汽车中的传感器综述
电子技术已经成为新一代汽车发展方向的主导因素,而传感器是电子技术的核心元件,现代汽车越来越多地应用了传感器,以提高汽车发动机的经济、动力和排放性能,改善底盘的制动操纵性能、转向性能和汽车行驶的安全性能。要实现这些目标的关键在于汽车的电子化和智能化,先决条件则是各种信息的及时获取,这势必要求在汽车中大量采用各种传感器。
汽车传感器概述
汽车传感器是汽车计算机系统的输入装置,它把汽车运行中各种工况信息,如车速、各种介质的温度、发动机运转工况等,并按一定规律转换成可用输入信号的器件或装置。简单地说,传感器是把非电量转换成电信号传递给ECU,以便汽车处于最佳工作状态。
现代汽车电子控制中,传感器广泛应用在发动机、底盘、和车身各个系统中。汽车传感器在这些系统中担负着信息的采集和传输功用,它采集的信息由电脑(电子控制单元)进行处理后,形成向执行器发出的指令,完成电子控制。传感器在电子控制和自诊断系统中是非常重要的装置,它能及时识别外界的变化和系统本身的变化,再根据变化的信息去控制
系统本身的工作。各个系统控制过程正是依靠传感器,进行信息的反馈,实现自动控制工作的。
汽车传感器通常由敏感元件、转换元件和测量电路三部分组成。
1、敏感元件是指能直接感受(或响应)被测量的部分,即将被测量通过传感器的敏感元件转换成与被测量有确定关系的非电量或其它量。
2、转换元件则将上述非电量转换成电参量。
汽车漂移原理
3、测量电路的作用是将转换元件输入的电参量经过处理转换成电压、电流或频率等可测电量,以便进行显示、记录、控制和处理的部分。
传感器处于研究对象与测试系统的接口位置,即检测与控制之首。传感器是感知、获取与检测信息的窗口,一切科学研究与自动化生产过程要获取的信息都要通过传感器获取并通过它转换成容易传输与处理的电信号,其作用与地位特别重要。
下图形象的将人体与机器的对应关系列出,有助于进一步的对其作用进行认识。
现代汽车电子控制中,传感器广泛应用在发动机、底盘和车身各个系统中。汽车传感器在这些系统中担负着信息的采集和传输,由电脑(电子控制单元ECU)对信号急进行处理后向执行器发出指令,实行电子控制。传感器在电子控制和自我诊断系统中是非常重要的装置,它能及时识别外界的变化和系统本身的变化,再根据变化的信息去控制本身系统的工作。各个系统控制过程正是依靠传感器,进行信息的反馈,实现自动控制工作的。
汽车传感器的发展史
20世纪60年代,汽车上仅有机油压力传感器、油量传感器和水温传感器,它们与仪表或指示灯连接。
进入70年代后,为了治理排放,又增加了一些传感器来帮助控制汽车的动力系统,因为同期出现的催化转换器、电子点火和燃油喷射装置需要这些传感器来维持一定的空燃比以控制排放。
80年代,防抱死制动装置和气囊提高了汽车安全性。
今天,传感器有用来测定各种流体温度和压力(如进气温度、气道压力、冷却水温和燃油喷射压力等)的传感器;有用来确定各部分速度和位置的传感器(如车速、节气门开度、凸轮轴、曲轴、变速器的角度和速度、排气再循环阀(EGR)的位置等);还有用于测量
发动机负荷、爆震、断火及废气中含氧量的传感器;确定座椅位置的传感器;在防抱死制动系统和悬架控制装置中测定车轮转速、路面高差和轮胎气压的传感器;保护前排乘员的气囊,不仅需要较多的碰撞传感器和加速度传感器。研究人员还用防撞传感器(测距雷达或其他测距传感器)来判断和控制汽车的侧向加速度、每个车轮的瞬时速度及所需的转矩,使制动系统成为汽车稳定性控制系统的一个组成部分。
汽车传感器的分类
按能量关系分类
传感器按能量关系分类可分为主动型和被动型两种。汽车上使用的传感器大多数属于被动型传感器,这种被动型传感器需要外加输入电源才能产生电信号,所以这种传感器实际上是一个能量控制器。
按信号转换分类
按信号转换关系分类,可分为由一种非电量转换成另一种非电量,如弹性敏感元件和气动传感器;另一种是由非电量转换成电量的传感器,如热电偶温度传感器、压电式加速度传感器等。