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伴随着中国汽车产量的快速增长,未来几年中国汽车发动机电子控制系统用传感器的需求必将大大增加,这将形成巨大的经济规模效应。
一、发动机传感器是整个汽车传感器的核心 从发动机电子控制的实现过程中,可以看出发动机电子控制系统用传感器是整个汽车传感器的核心,种类很多,包括温度传感器、压力传感器、位置和转速传感器、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控制单元(ECU)提供发动机的各种工作状况信息,供ECU对发动机工作状况进行精确控制,再由ECU向中央喷射器等执行件发出工作指令。以提高发动机的动力性、降低油耗、减少废气排放和进行故障检测。 由于发动机工作在高温、振动、冲击、潮湿以及蒸汽、烟雾的恶劣环境中,因此发动机电子控制系统用传感器耐恶劣环境的技术指标要比一般工业用传感器高1~2个数量级,其中最关键的是测量精度和可靠性。否则,由传感器带来的测量误差将最终导致发动机电子控制系统难以正常工作或产生故障。 目前,正在研制的汽车发动机用传感器将对汽车工业的发展具有重要作用,其中主要项目有汽车发动机燃烧传感器:火花塞离子电流传感器、光纤膜片反射传感器、压阻式碳化硅绝缘体压力传感器。 |
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二、发动机电子控制系统常用传感器技术现状
(一)流量传感器 流量传感器主要用于检测发动机空气流量和燃油喷射量,从而将空燃比控制在最佳值附近,通常最佳值约为14.7。空气流量的测量用于发动机电子控制系统确定燃烧条件、控制空燃比、起动、点火等。空气流量传感器有旋转翼片式(叶片式)、卡门涡旋式、热线式、热膜式等四种类型。 (二)气体浓度传感器 气体浓度传感器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,实用化的有氧化锆传感器、氧化锆浓差电池型气体传感器、固体电解质式氧化锆气体传感器,另外还有二氧化钛氧传感器。和氧化锆传感器相比,二氧化钛氧传感器具有结构简单、轻巧、便宜,且抗铅污染能力强的特点。 (三)温度传感器 温度传感器主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。温度传感器有线绕电阻式、热敏电阻式和热偶电阻式三种主要类型。三种类型传感器各有特点,其应用场合也略有区别。 线绕电阻式温度传感器的精度高,但响应特性差;热敏电阻式温度传感器灵敏度高,响应特性较好,但线性差,适应温度较低;热偶电阻式温度传感器的精度高,测量温度范围宽,但需要配合放大器和冷端处理一起使用。已实用化的产品有热敏电阻式温度传感器、铁氧体式温度传感器、金属或半导体膜空气温度传感器等。 (四)压力传感器 压力传感器主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。吸气负压式传感器主要用于吸气压、负压、油压检测。汽车用压力传感器应用较多的有电容式、压阻式、差动变压器式、表面弹性波式。 电容式压力传感器主要用于检测负压、液压、气压,测量范围20~100kPa,具有输入能量高,动态响应特性好、环境适应性好等特点;压阻式压力传感器受温度影响较大,需要另设温度补偿电路,但适应于大量生产;差动变压器式压力传感器易于数字输出,但抗干扰性差;表面弹性波式压力传感器具有体积小、重量轻、功耗低、可靠性高、灵敏度高、分辨率高、数字输出等特点,用于汽车吸气阀压力检测,能在高温下稳定地工作,是一种较为理想的传感器。 (五)位置和转速传感器 位置和转速传感器主要用于检测曲轴转角、发动机转速、节气门的开度、车速等。目前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等。车速传感器种类繁多,有敏感车轮旋转的、也有敏感动力传 动轴转动的,还有敏感差速从动轴转动的。当车速高于100km/h时,一般测量方法误差较大,需采用非接触式光电速度传感器。 (六)爆震传感器 爆震传感器用于检测发动机的振动,通过调整点火提前角控制和避免发动机发生爆震。可以通过检测气缸压力、发动机机体振动和燃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。 相关链接:海外厂商占据传感器市场 汽车传感器作为汽车电子控制系统的信息源,是汽车电子控制系统的关键部件,也是汽车电子技术领域研究的核心内容之一。目前,中国汽车传感器市场存在着一定的不足,如品种少,生产厂家分散,各厂产品品种单一,不配套;性能较落后,还采用国外六七十年代的技术,这在很大程度上影响了汽车传感器的进一步发展。由于目前我国国内绝大多数企业只是在生产传感器的基础上配套生产其他车用传感器,现有的车用传感器市场基本处于利润少、产品质量和技术水平低下的状况,我国传感器企业生产技术和生产规模目前难于达到汽车产业高新技术的要求,自行配套的传感器只是一些低档的产品。 因此中国发动机系统传感器市场多由国外电子控制系统厂商所占据,当中国发动机电子控制系统由国外进口时,其相应配套的传感器也同时进口到中国,其中较著名的博世与德尔福即是发动机电子控制系统厂商,同时又是发动机电子控制系统用传感器的厂商。目前,市场上几家主要的汽车传感器厂商有德尔福、博世、霍尼韦尔、西门子、飞利浦、摩托罗拉等。 |
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