

汽車這種被稱為是“改造世界的機器”的交通工具的出現(xiàn)使人們的生活方式發(fā)生了巨大的變化,甚至影響到整個社會的變革。雖然汽車的發(fā)明只有的歷史,但其發(fā)展速度卻是非常驚人,汽車工業(yè)也隨之成為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)之一。在100的時間里,世界上已累計生產(chǎn)了大約14億輛汽車,預(yù)計2010年汽車年產(chǎn)量將達(dá)到7500萬輛,屆時它將成為世界上融合技術(shù) 多,新型材料 多、結(jié)構(gòu) 復(fù)雜、產(chǎn)量 大、 引人注目的一個龐大的產(chǎn)業(yè)。
現(xiàn)代的汽車已經(jīng)不僅僅是一個狹義上的代步交通工具,它正朝著能滿足人類需求和 、舒適、方便及 的方向發(fā)展,這就給汽車電子的發(fā)展提供了一個好的前景。到目前為止,汽車電子己成為汽車工業(yè)發(fā)展的核心技術(shù),據(jù)預(yù)測,未來汽車電子產(chǎn)品的費用將占整車費用的30%,并認(rèn)為汽車上70%的革新將來源于汽車電子。近20年來,世界汽車電子產(chǎn)品的和應(yīng)用己廣泛用于汽車的各個獨立的電子控制系統(tǒng),并正向著可完成汽車各種功能的綜合電子控制系統(tǒng)發(fā)展。同時,汽車電子產(chǎn)品也從只完成單個汽車控制向“汽車一人一公路一環(huán)境”的系統(tǒng)信息交流和控制的方向發(fā)展。在汽車電子產(chǎn)品中,傳感器已成為關(guān)鍵的基礎(chǔ)配套產(chǎn)品。20世紀(jì)末期,為了實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略,發(fā)達(dá) 對汽車工業(yè)提出的新要求, 了傳感器應(yīng)用和技術(shù)的發(fā)展。傳感器的和生產(chǎn)單位采用新材料和新的加工技術(shù)和生產(chǎn)新一代的傳感器及系統(tǒng),滿足汽車工業(yè)的需求。
傳感器作為汽車電子控制系統(tǒng)的重要信息源,是汽車的“耳目”,對溫度、壓力、位置、轉(zhuǎn)速、加速度和振動等各種信息進(jìn)行實時、準(zhǔn)確的測量和控制,并及時將有關(guān)汽車運行的變化量傳遞到有關(guān)的儀表或者控制器,是汽車電子控制系統(tǒng)的關(guān)鍵部件,也是汽車電子技術(shù)研究的核心內(nèi)容之一。傳感器在現(xiàn)代汽車上的應(yīng)用范圍和使用數(shù)目也在不斷增加,目前轎車上的傳感器已經(jīng)廣布全車,從發(fā)動機控制系統(tǒng)到車身控制系統(tǒng)再到底盤控制系統(tǒng)都已經(jīng)有了傳感器的蹤影。衡量現(xiàn)代 轎車控制系統(tǒng)水平的關(guān)鍵就在于其傳感器的數(shù)量和水平。當(dāng)前,一輛國內(nèi)普通家用轎車上大約安裝了近百個傳感器,而豪華轎車上的傳感器數(shù)量多達(dá)200只,而且趨勢還在不斷增加。
現(xiàn)代轎車的電子燃油噴射發(fā)動機上,都安裝有進(jìn)氣溫度傳感器,真空傳感器等多種傳感器,它們各處其位,分別安置在進(jìn)氣管道,節(jié)流閥,分電器軸等位置上,監(jiān)測進(jìn)氣溫度,壓力,流量以及發(fā)動機轉(zhuǎn)速,將這些信號變成電信號傳遞給計算機,或稱 控制器(ECU),它把信號和儲存在固定存儲器中的信號進(jìn)行比較,計算出當(dāng)前工況下 佳的點火時刻及 佳的噴油量,從而輸出脈沖電流去控制操縱有關(guān)元件。
發(fā)動機控制系統(tǒng)用傳感器是整個汽車傳感器的核心,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)動機的電子控制單元(ECU)提供發(fā)動機的工作狀況信息,供ECU對發(fā)動機工作狀況進(jìn)行 控制,以提高發(fā)動機的動力性、降低油耗、減少廢氣排放和進(jìn)行故障檢測。溫度傳感器主要用于檢測發(fā)動機溫度、吸入氣體溫度、冷卻水溫度、燃油溫度以及催化溫度等。溫度用傳感器有線繞電阻式、熱敏電阻式和熱偶電阻式三種主要類型。三種類型傳感器各有特點,其應(yīng)用場合也略有區(qū)別。線繞電阻式溫度傳感器的,但響應(yīng)特性差;熱敏電阻式溫度傳感器,響應(yīng)特性較好,但線性差,適應(yīng)溫度較低;熱偶電阻式溫度傳感器的,測量溫度范圍寬,但需要配合放大器和冷端處理一起使用。位置和轉(zhuǎn)速傳感器主要用于檢測曲軸轉(zhuǎn)角、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、節(jié)氣門的開度、車速等。目前汽車使用的位置和轉(zhuǎn)速傳感器主要有交流發(fā)電機式、磁阻式、霍爾效應(yīng)式、簧片開關(guān)式、光學(xué)式、半導(dǎo)體磁性晶體管式等,其測量范圍0°~360°,精度±0.5°以下,測彎曲角達(dá)±0.1°。
