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        微型傳感器在汽車電子化、智能化工程中的應用

        作者: 時間:2009-12-14 來源:網絡 收藏

        3.流量

        流量主要用于發動機空氣流量和燃料流量的測量。進氣量是燃油噴射量計算的基本參數之一。空氣流量的功能:感知空氣流量的大小,并轉換成電信號傳輸給發動機的電子控制單元。空氣流量的測量用于發動機控制系統確定燃燒條件、控制空燃比、起動、點火等。空氣流量傳感器有旋轉翼片式、卡門渦旋式、熱線式、熱膜式等4種類型。空氣流量傳感器的主要技術指標:工作范圍為0.11m3/min~103m3/min,工作溫度為-40℃~120℃,精度>1%。燃料流量傳感器用于檢測燃料流量,主要有水輪式和循環球式,其動態范圍為0~60kg/h,工作溫度為-40℃~120℃,精度為±1%,響應時間<10ms。

        Honeywell的下屬微開關(microswitch)公司用熱微細加工技術制作出了微橋式空氣流量傳感器芯片,它用微細加工技術在硅圓片上加工出空腔,鉑電阻懸掛在空腔之上。當空氣流過器件時,發生了從空氣流動方向下方到上方的熱傳輸,因而,下方電阻被冷卻,上方電阻被加熱,由電橋電阻變化可測量出空氣流量。

        4.位置和轉速傳感器

        曲軸位置與轉速傳感器主要用于檢測發動機曲軸轉角、發動機轉速、節氣門的開度、車速等,為點火時刻和噴油時刻提供參考點信號,同時,提供發動機轉速信號。
        目前,汽車使用的位置和轉速傳感器主要有交流發電機式、磁阻式、霍爾效應式、簧片開關式、光學式、半導體磁性晶體管式等,其測量范圍為0°~360°,精度優于±0.5°,測彎曲角達±0.1°。

        車速傳感器種類繁多,有敏感車輪旋轉的、也有敏感動力傳動軸轉動的,還有敏感差速從動軸轉動的。當車速高于100km/h時,一般測量方法誤差較大,需采用非接觸式光電速度傳感器,測速范圍為0.5km/h~250km/h,重復精度為0.1%,距離測量誤差優于為0.3%。

        5.氣體濃度傳感器

        氣體濃度傳感器主要用于檢測車體內氣體和廢氣排放。其中,最主要的是氧傳感器,它檢測汽車尾氣中的氧含量,根據排氣中的氧濃度測定空燃比,向微機控制裝置發出反饋信號,以控制空燃比收斂于理論值。常用的有氧化鍺傳感器(使用溫度為-40℃~900℃,精度為1%)、氧化鉻濃差電池型氣體傳感器(使用溫度為300℃~800℃)、固體電解質式氧化鉻氣體傳感器(使用溫度為0~400℃,精度為0.5%),另外,還有二氧化欽氧傳感器以及二氧化錯氧傳感器。和氧化鍺傳感器相比,二氧化鈦氧傳感器具有結構簡單、輕巧、便宜,且抗鉛污染能力強的特點。二氧化鋯微離子傳感器由氧化鈣穩定氧化錯離子體、多孔鉑厚膜工作電極、鈀/氧化把厚膜參數電極、不透水層、電極接觸和保護層構成。其中,氧化鈣穩定氧化錯由反應濺射法積淀。工作電極和參考電極都由厚膜工藝制作。在理想的A/F點附近的輸出電壓發生驟變,當空燃比變高,廢氣中的氧濃度增加時,氧傳感器的輸出電壓減小;當空燃比變低,廢氣中的氧濃度降低時,氧傳感器的輸出電壓增大。電子控制單元識別這一突變信號,對噴油量進行修正,從而相應地調節空燃比,使其在理想空燃比附近變動。

        6.爆震傳感器

        爆震傳感器用于檢測發動機的振動,通過調整點火提前角控制和避免發動機發生爆震。為了最大限度地發揮發動機功率而不產生爆燃,點火提前角應控制在爆燃產生的臨界值,當發動機產生爆燃時,傳感器將爆燃引起的震動轉變成電信號,并傳給電子控制單元。檢測爆震有檢測氣缸壓力、發動機機體振動和燃燒噪聲等三種方法。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5kHz~10kHz;壓電式爆震傳感器在中心頻率5.417kHz處,其靈敏度可達200mV/gn,在振幅為0.1-10gn范圍內具有良好線性度。

        7.節氣門位置傳感器

        節氣門位置傳感器安裝在節氣門上,其功能是將發動機節氣門的開度信號轉變成電信號,并傳遞給電子控制單元,用以感知發動機的負荷大小和加減速工況。最常用的是可變電阻式節氣門位置傳感器。該傳感器是一種典型的節氣門傳感器,主要由一個線形變位器和一個怠速觸點兩部分組成。電阻變位器用陶瓷薄膜電阻制成,滑動觸點用復位彈簧控制,與節氣門同軸轉動。工作時,線形變位器的觸點在電阻體上滑動,根據變化的電阻值,可以測得與節氣門開度成正比的線性輸出電壓信號。根據輸出電壓值,電子控制單元可獲知節氣門的開度和開度變化率,從而精確判斷發動機的運行工況,提高控制精度和效果。怠速信號滑動觸點是常開觸點,只有在節氣門全閉時才閉合,產生怠速觸點信號,主要用于怠速控制、斷油控制及點火提前角的修正。
        (二)安全系統方面用傳感器

        安全是汽車考慮的首要因素,用于安全方面的傳感器也很多,如有用于汽車安全氣囊的微型加速度計,測角速率的表面微機械陀螺等。



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