传感器在汽车工程中的应用2.1 传感器在汽车底盘电子控制中应用2.1.1 悬架用传感器电子悬架系统可以根据悬架位移(车身高度)、车速、转向和制动等传感器信号,由电子控制器(ECU)控制电磁式或步进电动机式执行元件,改变悬架的特性,以适应各种复杂的行驶工况对悬架特性的不同要求。车高传感器信号可使ECU根据汽车载荷的大小,通过有关执行元件,随时对车身高度进行调节,以维持车身高度基本不随载荷的变化而变化;还可以在汽车起步、转向、制动以及前、后、左、右车轮载荷相应发生变化时,随时调整有关车轮悬架的刚度,以提高汽车抗俯仰、抗侧倾的能力,从而保证良好的操纵稳定性;也可以在汽车各轮载荷不同时,分别对各轮悬架的高度进行调节,以维持车身姿式基本不变。车高传感器用来把车身高度的变化(悬架变形量的变化)转变为电信号,并输入ECU。车高传感器仅用于主动悬架系统。加速度传感器是直接检测车身横向加速度和纵向加速度,以控制车身姿势。车速传感器能在高、低不同的行车速度时发出高、低不同频率的电信号。电子计算机则按此信号控制变速箱的排档位置,点火定时、燃油喷射、排汽控制等均处于最恰当的状态。 常用的车速传感器有:舌簧开关式、磁阻元件式、磁脉冲式、光电式。随着电子技术的发展,出现了可变特性悬架控制系统。现引人注意的是奔驰公司发展的ABC(Active Body Control)系统,ABC系统的控制感应装置由两个微型处理器及13个传感器组成,每10μs对悬架系统作一次扫描和调整。各传感器分别向微处理器传送车速、车轮制动压力、踏动油门踏板的速度、车身垂直方向的振幅及频率、转向盘角度及转向速度等数据。电脑不断接收这些数据并与预先设定的临界值进行比较。同时,ABC系统使汽车对侧倾、俯仰、横摆、跳动和车身高度的控制都能更加迅速、精确,即使在路况较差的路面上,汽车的跳动也很小。而且汽车高速行驶和转弯的稳定性大大提高。该系统能够很好地适应各种路面情况,即使在异常崎岖不平的地方,轿车也能保持优越的操纵性、舒适性及方向稳定性。2.1.2 系统用传感器《汽车ABS系统维修问答》[1]以问答的形式,介绍了包括国产大众系列轿车、一汽集团轿车、上海通用轿车、东风集团轿车、北京现代轿车、奇瑞轿车及广州本田雅阁轿车等国产轿车ABs防抱死制动系统的结构、原理、检修及常见故障的检测诊断方法,重点介绍了自诊断系统、电控元件的检修、维修数据及常用的故障检修方法。《汽车ABS系统维修问答》资料详尽可靠、内容实用、通俗易懂,主要供汽车维修技术人员、管理人员使用,也可供大专院校汽车运用、汽车检测与维修专业的师生学习参考。2.1.3 ABS传感器abs传感器是应用在机动车的ABS(Anti-lock Braking System防抱死刹车系统),ABS系统中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。2.2 传感器在汽车发动机电子控制中的应用2.2.1 温度传感器温度传感器是最早开发,应用最广的一类传感器。在半导体技术的支持下,本世纪相继开发了半导体热电偶传感器、PN结温度传感器和集成温度传感器。与之相应,根据波与物质的相互作用规律,相继开发了声学温度传感器、红外传感器和微波传感器。温度传感器有四种主要类型:热电偶、热敏电阻、电阻温度检测器(RTD)和IC温度传感器。IC温度传感器又包括模拟输出和数字输出两种类型。2.2.2 压力传感器一般普通压力传感器的输出为模拟信号,模拟信号是指信息参数在给定范围内表现为连续的信号。或在一段连续的时间间隔内,其代表信息的特征量可以在任意瞬间呈现为任意数值的信号。而我们通常使用的压力传感器主要是利用压电效应制造而成的,这样的传感器也称为压电传感器。压力传感器是使用最为广泛的一种传感器。