,并及时将有关汽车运行的变化量传递到有关的仪表或者控制器,是汽车电子控制系统的关键部件,也是汽车电子技术研究的核心内容之一。传感器在现代汽车上的应用范围和使用数目也在不断增加,目前轿车上的传感器已经广布全车,从发动机控制系统到车身控制系统再到底盘控制系统都已经有了传感器的踪影。衡量现代   轿车控制系统水平的关键就在于其传感器的数量和水平。当前,一辆国内普通家用轿车上大约安装了近百个传感器,而豪华轿车上的传感器数量多达200只,而且趋势还在不断增加。
  现代轿车的电子燃油喷射发动机上,都安装有进气温度传感器,真空传感器等多种传感器,它们各处其位,分别安置在进气管道,节流阀,分电器轴等位置上,监测进气温度,压力,流量以及发动机转速,将这些信号变成电信号传递给计算机,或称   控制器(ECU),它把信号和储存在固定存储器中的信号进行比较,计算出当前工况下   佳的点火时刻及   佳的喷油量,从而输出脉冲电流去控制操纵有关元件。
  发动机控制系统用传感器是整个汽车传感器的核心,种类很多,包括温度传感器、压力传感器、位置和转速传感器、流量传感器、气体浓度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)提供发动机的工作状况信息,供ECU对发动机工作状况进行   控制,以提高发动机的动力性、降低油耗、减少废气排放和进行故障检测。温度传感器主要用于检测发动机温度、吸入气体温度、冷却水温度、燃油温度以及催化温度等。温度用传感器有线绕电阻式、热敏电阻式和热偶电阻式三种主要类型。三种类型传感器各有特点,其应用场合也略有区别。线绕电阻式温度传感器的,但响应特性差;热敏电阻式温度传感器,响应特性较好,但线性差,适应温度较低;热偶电阻式温度传感器的,测量温度范围宽,但需要配合放大器和冷端处理一起使用。位置和转速传感器主要用于检测曲轴转角、发动机转速、节气门的开度、车速等。目前汽车使用的位置和转速传感器主要有交流发电机式、磁阻式、霍尔效应式、簧片开关式、光学式、半导体磁性晶体管式等,其测量范围0°~360°,精度±0.5°以下,测弯曲角达±0.1°。
  爆震传感器用于检测发动机的振动,通过调整点火提前角控制和避免发动机发生爆震。可以通过检测气缸压力、发动机机体振动和燃烧噪声等三种方法来检测爆震。爆震传感器有磁致伸缩式和压电式。磁致伸缩式爆震传感器的使用温度为-40℃~125℃,频率范围为5~10kHz;压电式爆震传感器在中心频率5.417kNz处,其灵敏度可达200mV/g,在振幅为0.1g~10g范围内具有良好线性度。
  车身控制系统用传感器主要用于提高汽车的   性、性和舒适性等。由于其使用环境条件不大苛刻,许多在工业控制系统中使用的传感器直接或稍加改进后即可使用在汽车控制系统中。不同的控制系统要求配置不同的传感器。例如:在防打滑的制动器中使用对地速度传感器、车轮速度传感器;在SPA(单点式传感气袋系统)中使用悬臂压电陶瓷式、圆板型压电陶瓷式、悬臂压电电阻式、4点支持压电电阻式、3层或5层结构静电电容器式等气袋用加速度传感器;在液压转向装置中使用车速传感器、油压传感器;在速度自动控制系统中使用车速传感器、加速踏板位置传感器;在亮度控制系统中使用光传感器;在电子驾驶系统中使用磁传感器、气流速度传感器;在自动空调系统中使用室内温度传感器、吸气温度传感器、风量传感器、日照传感器、湿度传感器;在导向行驶系统中使用方位传感器、车速传感器;在惯性行驶系统中使用转向传感器、行驶距离传感器;在测量燃油、冷却液、制动液、电解液、清洗液、发动机油位等液位时,使用热敏电阻式、压电谐振式、静电电容器式等液位传感器;   气囊系统中的加速度传感器;门锁控制中的车速传感器;亮度自动控制中的光传感器;倒车控制中的超声波传感器或激光传感器;驾驶员盲区的图象传感器等。
     驾驶一直是人们所追求的目标。如何减少交通事故发生率,也一直是汽车工业在发展中非常受重视的问题。直到10年前,汽车   系统还   是机械式的。保护司机和乘客主要有两种方法,一种是   带限位系统,防止撞车期间乘客突然前冲,另一种是将能量吸收区插入车体。气囊是第三种   保护方法。它通过电子启动装置充气将司机和乘客挡住。气囊、燃料关闭开关、电池切断系统和座椅   带的预张紧装置等都需要有传感器配合才能正确工作。这些传感器检测碰撞引起的速度骤减,同时还要能区别出是碰撞还是属于正常操作的结果,例如,冲过坑洼道或刹车等操作引起的减速。由于起动气囊实在是不得已的手段,且气囊操作有时有致命的危险,所以气囊传感器设计灵敏度都不高,需要减速超过20g,并且至少持续20ms。
  随着基于GPS/GIS(定位系统和地理信息系统)的导航系统在汽车上的应用,导航系统用传感器这几年发展。导航系统用传感器主要有:确定汽车行驶方向的罗盘传感器、陀螺仪和车速传感器、方向盘转角传感器等。
  底盘控制系统用传感器是指用于变速器控制系统、悬架控制系统、动力转向系统、制动防抱死系统等底盘控制系统中的传感器。变速器控制系统用传感器主要有:车速传感器、加速踏板位置传感器、加速度传感器、节气门位置传感器、发动机转速传感器、水温传感器、油温传感器等;悬架控制系统用传感器主要有:车速传感器、节气门位置传感器、加速度传感器、车身高度传感器、方向盘转角传感器等;动力转向系统用传感器主要有:车速传感器、发动机转速传感器、转矩传感器、油压传感器;制动防抱死系统用传感器主要有:轮速传感器、车速传感器等。

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