系 别：机电工程学院 |
年 级；2008 |
学 号：0816031016 |
论文编号： |
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呼和浩特职业学院机电工程学院毕业论文
专 业：汽车电子技术
学生姓名：孙波
指导教师：崔立堃
呼和浩特职业学院机电工程学院毕业论文评审小组
二0一一年
目 录
摘要 ……………………………………………………………………………1
1、引言 …………………………………………………………………… 4
2、汽车用传感器分类……………………………………………… ……4
3、汽车传感器的性能要求……………………………………………………３
4、微型传感器在汽车中的应用……………………………………………4
(一)汽车发动机控制及各类传感器……………………………………4 (二)安全系统方面用传感器……………………………………………8
(三)车辆监控和自诊断用传感器……………………………………… 9
(四)高温微电子在汽车中的应用……………………………………… 9
五、 结束语 …………………………………………………………………10
浅析汽车传感器的应用
作者：孙波 指导老师：崔立堃
摘要： 现代汽车正由一个单纯交通工具朝着能满足人类需求和安全、舒适、方便及无污染的方向发展。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。
汽车传感器是汽车电子控制系统的关键部件,是汽车电子控制系统信息的主要来源, 它的主要功能是利用安装在汽车各部位的信号转换装置, 测量或检测汽车在各种运行状态下相关机件的工作参数, 并将它们转换成计算机能接受的电信号后送给ECU, ECU根据这些信息进行运算处理, 进而发出指令对执行元件进行适时地控制。
关键词： 汽车；传感器；电子控制系统；自动控制程序
引言： 汽车传感器的工作条件极为恶劣，因此，传感器能否精确可靠地工作至关重要。在该领域中，理论研究及材料应用发展迅速，半导体和金属膜技术研究及材料应用技术发展迅速，半导体和金属膜技术、陶瓷烧结技术等得到迅猛发展。智能化、集成化和数字化将是传感器的未来发展趋势。
传感器通常由敏感元件、转换元件及测量电路组成。敏感元件是指能直接感受被测量的部分。转换元件是指能将非电量转换成电量的部分。有些敏感元件可以直接输入电量。测量电路是指将转换元件输入的电量经过处理，以便进行显示、记录和控制的部分。测量电路中较多的使用电桥电路。
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一：汽车用传感器分类
１按需要外加能量与否分类
传感器按需要外加能量与否分类, 可分为主动型和被动型传感器两种。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 (一般为+5 V) , 才能输出电 子信号。例如温度传感器, 它以所测温度的大小相应改变电阻值的方式向外输出电信号, 信号的输出需要测试回路提供电源。采用电阻、电感、电容, 利用应变效应、磁阻效应、热阻效应制成的传感器都属于被动型传感器。主动型传感器的工作不需要外界提供电源, 自身吸收其他能量 (光能和热能) , 经变换后再输出电能, 它是一个能量变换装置。例如, 太阳能电池和热电耦输出的电能分别来源于传感器吸收的光能和热能。采用压电效应、磁致伸缩效应、热电效应、光电效应等原理制成的传感器都属于主动型传感器。
２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的传感器, 如弹性敏感元件和气动传感器等; 另一种是由非电量转换成电量的传感器, 如热电耦温度传感器、压电式加速度传感器等。
３按输入量不同分类
按输入量不同 (即按被测量分类) 可分为: 位移、速度、加速度、角位移、角速度、力、力矩、压力、真空度、温度、电流、气体成分和浓度传感器等。
４按工作原理分类
按传感器的工作原理分类, 有电阻式、电容式、应变式、电感式、光电式、光敏式、压电式和热电式传感器等。
５按输出信号形式分类
按传感器输出信号形式分类, 有模拟式和数字式传感器两种。