爆震傳感器用于檢測發(fā)動機的振動,通過調(diào)整點火提前角控制和避免發(fā)動機發(fā)生爆震??梢酝ㄟ^檢測氣缸壓力、發(fā)動機機體振動和燃燒噪聲等三種方法來檢測爆震。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5~10kHz;壓電式爆震傳感器在中心頻率5.417kNz處,其靈敏度可達(dá)200mV/g,在振幅為0.1g~10g范圍內(nèi)具有良好線性度。
車身控制系統(tǒng)用傳感器主要用于提高汽車的 性、性和舒適性等。由于其使用環(huán)境條件不大苛刻,許多在工業(yè)控制系統(tǒng)中使用的傳感器直接或稍加改進(jìn)后即可使用在汽車控制系統(tǒng)中。不同的控制系統(tǒng)要求配置不同的傳感器。例如:在防打滑的制動器中使用對地速度傳感器、車輪速度傳感器;在SPA(單點式傳感氣袋系統(tǒng))中使用懸臂壓電陶瓷式、圓板型壓電陶瓷式、懸臂壓電電阻式、4點支持壓電電阻式、3層或5層結(jié)構(gòu)靜電電容器式等氣袋用加速度傳感器;在液壓轉(zhuǎn)向裝置中使用車速傳感器、油壓傳感器;在速度自動控制系統(tǒng)中使用車速傳感器、加速踏板位置傳感器;在亮度控制系統(tǒng)中使用光傳感器;在電子駕駛系統(tǒng)中使用磁傳感器、氣流速度傳感器;在自動空調(diào)系統(tǒng)中使用室內(nèi)溫度傳感器、吸氣溫度傳感器、風(fēng)量傳感器、日照傳感器、濕度傳感器;在導(dǎo)向行駛系統(tǒng)中使用方位傳感器、車速傳感器;在慣性行駛系統(tǒng)中使用轉(zhuǎn)向傳感器、行駛距離傳感器;在測量燃油、冷卻液、制動液、電解液、清洗液、發(fā)動機油位等液位時,使用熱敏電阻式、壓電諧振式、靜電電容器式等液位傳感器; 氣囊系統(tǒng)中的加速度傳感器;門鎖控制中的車速傳感器;亮度自動控制中的光傳感器;倒車控制中的超聲波傳感器或激光傳感器;駕駛員盲區(qū)的圖象傳感器等。
駕駛一直是人們所追求的目標(biāo)。如何減少交通事故發(fā)生率,也一直是汽車工業(yè)在發(fā)展中非常受重視的問題。直到10年前,汽車 系統(tǒng)還 是機械式的。保護(hù)司機和乘客主要有兩種方法,一種是 帶限位系統(tǒng),防止撞車期間乘客突然前沖,另一種是將能量吸收區(qū)插入車體。氣囊是第三種 保護(hù)方法。它通過電子啟動裝置充氣將司機和乘客擋住。氣囊、燃料關(guān)閉開關(guān)、電池切斷系統(tǒng)和座椅 帶的預(yù)張緊裝置等都需要有傳感器配合才能正確工作。這些傳感器檢測碰撞引起的速度驟減,同時還要能區(qū)別出是碰撞還是屬于正常操作的結(jié)果,例如,沖過坑洼道或剎車等操作引起的減速。由于起動氣囊實在是不得已的手段,且氣囊操作有時有致命的危險,所以氣囊傳感器設(shè)計靈敏度都不高,需要減速超過20g,并且至少持續(xù)20ms。
隨著基于GPS/GIS(定位系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng))的導(dǎo)航系統(tǒng)在汽車上的應(yīng)用,導(dǎo)航系統(tǒng)用傳感器這幾年發(fā)展。導(dǎo)航系統(tǒng)用傳感器主要有:確定汽車行駛方向的羅盤傳感器、陀螺儀和車速傳感器、方向盤轉(zhuǎn)角傳感器等。
底盤控制系統(tǒng)用傳感器是指用于變速器控制系統(tǒng)、懸架控制系統(tǒng)、動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動防抱死系統(tǒng)等底盤控制系統(tǒng)中的傳感器。變速器控制系統(tǒng)用傳感器主要有:車速傳感器、加速踏板位置傳感器、加速度傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器、水溫傳感器、油溫傳感器等;懸架控制系統(tǒng)用傳感器主要有:車速傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、加速度傳感器、車身高度傳感器、方向盤轉(zhuǎn)角傳感器等;動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)用傳感器主要有:車速傳感器、發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器、轉(zhuǎn)矩傳感器、油壓傳感器;制動防抱死系統(tǒng)用傳感器主要有:輪速傳感器、車速傳感器等。