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汽车传感器的概念及功能作用

人阅读 2024-07-16 17:56:49物联网

一、汽车传感器概述

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,转化成电信号输给计算机,以便发动机处于最佳工作状态。



汽车需要数据支持来保障乘客安全与运作效率。汽车传感器可以感知并响应不断变化的内部和外部环境。汽车传感器可提供各种数据,以实现车辆控制、调节和响应等功能,从而提高安全性、舒适性和效率。汽车传感器技术是许多现代汽车、卡车、公共汽车和越野车中枢系统的不可或缺的组成部分。汽车传感器通常可按客户的严格规范要求进行设计和制造。

二、汽车传感器主要种类:

主要有汽车制动传感器、汽车压力传感器、离合传感器、发动机电动机传感器、废气传感器、温度传感器、湿度传感器、扭矩传感器、变速箱传感器、位移传感器等等。



制动传感器用于多种汽车应用,例如用于制动主气缸位置的位移传感器(可选冗余);用于制动踏板位置检测的旋转传感器(可选冗余);非接触式制动灯开关和轮速传感器。


压力传感器,如真空助力泵传感器和用于 ABS/ESC 模块的制动管路压力传感器。


一系列适用于天窗和敞篷开关、致动器和气缸位置、座椅位置和重量分类的底盘解决方案。我们的湿度和温度传感器用于 HVAC 系统以防挡风玻璃起雾,还可用于能源管理。


离合器传感器用于多种车辆应用,例如用于同心分泵和离合器分泵的永磁线性非接触式位移 (PLCD) 传感器;用于离合器踏板位置检测的旋转传感器;用于离合器总泵的非接触式开关;以及用于离合器总泵和双离合变速箱 (DCT) 的位移传感器。


发动机和电动机传感器用于多种汽车应用,例如用于涡轮增压器致动器、气动 (EGR) 气缸、CAM 的位移传感器以及用于电动机换向的曲轴速度传感器和旋转变压器。


废气传感器用于测量尿素质量、液位和温度、尿素泵压力和尾气温度 (EGTS)。


变速箱传感器用于多种汽车应用,例如用于手动变速箱 (MT) 以支持起步和停止功能的全档/空档检测传感器,以及用于自动变速箱 (AT)、无级变速箱 (CVT) 或双离合器变速箱 (DCT) 的驾驶模式(行程或旋转)传感器。我们还提供压力和温度解决方案。



三、汽车传感器详细介绍

汽车技术发展特征之一就是越来越多的部件采用电子控制。根据传感器的作用,可以分类为测量温度、压力、流量、位置、气体浓度、速度、光亮度、干湿度、距离等功能的传感器,它们各司其职,一旦某个传感器失灵,对应的装置工作就会不正常甚至不工作。因此,传感器在汽车上的作用是很重要的。


汽车传感器过去单纯用于发动机上,已扩展到底盘、车身和灯光电气系统上了。这些系统采用的传感器有100多种。在种类繁多的传感器中,常见的有∶


进气压力传感器:反映进气歧管内的绝对压力大小的变化,是向ECU(发动机电控单元)提供计算喷油持续时间的基准信号;
空气流量计:测量发动机吸入的空气量,提供给ECU作为喷油时间的基准信号;
节气门位置传感器:测量节气门打开的角度,提供给ECU作为断油、控制燃油/空气比、点火提前角修正的基准信号;
曲轴位置传感器:检测曲轴及发动机转速,提供给ECU作为确定点火正时及工作顺序的基准信号;
氧传感器:检测排气中的氧浓度,提供给ECU作为控制燃油/空气比在最佳值(理论值)附近的的基准信号;
进气温度传感器:检测进气温度,提供给ECU作为计算空气密度的依据;
冷却液温度传感器:检测冷却液的温度,向ECU提供发动机温度信息;
爆震传感器:安装在缸体上专门检测发动机的爆燃状况,提供给ECU根据信号调整点火提前角。
这些传感器主要应用在变速器、方向器、悬架和ABS上。
变速器:有车速传感器、温度传感器、轴转速传感器、压力传感器等,方向器有转角传感器、转矩传感器、液压传感器;
悬架:有车速传感器、加速度传感器、车身高度传感器、侧倾角传感器、转角传感器等;
下面我们来认识一下汽车上的主要传感器。
空气流量传感器是将吸入的空气转换成电信号送至电控单元(ECU),作为决定喷油的基本信号之一。根据测量原理不同,可以分为旋转翼片式空气流量传感器、卡门涡游式空气流量传感器、热线式空气流量传感器和热膜式空气流量传感器四种型式。前两者为体积流量型,后两者为质量流量型。主要采用热线式空气流量传感器和热膜式空气流量传感器两种。
进气压力传感器可以根据发动机的负荷状态测出进气歧管内的绝对压力,并转换成电信号和转速信号一起送入计算机,作为决定喷油器基本喷油量的依据。广泛采用的是半导体压敏电阻式进气压力传感器。
节气门位置传感器安装在节气门上,用来检测节气门的开度。它通过杠杆机构与节气门联动,进而反映发动机的不同工况。此传感器可把发动机的不同工况检测后输入电控单元(ECU),从而控制不同的喷油量。它有三种型式:开关触点式节气门位置传感器,线性可变电阻式节气门位置传感器、综合型节气门位置传感器。
曲轴位置传感器也称曲轴转角传感器,是计算机控制的点火系统中最重要的传感器,其作用是检测上止点信号、曲轴转角信号和发动机转速信号,并将其输入计算机,从而使计算机能按气缸的点火顺序发出最佳点火时刻指令。曲轴位置传感器有三种型式:电磁脉冲式曲轴位置传感器、霍尔效应式曲轴位置传感器、光电效应式曲轴位置传感器。曲轴位置传感器型式不同,其控制方式和控制精度也不同。曲轴位置传感器一般安装于曲轴皮带轮或链轮侧面,有的安装于凸轮轴前端,也有的安装于分电器。
爆震传感器安装在发动机的缸体上,随时监测发动机的爆震情况。采用的有共振型和非共振型两大类。