二： 汽车传感器的性能要求
汽车用传感器的性能指标包括精度指标、响应性、可靠性、耐久性、结构紧凑性、适应性、输出电平和制造成本等。
有较好的环境适应性。汽车工作环境温度在- 40～ 80 ℃之间, 且在各种复杂道路条件下运行,经受着各种变化载荷的冲击, 其中发动机承受的热负荷、热冲击、振动、油液腐蚀等更为严重, 因此要求传感器能适应温度、湿度、冲击、振动、腐蚀及油液污染等恶劣工作环境。
有较高的工作稳定性及可靠性。
再现性好。由于微机在汽车上的应用, 要求传感器再现性一定要好。在再现性好的基础上,即便是传感器线性特性不良, 通过系统也可以进行修正。
具有批量生产和通用性。伴随汽车工业的发展, 要求传感器应具有批量生产的可能性。一种传感器可用于多种控制, 如把速度信号微分, 可得到加速度信号等, 所以传感器应具有通用性。
要求小型化, 便于安装使用, 检测识别方便。
应符合有关行业标准要求。
传感器数量不受限制。
有较高的精度。
汽车传感器的种类及特点
空气流量传感器
它的作用是将吸入发动机的空气量转换成电信号送给ECU, 是确定基本喷油量的主要依据。主要有以下4种。
微型液位开关１ 翼片式 为体积流量型, 这种传感器结构简单、成本低, 20世纪六七十年代较为流行。由于该传感器运动件翼片占据进气道的大量面积, 降低了进气系统的流动性, 增大了进气阻力, 现已基本淘汰。
２卡门漩涡式 为体积流量型, 多见于三菱和丰田汽车。具有响应较快、体积小、质量轻、进气道简单、进气阻力小、无磨损、测量精度高等优点, 但成本较高, 多用于高档轿车上。
３ 热线式 为质量流量型, 可以直接测量进气空气的质量流量, 无需进行进气温度和大气压力的修正。无运动件, 进气阻力小, 响应特性较好, 可正确测出急减速时空气进气量, 20世纪80年代开始研发, 现已得到广泛应用 (多用在欧洲厂商生产的汽车上)。
４ 热模式 为质量流量型, 美国通用公司研制, 大多数应用在通用和日本五十铃公司生产车辆上。其原理与热线式基本相同, 只是将发热体的热线改为热膜 ( 由发热金属铂固定在薄的树脂膜上构成)。这种结构可使发热体不直接承受空气流动所产生的阻力, 增加了强度, 提高了工作可靠性。
(一)汽车发动机控制传感器
１．进气歧管绝对压力传感器
该传感器用在D型EFI系统中。与空气流量传感器不同的是, 进气绝对压力传感器采用的是间接测量方式, 即依据发动机的负荷变化测出进气歧管内绝对压力的相对值, 进而测算发动机的进气量。常用的绝对压力传感器又有半导体压敏电阻式、电容式、膜盒传动的可变电感式和表面弹性波式等。前两种应用得更为广泛, 他们具有尺寸小、精度高、成本低、响应性能好、通用性强及测量范围广等优点。
２． 油液压力传感器
油轨燃油压力传感器 安装在共轨式电控喷射系统的油轨上, 提供油轨燃油压力信息。
储油箱压力传感器 安装在燃油箱内, 提供燃油箱压力信息。
３． 机油压力传感器 安装在发动机主油道内,用以提供机油压力信息。
自动变速器油压传感器 安装在自动变速器输油泵内 (或输出油道内) , 提供液压油压力信息。
４． 发动机温度传感器
发动机冷却水温度传感器 安装在气缸体上, 提供发动机冷却水温度信息。
５． 进气温度传感器 L型EFI系统中安装在空气流量传感器内, D型EFI系统中安装在空气滤清器的外壳内或稳压罐内, 提供发动机进气温度信息。
６． 燃油温度传感器 用于电子控制分配泵喷射系统中, 向ECU提供燃油温度信息, 以便实现喷油量精确控制。温度传感器有绕线电阻式、热敏电阻式、扩散电阻式、半导体晶体管式、金属芯式和热电偶式等类型。汽车发动机温度传感器的性能指标如表2所示。
７．节气门位置传感器
安装在节气门体上, 可同时把节气门开度、怠速、大负荷等信息转变成电信号送给ECU。节气门位置传感器有线性输出和开关量输出2种形式。相比较而言, 后者检测性能较差, 但结构简单, 价格便宜。有的EFI系统同时装用上述2种类型的节气门传感器, 用开关量型传感器检测发动机怠速和全负荷状态; 线性输出型传感器用于全程检测节气门开度。
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