轿车传感器作为轿车电子操控体系的信息源,是轿车电子操控体系的要害部件,也是轿车电子技能范畴研讨的中心内容之一。现在,一辆一般家用轿车上大约设备几十到近百只传感器,而豪华轿车上的传感器数量可多达二百余只。据报道,2000年轿车传感器的商场为61.7亿美元(9.04亿件产品),到2005年将到达84.5亿美元(12.68亿件),增加率为6.5%(按美元计)和7.0%(按产品件数计)。轿车传感器在轿车上首要用于发动机操控体系、底盘操控体系、车身操控体系和导航体系中。
发动机操控体系用传感器
发动机操控体系用传感器是整个轿车传感器的中心,品种许多,包含温度传感器、压力传感器、方位和转速传感器、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操控单元(ECU)供给发动机的作业状况信息,供ECU对发动机作业状况进行准确操控,以进步发动机的动力性、下降油耗、削减废气排放和进行毛病检测。
因为发动机作业在高温(发动机外表温度可达150℃、排气歧管可达650℃)、振荡(加快度30g)、冲击(加快度50g)、湿润(100%RH,-40℃- 120℃)以及蒸汽、盐雾、腐蚀和油泥污染的恶劣环境中,因而发动机操控体系用传感器耐恶劣环境的技能指标要比一般工业用传感器高1-2个数量级,其间最要害的是丈量精度和可靠性。不然,由传感器带来的丈量差错将终究导致发动机操控体系难以正常作业或产生毛病。
1.温度传感器
温度传感器首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首要类型。三品种型传感器各有特色,其运用场合也略有差异。线绕电阻式温度传感器的精度高,但呼应特性差;热敏电阻式温度传感器活络度高,呼应特性较好,但线性差,习惯温度较低;热偶电阻式温度传感器的精度高,丈量温度规模宽,但需求合作放大器和冷端处理一同运用。
已实用化的产品有热敏电阻式温度传感器(通用型-50℃~130℃,精度1.5%,呼应时刻10ms;高温型600℃~1000℃,精度5%,呼应时刻10ms)、铁氧体式温度传感器(ON/OFF型,-40℃~120℃,精度2.0%)、金属或半导体膜空气温度传感器(-40℃~150℃,精度2.0%、5%,呼应时刻 20ms)等。
2.压力传感器
压力传感器首要用于检测气缸负压、大气压、涡轮发动机的升压比、气缸内压、油压等。吸气负压式传感器首要用于吸气压、负压、油压检测。轿车用压力传感器运用较多的有电容式、压阻式、差动变压器式(LVDT)、外表弹性波式(SAW)。
电容式压力传感器首要用于检测负压、液压、气压,丈量规模20~100kPa,具有输入能量高,动态呼应特性好、环境习惯性好等特色;压阻式压力传感器受温度影响较大,需求另设温度补偿电路,但习惯于大量出产;LVDT式压力传感器有较大的输出,易于数字输出,但抗干扰性差;SAW式压力传感器具有体积小、质量轻、功耗低、可靠性高、活络度高、分辨率高、数字输出等特色,用于轿车吸气阀压力检测,能在高温下稳定地作业,是一种较为抱负的传感器。
3.流量传感器
流量传感器首要用于发动机空气流量和燃料流量的丈量。空气流量的丈量用于发动机操控体系确认焚烧条件、操控空燃比、起动、焚烧等。空气流量传感器有旋转翼片式(叶片式)、卡门涡旋式、热线式、热膜式等四品种型。旋转翼片式(叶片式)空气流量计结构简略,丈量精度较低,测得的空气流量需求进行温度补偿;卡门涡旋式空气流量计无可动部件,反映活络,精度较高,也需求进行温度补偿;热线式空气流量计丈量精度高,无需温度补偿,但易受气体脉动的影响,易断丝;热膜式空气流量计和热线式空气流量计丈量原理相同,但体积少,合适大批量出产,本钱低。空气流量传感器的首要技能指标为:作业规模0.11~103立方米 /min,作业温度-40℃~120℃,精度≤1%。
燃料流量传感器用于检测燃料流量,首要有水轮式和循举世式,其动态规模0~60kg/h,作业温度-40℃~120℃,精度±1%,呼应时刻小于10ms。
4.方位和转速传感器
方位和转速传感器首要用于检测曲轴转角、发动机转速、节气门的开度、车速等。现在轿车运用的方位和转速传感器首要有沟通发电机式、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,其丈量规模0°~360°,精度±0.5°以下,测曲折角达±0.1 。
