传感器在现代汽车上的应用

传感器在现代汽车上的应用 传感器在现代汽车上的应用与发展 姓名:陈永龙 班级:09电子信息工程1 学号:2009374125 【摘要】 在以汽油机为动力的现代汽车上，发动机管理系统采用各种传感器，将发动机吸入空气量、冷却水温度、发动机转速与加减速等状况转换成电信号，送入控制器，控制器将这些信息与储存信息比较、精确计算后输出控制信号而获得低排放、低油耗、高功率等优点。 关键词:发动机、传感器、控制器、高功率 发展趋势 Abstract: In the engine to drive the car engine, the modern management system to adopt the various sensors will be the engine, air, if coolant temperature and the engine speed with a slow down, converted into situation, the controller will be sent to the information and storing information, the outputs accurately control signal and a low and high emission and fuel low power, etc. Key Words:engine、sensor、controller、fuel low power, 一、引言 进入新的时代，电子技术的发展程度成了影响汽车发展方向的主要因素,传感器是电子技术的核心元件,已经被现代汽车越来越广泛的应用。发动机管理系统(Engine Management System)简称EMS，采用各种传感器，将发动机吸入空气量、冷却水温度、发动机转速与加减速等状况转换成电信号，送入控制器。前言车用传感器是以行车计算机系统作为输入装置,它将汽车运行中各种工作状况信息,包括:车速、车况及各种介质的温度、发动机运转工作状况及路面信息等,转化成电讯号输给计算机,以便发动机处于最佳工作状态、排放废气污染为最小,及车身稳定控制使行车最安全,是汽车电子控制 二、传感器对汽车电子的操控 子信息技术已经成为新一代汽车发展方向的主导因素，汽车(机动车)的动力性能、操控性能、安全性能和舒适性能等各个方面的改进和提高，都将依赖于机械系统及结构和电子产品、信息技术间的完美结合。除了一些车内音响、视频装备，车用通信、导航系统，以及车载办公系统、网络系统等车内电子设备的本质改变较少外，现代汽车电子从所应用的电子元器件(包括传感器、执行器、微电路等)到车内电子系统的架构均已进入了一个有本质性提高的新阶段。其中最有代表性的核心器件之一就是智能传感器(智能执行器、智能变送器)。 可以举一个安全驾驶方面的例子，出于平稳、安全驾驶的需要，仅只针对四个轮子的操控上，除了应用大量压力传感器并普遍安装了刹车防抱死装置(ABS)外，许多轿车，包括国产车，已增设了电子动力分配系统(EBD)，ABS+EBD可以最大限度的保障雨雪天气驾驶时的稳定性。 从这个例子可以清楚看到，汽车发展对汽车电子的一些基本要求: 1(电子操控系统的动作必须快速、正确、可靠。传感器+微处理器，然后再通过微处理器+执行器的技术途径已经不再能满足现代汽车的要求，需要通过硬件集成、直接交换数据和简化电路，并提高智能化程度来确保控制单元动作的正确性、可靠性和适时性。 (现在几乎所有的汽车的机械结构部件都已受电子装置控制，但汽车车体内的空间有限，构件系统2 的空间更是极其有限。理想的情况当然是，电子控制单元应与受控制部件紧密结合，形成一个整体。因此器件和电路的微型化、集成化是不可回避的道路。 3(电子控制单元必须具有足够的智能化程度。以安全气囊为例，它在关键时刻必须要能及时、正确地瞬时打开，但在极大多数时间内气囊是处在待命状态，因此安全气囊的ECU 必须具有自检、自维护能力，不断确认气囊系统的可正常运作的可靠性，确保动作的“万无一失”。 4(汽车的各种功能部件都有各自的运动、操控特性，并且，对电子产品而言，大多处于非常恶劣的运行环境中，而且各不相同。诸如工作状态时的高温，静止待命时的低温，高浓度的油蒸汽和活性 (毒性)气体，以及高速运动和高强度的冲击和振动等。因此，电子元器件和电路必须要有高稳定、抗环境和自适应、自补偿调整的能力。 5(与上述要求同样重要，甚至有时是关键性的条件是，汽车电子控制单元用的电子元器件、模块必须要能大规模工业生产，并能将成本降低到可接受的程度。一些微传感器和智能传感器就是这方面的典范。