传统的压力传感器以机械结构型的器件为主,以弹性元件的形变指示压力,但这种结构尺寸大、质量轻,不能提供电学输出。随着半导体技术的发展,半导体压力传感器也应运而生。其特点是体积小、质量轻、准确度高、温度特性好。特别是随着MEMS技术的发展,半导体传感器向着微型化发展,而且其功耗小、可靠性高。2.2.3 流量传感器空气流量传感器是测定吸入发动机的空气流量的传感器。电子控制汽油喷射发动机为了在各种运转工况下都能获得最佳浓度的混合气,必须正确地测定每一瞬间吸入发动机的空气量,以此作为ECU计算(控制)喷油量的主要依据。如果空气流量传感器或线路出现故障,ECU得不到正确的进气量信号,就不能正常地进行喷油量的控制,将造成混合气过浓或过稀,使发动机运转不正常。2.2.4 雷达传感器相比传统的24Ghz雷达传感器,77Ghz雷达传感器功能更加强劲,其目标识别率是24Ghz雷达传感器的三倍,测速和测距的精准率提高了三至五倍。新型传感器设计更为紧凑,采用在全球范围内永久分配给汽车雷达装配的77Ghz频段。“新型中距离雷达传感器特别适用于面向全球汽车市场的车型平台。”Steiger介绍道。此外,由传感器返回的测量数据可以帮助驾驶员了解与前车的距离。[2]2.3 传感器在汽车安全系统电子控制中的应用随着电子技术的发展,汽车的电子化程度也越来越高。汽车底盘控制系统的装置与执行器之间的连接,也由简单的机械连接阶段进入了电信号联系阶段。良好的底盘电子控制系统能改善车轮和地面之间的附着状况,进而改善汽车的安全性、动力性和舒适性。电子控制系统在汽车底盘技术中的应用很好地改善了汽车的主动安全性。常见的底盘控制系统有以下几种:牵引控制、制动控制、悬挂控制和转向控制。在汽车底盘电子控制系统中,是离不开传感器的。用于底盘控制的传感器指的是分布在变速器控制系统、动力转向系统、悬架控制系统、制动系统等中的传感器,在不同系统中他们的作用不同,但工作原理是相近的。2.4 传感器在车辆监控和自行诊断中的应用提到赛车总会强调其强大的能力。它并非没有原因,最前沿的技术通常会先在赛车测试后才进入大规模生产。勒芒24小时耐力赛对赛车手和赛车材料提出了很高的要求,同时,离合器也是一个受到很大压力的组件。奥迪车队因此决定采用一个比较方便的方法来监测离合器在比赛过程中的磨损程度。采用位移传感器,测量离合器的分离轴承,并记录离合器的正常振动和磨损程度,同时可以连接外部报警装置,当磨损或者振动达到一定程度时,发出警报,避免事故的发生。 ZLDS100的高分辨率和高线性度可以保证该测量系统的准确和稳定。2.5 传感器在汽车其它地方中的应用2.5.1 酒精检测MEMS系统微机电系统(MEMS, Micro-Electro-Mechanic System)是一种先进的制造技术平台。[3]它是以半导体制造技术为基础发展起来的。MEMS技术采用了半导体技术中的光刻、腐蚀、薄膜等一系列的现有技术和材料,因此从制造技术本身来讲,MEMS中基本的制造技术是成熟的。但MEMS更侧重于超精密机械加工,并要涉及微电子、材料、力学、化学、机械学诸多学科领域。它的学科面也扩大到微尺度下的力、电、光、磁、声、表面等物理学的各分支。微机电系统的优点是:体积小、重量轻、功耗低、耐用性好、价格低廉、性能稳定等优点。微机电系统的出现和发展是科学创新思维的结果,是微观尺度制造技术的演进与革命。2.5.2 自动雨刷系统主要由雨量传感器、控制器、雨刷器电机、雨刷器机构、挡风玻璃、LIN总线接口等主要部件构成。其中,雨量传感器用来检测挡风玻璃上是否有雨水,根据雨量传感器的输出信号,控制器判断当前雨量大小,结合来自LIN总线的用户设定等信息,输出P W M(脉宽调制)信号控制雨刷器电机的摆动速度,驱动雨刷器机构快速扫除挡风玻璃上的雨水。