车速传感器品种繁复,有灵敏车轮旋转的、也有灵敏动力传动轴滚动的,还有灵敏差速从动轴滚动的。当车速高于100km/h时,一般丈量方法差错较大,需选用非触摸式光电速度传感器,测速规模0.5~250km/h,重复精度0.1%,间隔丈量差错优于0.3%。
5.气体浓度传感器
气体浓度传感器首要用于检测车体内气体和废气排放。其间,最首要的是氧传感器,实用化的有氧化锆传感器(运用温度-40℃~900℃,精度1%)、氧化锆浓差电池型气体传感器(运用温度300℃~800℃)、固体电解质式氧化锆气体传感器(运用温度0℃~400℃,精度0.5%),别的还有二氧化钛氧传感器。和氧化锆传感器比较,二氧化钛氧传感器具有结构简略、轻盈、廉价,且抗铅污染能力强的特色。
6.爆震传感器
爆震传感器用于检测发动机的振荡,经过调整焚烧提早角操控和防止发动机产生爆震。能够经过检测气缸压力、发动机机体振荡和焚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运用温度为-40℃~125℃,频率规模为5~10kHz;压电式爆震传感器在中心频率 5.417kHz处,其活络度可达200mV/g,在振幅为0.1g~10g规模内具有杰出线性度。
底盘操控用传感器
底盘操控用传感器是指用于变速器操控体系、悬架操控体系、动力转向体系、制动防抱死体系等底盘操控体系中的传感器。这些传感器虽然散布在不同的体系中,但作业原理与发动机中相应的传感器是相同的。并且,跟着轿车电子操控体系集成化程度的进步和CAN-BUS技能的广泛运用,同一传感器不只能够给发动机操控体系供给信号,也可为底盘操控体系供给信号。
主动变速器体系用传感器首要有:车速传感器、加快踏板方位传感器、加快度传感器、节气门方位传感器、发动机转速传感器、水温传感器、油温传感器等。制动防抱死体系用传感器首要有:轮速传感器、车速传感器;悬架体系用传感器首要有:车速传感器、节气门方位传感器、加快度传感器、车身高度传感器、方向盘转角传感器等;动力转向体系用传感器首要有:车速传感器、发动机转速传感器、转矩传感器、油压传感器等。
车身操控用传感器
车身操控用传感器首要用于进步轿车的安全性、可靠性和舒适性等。因为其作业条件不象发动机和底盘那么恶劣,一般工业用传感器稍加改善就能够运用。首要有用于主动空调体系的温度传感器、湿度传感器、风量传感器、日照传感器等;用于安全气囊体系中的加快度传感器;用于门锁操控中的车速传感器;用于亮度主动操控中的光传感器;用于倒车操控中的超声波传感器或激光传感器;用于坚持车距的间隔传感器;用于消除驾驶员盲区的图象传感器等。
导航体系用传感器
跟着根据GPS/GIS(全球定位体系和地理信息体系)的导航体系在轿车上的运用,导航用传感器这几年得到迅速开展。导航体系用传感器首要有:确认轿车行进方向的罗盘传感器、陀螺仪和车速传感器、方向盘转角传感器等。
轿车传感器开展趋势
因为轿车传感器在轿车电子操控体系中的重要效果和快速增加的商场需求,世界各国对其理论研讨、新材料运用和新产品开发都都非常重视。未来的轿车用传感器技能,总的开展趋势是微型化、多功能化、集成化和智能化。
微型传感器根据从半导体集成电路技能开展而来的MEMS(微电子机械体系),微型传感器使用微机械加工技能将微米级的灵敏元件、信号处理器、数据处理设备封装在一快芯片上,因为具有体积小、价格廉价、便于集成等特色,能够明显进步体系测验精度。现在该技能日渐老练,能够制造各种能灵敏和检测力学量、磁学量、热学量、化学量和生物量的微型传感器。因为根据MEMS技能的微型传感器在下降轿车电子体系本钱及进步其功能方面的优势,它们已开端逐渐替代根据传统机电技能的传感器。
多功能化是指一个传感器能检测2个或许两个以上的特性参数或许化学参数,然后削减轿车传感器数量,进步体系可靠性。
智能化是指传感器与大规模集成电路相结合,带有CPU,具有智能效果,以削减ECU的杂乱程度,削减其体积,并下降本钱。
总归,跟着电子技能的开展和轿车电子操控体系运用的日益广泛,轿车传感器商场需求将坚持高速增加,微型化、多功能化、集成化和智能化的传感器将逐渐替代传统的传感器,成为轿车传感器的干流。