例如智能加速度传感器，它不仅能较好地满足现代汽车的各项需要，而且因为可以在集成电路 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 硅工艺线上批量生产，生产成本较低，所以在汽车工业中找到了自己最大的应用市场，反过来也有力地促进了汽车工业的电子信息化。 三、各种传感器在发动机上的应用: 一、控制系统 ME7 原理:通过安装在加速踏板上的踏板传感器，将踏板信息传递到电子控制器中的节气门控制模块，节气门控制模块通过一定的处理程序计算出节气门的开度并驱动直流电机完成节气门进气通道面积的调整，从而控制进气量，满足发动机不同工况下的进气需求。 特点:(1)取消了机械传动装置，更易于模块化和标准化。(2)系统具有自学习功能，可实现巡航控制。(3)怠速进气可通过控制模块驱动节气门体完成，而不需旁通通道和怠速调节器。(4)由于进气精确可控，故可实现低排放控制。(5)驾驶性能更优。 二、爆震传感器 KS 功能:检测发动机缸体振动情况，以供电子控制器识别发动机爆震工况。 原理:爆震传感器是一种振动加速度传感器。它装在发动机气缸体上，可装一只或多只。传感器的敏感元件为一压电晶体，发动机爆震时，发动机振动通过传感器内的质块传递到晶体上。压电晶体由于受质块振动产生的压力，在两个极面上产生电压，把振动转化为电压信号输出。 特点:结构牢固、紧凑;测量敏感度高。 三、氧传感器 LSH23，25C 功能:测定发动机排气中氧气含量，确定汽油与空气是否完全燃烧。电子控制器根据这一信息实现以过量空气系数λ=1为目标的闭环控制，以确保三元催化转化器对排气中HC、CO和NOX三种污染物都有最大的转化效率。 原理:氧传感器传感元件是一种陶瓷管，外侧通排气，内侧通大气。陶瓷管是一种固态电解质，加热后依靠陶瓷管外壁的催化剂使排气中的各种成份发生化学反应，氧离子可通过陶瓷管扩散，造成管壁内、外侧之间的电势差，即信号电压，该电压与排气中含氧量成正比。 特点:抗铅;较少依赖于排气温度;起动后迅速进入闭环控制。 四、节气门位置传感器 DKG1 功能:提供发动机负荷信息、工况信息。 原理:此传感器实际上是具线性输出特性的转角电位计。电位计转臂与节气门同轴安装，当节气门转动时，带动电位计转臂滑到一定的电阻位置，电位计输出与节气门位置成比例的电压信号。 五、压力传感器 DS-S，DS-S/TF 功能:测量进气歧管绝对压力，提供发动机负荷信息。 原理:传感元件由一片硅芯片组成。在硅芯片中蚀刻出压力膜片，定值和整流电路也集成在硅片上。空气压力的改变使膜片变形受力，压组效应使电阻改变，通过芯片处理后，形成与压力成线性关系的电压信号。该传感器直接安装在进气歧管上，DS-S/TF型还把压力和空气温度传感器组合在一起。 特点:重量轻;结构紧凑;采用先进的电子传感技术;占用进气管极小空间。 六、空气质量流量计 HFM5 功能:测量空气质量流量，提供发动机负荷信息。 原理:传感器内有加热的传感元件，此传感元件同时构成电桥的一个臂。流过传感器的空气从传感元件表面带走热量，同时改变传感元件电阻，电桥电路与混膜电路配合，对信号进行处理，以提供控制器反映空气质量流量的电压信号。传感元件的独特 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 使空气流量的测量不受进气回流的影响。 特点:重量轻，成本低，响应迅速，测量精度高，测量结果不受空气密度的影响。 七、温度传感器 TF-W，TF-F 功能:测定发动机冷却液或进气温度。 原理:传感器内的NTC热敏电阻，其电阻值随着温度上升而减小。冷却液或进气温度的变化引起电阻值的变化，然后通过一个分压电路转换为电压信号送往电子控制器。 八、相位传感器 PG-1 功能:区分1缸的压缩上止点和排气上止点。 原理:相位传感器由一个霍尔传感器和一个半圆形的铁磁体组成，铁磁体装在凸轮轴端部。凸轮轴的半转有信号，另半转没有信号。相应地，一个工作循环中，曲轴的一转有信号，另一转没有信号，这就区分了两个不同的上止点。 特点:信号质量高，输出电压不受转速影响。直接输出阶跃方波信号，闭合角小，控制精确。结构简单，体积小，重量轻。 九、进气歧管压力传感器 功能:是D型(速度密度型)燃油喷射系统中非常重要的传感器，其作用是将进气歧管内的压力变化转换成电压信号。控制电脑(ECU)依据该信号和发动机转速(由装在分电器内的发动机转速传感器提供的信号)来确定进入汽缸内的空气量。 原理:由于歧管压力传感器内部有放大电路，故需要电源线、地线和信号输出线共三根导线，它们相应地在接线端子上有三个接线端，分别为电源端子(VCC)、接地端子(E)和信号输出端子(PIM)，三个端子通过导线连接器及导线与控制电脑ECU相连。