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微型传感器在汽车工程中的应用
[发布时间]:2011年12月30日 [来源]:我爱电子网 [点击率]:3409
【导读】: 一、引言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...

3.流量传感器

流量传感器主要用于发动机空气流量和燃料流量的测量。进气量是燃油喷射量计算的基本参数之一。空气流量传感器的功能:感知空气流量的大小,并转换成电信号传输给发动机的电子控制单元。空气流量的测量用于发动机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、卡门涡旋式、热线式、热膜式等4种类型。空气流量传感器的主要技术指标:工作范围为 0.11m3/min~103m3/min,工作温度为-40℃~120℃,精度>1%。燃料流量传感器用于检测燃料流量,主要有水轮式和循环球式,其动态范围为0~60kg/h,工作温度为-40℃~120℃,精度为±1%,响应时间<10ms。

Honeywell的下属微开关(micro switch)公司用热微细加工技术制作出了微桥式空气流量传感器芯片,它用微细加工技术在硅圆片上加工出空腔,铂电阻悬挂在空腔之上。当空气流过器件时,发生了从空气流动方向下方到上方的热传输,因而,下方电阻被冷却,上方电阻被加热,由电桥电阻变化可测量出空气流量。

4.位置和转速传感器

曲轴位置与转速传感器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。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,其测量范围为0° ~360°,精度优于±0.5°,测弯曲角达±0.1°。

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,测速范围为0.5km/h~250km/h,重复精度为0.1%,距离测量误差优于为0.3%。

5.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,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。常用的有氧化锗  传感器(使用温度为-40℃~900℃,精度为1%)、氧化铬浓差电池型气体传感器(使用温度为300℃~800℃)、固体电解  质式氧化铬气体传感器(使用温度为0~400℃,精度为0.5%),另外,还有二氧化钦氧传感器以及二氧化错氧传感器。和氧化锗传感器相比,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。二氧化锆微离子传感器由氧化钙稳定氧化错离子体、多孔铂厚膜工作电极、钯/氧化把厚膜参数电极、不透水层、电极接触和保护层构成。其中,氧化钙稳定氧化错由反应溅射法积淀。工作电极和参考电极都由厚膜工艺制作。在理想的A/F点附近的输出电压发生骤变,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,氧传感器的输出电压增大。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。

6.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。为了最大限度地发挥发动机功率而不产生爆燃,点火提前角应控制在爆燃产生的临界值,当发动机产生爆燃时,传感器将爆燃引起的震动转变成电信号,并传给电子控制单元。检测爆震有检测气缸压力、发动机机体振动和燃烧噪声等三种方法。爆震传感器有磁致伸缩式和压电式。磁致伸缩式爆震传感器的使用温度为-40℃~125℃,频率范围为5kHz~10kHz;压电式爆震传感器在中心频率5. 417kHz处,其灵敏度可达200 mV/gn,在振幅为0.1-10 gn范围内具有良好线性度。

7.节气门位置传感器

节气门位置传感器安装在节气门上,其功能是将发动机节气门的开度信号转变成电信号,并传递给电子控制单元,用以感知发动机的负荷大小和加减速工况。最常用的是可变电阻式节气门位置传感器。该传感器是一种典型的节气门传感器,主要由一个线形变位器和一个怠速触点两部分组成。电阻变位器用陶瓷薄膜电阻制成,滑动触点用复位弹簧控制,与节气门同轴转动。工作时,线形变位器的触点在电阻体上滑动,根据变化的电阻值,可以测得与节气 门开度成正比的线性输出电压信号。根据输出电压值,电子控制单元可获知节气门的开度和开度变化率,从而精确  判断发动机的运行工况,提高控制精度和效果。怠速信号滑动触点是常开触点,只有在节气门全闭时才闭合,产生怠速触点信号,主要用于怠速控制、断油控制及点火提前角的修正。

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