四、汽车传感器常用类型

1、里程表
在差速器或者半轴上面的传感器,来感觉转动的圈数,一般用霍尔,光电两个方式来检测信号,其目的利用里程表记数可有效的分析判断汽车的行驶速度和里程,因为半轴和车轮的角速度相等,已知轮胎的半径,直接通过里程参数来计算。在传动轴上设计两个轴承,大大减轻了运行中的力距,减少了摩擦力,增强了使用寿命;由原来的动态检测信号改为齿轮运转式检测信号;由原来直插式垂直变速箱改为倒角式接口变速箱。里程表传感器插头一般是在变速箱上,有的打开发动机盖可以看到,有的要在地沟操作。
2、机油压力
是指集微型传感器、执行器以及信号处理和控制电路、接口电路、通信和电源于一体的微型机电系统。常用的有硅压阻式和硅电容式,两者都是在硅片上生成的微机械电子传感器。一般情况上,我们通过机油压力传感器来检测汽车的机油向内的机油还有多少,并将检测到的信号转换成我们可以理解的信号,提醒我们还有多少机油,或者还可以走多远,甚至是提醒汽车需要加机油了。
3、水温传感
它的内部是一个半导体热敏电阻,温度愈低,电阻愈大;反之电阻愈小,安装在发动机缸体或缸盖的水套上,与冷却水直接接触。从而侧得发动机冷却水的温度。电控单元根据这一变化测得发动机冷却水的温度,温度愈低,电阻愈大;反之电阻愈小。电控单元根据这一变化测得发动机冷却水的温度,作为燃油喷射和点火正时的修正号。就是我们可以通过发动机水温的温度了解汽车运行的状态,停止或者运动,或者运动的时间有多长等。
4、空气流量
空气流量传感器它的作用是检测发动机进气量的大小,并将进气量信息转换成电信号输出,并传送到ECU。我们知道汽车的行驶是需要点火装置点火得到向前的冲量,因此,充气量得大小是ECU计算汽车在点火的时候点火装置需要喷油时间和喷油量和点火时间的依据。它的作用是可以让我们更好的让汽车进行加减速行驶。
5、ABS传感器
在制动活塞旁边(卡制动碟的卡钳,里面是制动活塞),ABS工作就是保证制动活塞和制动碟不卡死,保证它们处于滑动摩擦和静摩擦的边缘。大多由电感传感器来监控车速,ABS传感器通过与随车轮同步转动的齿圈作用, 输出一组准正弦交流电信号,其频率和振幅与轮速有关.该输出信号传往ABS电控单元(ECU),实现对轮速的实时监控。
6、安全气囊
安全气囊传感器,也称碰撞传感器,按照用途的不同,分为触发碰撞传感器和防护碰撞传感器。触发碰撞式用于检测碰撞时的加速度变化,并将碰撞信号传给气囊电脑,作为气囊电脑的触发信号;防护碰撞式它与触发碰撞式串联,用于防止气囊误爆。
7、气体浓度
主要用于检测车体内气体和废气排放。其中,最主要的是氧传感器,它检测汽车尾气中的氧含量,根据排气中的氧浓度测定空燃比,向微机控制装置发出反馈信号,以控制空燃比收敛于理论值。当空燃比变高,废气中的氧浓度增加时,氧传感器的输出电压减小;当空燃比变低,废气中的氧浓度降低时,输出电压增大。电子控制单元识别这一突变信号,对喷油量进行修正,从而相应地调节空燃比,使其在理想空燃比附近变动。
8、位置和转速
主要用于检测发动机曲轴转角、发动机转速、节气门的开度、车速检测,汽车加速度检测、汽车减速检测等,为点火时刻和喷油时刻提供参考点信号,同时,提供发动机转速信号。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。
9、速度传感器
速度传感器是电动汽车较为重要的传感器,也是应用较多的传感器。就其定义而言,速度传感器主要是用来测量速度的传感器,分为转速传感器、车速传感器、车轮转速传感器等。
转速传感器主要用于电动汽车电动机旋转速度的检测。常用的转速传感器有三种,分别为电磁感应式转速传感器、光电感应式转速传感器、霍尔效应式转速传感器,均采用非接触式测量原理,以增强检测的安全性、提高检测精度。
车速传感器用来测量电动汽车行驶速度。车速传感器信号主要用于仪表板的车速表显示及发动机怠速、电动汽车加速其间的控制等。目前我国绝大部分电动汽车上的速度表都是以汽车轮胎的旋转转速转换成汽车速度进行测速的。这在汽车制动、打滑的情况下,以及轮胎因新旧、摩擦、路面、胎压高低等造成其外圆周长的变化都会造成误差过大,甚至无法工作,车速传感器主要有电磁感应式、光电式、可变磁阻式和霍尔式集中。电动汽车上普遍采用电磁感应式和霍尔式速度传感器。


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