为了减少进气歧管压力传感器内部电子元器件的振动，它通常安装在车辆振动相对较小的位置上，并处于进气总管的上方，以防来自进气歧管的窜气侵入压力传感器。另外进气歧管压力传感器从下边接受进气管压力也可防止信号传感部分不受污染，因此，通过橡胶管从进气歧管靠近节气门处所采集的进气管气体，是从歧管压力传感器下端接入的。 十、叶板式空气流量传感器 功能:准确测量吸入发动机的空气量。 原理:在发动机控制中，为了精确得出发动机所需要的空气质量流量，需要考虑空气的密度，而空气的密度是随空气的温度、压力而变化的。为了防止因空气温度变化而引起进气质量的检测偏差，在空气流量计中装有进气温度传感器。因此叶板式空气流量传感器的接线端子上有空气温度信号(THA)输出(有关进气温度传感器的情况将另外加以分析)。为了保证电喷发动机的电动燃油泵只在发动机运转时工作，防止误操作，因此在叶板式空气流量传感器内，装有电动燃油泵控制开关，只是在发动机转动时，有空气流入空气流量传感器后，油泵开关才闭合，从而启动燃油泵工作。当发动机停止转动，即使点火开关打开(ON位置)，空气流量传感器叶板不转动，油泵也不工作。因此，在叶板式空气流量传感器接线端子上有电动燃油泵控制信号(FC、E1)输出。 十一、涡流式空气流量传感器 原理:为了便于对进气温度进行适时检测，涡流式空气流量传感器内装有进气温度传感器。控制电脑ECU根据进气温度信号(THA)，对随气温变化的空气密度进行修正。因此，涡流式流量传感器接线端子上有进气温度信号端子(THA)和进气温度传感器接地端子(E1)。 十二、热线式空气流量传感器 原理:由于热线安装在进气管路中，在使用一段时间后，热线表面会受空气中灰尘的沾污，从而引起空气流量传感器输出信号的偏差，使其测量精度降低。为克服此问题，在集成电路中设置了 一个传感器热线自清洁电路，使得每次关闭发动机时，控制电脑ECU便控制着电路给热线输送一极限电压值，使热线迅速加热到1000?左右以清除其上的脏物，从而达到自清洁作用。 四、传感器未来在现代汽车上的发展 电子信息技术已经成为新一代汽车发展方向的主导因素，汽车的动力性能、操控性能、安全性能和舒适性能等各个方面的改进和提高，都将依赖于机械系统及结构和电子产品、信息技术间的完美结合。汽车工程界专家指出:电子技术的发展已使汽车产品的概念发生了深刻的变化。这也是最近电子信息产业界对汽车电子空前关注的原因之一。但是，必须指出的是，除了一些车内音响、视频装备，车用通信、导航系统，以及车载办公系统、网络系统等车内电子设备的本质改变较少外，现代汽车电子从所应用的电子元器件(包括传感器、执行器、微电路等)到车内电子系统的架构均已进入了一个有本质性提高的新阶段。最贴近生活的智能传感器可能要算是用于摄像头、数码相机、摄像机、手机摄像中的CCD图像传感器了。这是一种非智能型传感器莫属的情况，因为CCD阵列中每个硅单元由光转换成的电信号极弱，必须直接和及时移位寄存、并处理转换成标准的图像格式信号。还有更复杂一些的，在中、高档长焦距(IOX)光学放大数码相机和摄像机上装备的电子和光学防抖系统，特别是高端产品中的真正光学防抖系统。它的核心是双轴向或3轴向的微加速度计或微陀螺仪，通过它监测机身的抖动，并换算成镜头的各轴向位移量，进而驱动镜头中可变角度透镜的移动，使光学系统的折射光路保持稳定。电子信息技术已经成为新一代汽车发展方向的主导因素，汽车的动力性能、操控性能、安全性能和舒适性能等各个方面的改进和提高，都将依赖于机械系统及结构和电子产品、信息技术间的完美结合。其中最有代表性的核心器件之一就是智能传感器。 五、 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf 然而传感器，其敏感元件的性能很大程度上取决于其所用的功能材料。但是，加工工艺也会对元件的性能有一定的影响。所以改进加工工艺也将是将来研究的一个方向。随着各种新型材料诸如半导体、陶瓷等应用于传感器敏感元件，许多现代先进加工技术也被逐步引入汽车传感器制造工艺，像离子注入技术、集成技术、微细加工技术等。通过运用这些新技术，就可以制造出可靠性高、体积小、质量轻、性能稳定的新型敏感元件。例如，由于科技的飞速发展，微电子机械系统(MEMS)技术已日渐成熟，这种技术是从半导体集成电路技术发展而来的。利用微电子机械系统可以制作出各种能够敏感地检测力学量、磁学量、热学量、化学量和生物量的微型传感器。 参考资料: [1]. 孙凤英.汽车性能与技术[M].北京: 机械工业出版社，2006. [2]王蕴. 2006.传感器在现代汽车上的应用.白城师范学院学报 [3]李建. 2006.汽车电子技术的应用状况与发展.汽车运用 [4] 夏长高，等.汽车安全检测技术[M].北京: 化学工业出版社，2006.