卢炯 张豪
长城汽车股份有限公司 河北保定 071000
摘要：发动机传感器是汽车发动机控制系统的信息采集点，是控制指令的信息源，是发动机自动控制系统的关键核心部件。文中介绍了各种传感器在汽车发动机控制系统中的具体的应用情况，分析了其性能和在关键产品上的应用实情，并对汽车发动机传感器的发展趋势和市场前景做了大胆预测。
关键词：传感器；汽车；发动机；应用；发展
前言
电子技术和信息技术的发展和其在汽车制造领域的广泛应用，极大地促进了汽车操控系统电子化、智能化的发展。传统的机械操控系统在解决某些与汽车功能要求密切相关的问题时，表现出能力上的不足。为了改善这一书面，提升操控的稳定安全高效性能，人们开发出了一种新的电子控制系统来解决这些问题。也正是在这样的背景下，各种传感器开始引用到当今汽车工业中。
1传感器的应用及发展分析
随着电子技术的发展和汽车电子化程度的不断提高，传统的人机控制组合在解决汽车相关功能要求问题方面显得越来越困难，已经逐渐被电子控制系统所取代。传感器的功能是基于测量的参数，提供相当的电子输出信号。即传感器就将光、时间、电、温度、压力和气体的物理和化学指标参数转换为规定信号的转换器。作为车辆电子控制系统的关键部件，传感器性能直接影响到发动机及整个车辆的技术性能。目前，一般的车上大约安装了10～20个传感器，性能更先进的豪华车安装的则更多。这些传感器主要安装在发动机操控系统、底盘控制系统和车身控制系统中。
与其它方面常用的传感器不同，汽车的传感器是根据汽车电子系统的特殊要求而专门设计的。汽车上新增的各种电气和电子系统需要更多的新型专用传感器，这就需要不断地增加新型传感器的研究和开发投入，研究制造出高性能新型传感器，以满足汽车升级中的传感器需求。除了传感器新产品研发，现有在用的传感器升级改进也将是要重点推进的，其将被结构更好、性能更高、价格更低的传感器所取代，被新的制造工艺生产的新传感器所取代型。在竞争激烈的汽车制造市场中，关键零部件的性能影响甚至会决定整机的质量水平。因此，要更加重视汽车关键零部件的研发，提高部件整体效能。在汽车传感器研究和开发的过程中，必须保证新产品满足新要求，并与新的发展趋势相适应。
2传感器的应用
2.1发动机传感器的应用
混合气传感器有多种形式。接线有1根、2根或3根和4根四种连接形式。后两个是装有加热元件的加热混合气传感器，使用过程中要根据规定的里程或时间间隔，需要定期检查或更换。新型传感器可保证行车8～11万公里。有的检测需要用扫描仪器测量混合气传感器的输出，有的可以用电压表或万用表检测传感器输出电压信号，以此感知混合气体浓度的变化以及ECU对电压信号的响应。当发动机处于正常工作温度时，如果混合气传感器不输出或输出电压与混合物浓度变化不对应，则证明传感器失效必须立即更换。混合气传感器的失效将导致过低或过量的气体混合，引起发动机怠速不稳定、过量燃料消耗和高排放故障。此时，发动机故障自诊断系统将在汽车仪表板上点燃发动机警示灯，提示发动机应立即修理。
混合气传感器失效的一般原因如下：首先是使用时间太长老化损坏，二是碳沉积、铅、硅胶、油等物质遮盖对混合气传感器造成故障。更换混合气传感器时，应使用丝锥等工具清理干净排气管螺纹孔中的污垢和毛刺。安装时还需要使用专用的防粘剂，用15～25N – M的力矩拧紧。在混合气传感器附近应避免橡胶润滑剂、带油或含硅的喷剂，否则硅化合物堆叠在传感器的感应面，导致产生不正确的电压信号，这使得计算机误认为是混合气浓度过稀的信号，而混合气浓度调整不合适。
2.2底盘控制传感器
底盘控制传感器就是分布在变速箱和变速器控制系统，分布在汽车悬架的控制系统、动力转向系统和防抱死制动系统等方面的传感器。在不同的系统中，底盘控制传感器人作用是是不同的，但是工作原理与发动机中的传感器非常相近。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆主要的底盘控制传感器类型如下：
2.2.1变速箱控制传感器。主要是用于自动变速器人控制。它是基于速度传感器、加速度传感器、发动机负荷传感器、发动机转速传感器、水温传感器、油温传感器等收集到的信息，经信息处理后操控控制系统，使电子控制装置能及时控制换档点和锁定液力变矩器，从而实现汽车动力和燃油经济性的最佳组合。
2.2.2悬架系统控制传感器。主要包括速度传感器、节气门开度传感器、加速度传感器、车身高度传感器、方向盘角度传感器等。根据检测到的数值信息，可以自动调整车辆各位置的高度，限制车辆姿态的过度变化，从而通过自我控制调节，实现驾乘的舒适性、操纵有效性和行驶稳定性。
2.2.3动力转向系统传感器。通过速度传感器、发动机转速传感器、扭矩传感器等方面信息，操控动力转向控制系统实现转向轻便灵活，反应快速可靠，减少发动机的无功损耗和低功损耗，提高效率节约燃料。
2.2.4防抱死制动传感器。依据车轮角速度传感器检测车轮转速，当各车轮的滑移率达到20%时，适当调节制动油压，增强制动效果，提高制动性能，确保车辆的实操性和稳定性。
2.3用于身体控制的传感器
这种传感器的主要目的是提高汽车的驾乘安全性、操控可靠性和乘坐舒适性。主要有用于自动空调系统中的各种温度传感器、风量传感器、日照传感器等。有安全气囊系统中的加速度传感器、自动灯光控制中的光传感器、障碍报警系统中的超声波传感器、图像传感器等。
3汽车发动机传感器的发展
油耗低、噪声小、排放少的汽车发动机一直是汽车行业和相关研发机构追求的目标，也是广大用户选择的标准。实现这些目标的关键就在于汽车发动机是否采用了合适的电子化和智能化控制，而建立该控制系统的前提则是选用了在发动机工作过程中收集各种信息的各种类型的传感器。传统老式传感器存在体积大、精度低、可靠性差等缺陷，极大地限制了发动机技术的改进。未来发动机传感器的发展将趋向体积小型化、功能集成化、操控智能化，并且在可靠性和适用性方面有较高的要求。
3.1体积小型化。发动机控制系统的功能将越来越完善，能力越来越强大，需要越来越多的部件完成，因此从结构上来讲就要求每个部件的体积尽可能小。随着新材料的采用和加工工艺技术的发展，微型传感器在发动机中将得到广泛应用。如：硅加速度传感器、纳米磁传感器等，它们在降低汽车发动机电子控制系统的成本和改善其性能方面具有明显的优势，将逐渐取代传统机电技术的传感器。
3.2功能集成化。随着汽车制造标准的不断提升和尾气排放标准的不断提高，汽车制造技术升级和换代将逐渐加快，这对汽车发动机的要求也越来越高。大功率、低能耗和少排放发动机才能适应新的时代潮流，也就要求其采用的必须是具有高精度和高可靠性的传感器，以确保发动机最佳的工作状态，实现发动机综合技术水平的提升。发展高精度、高可靠性的传感器必将是未来的永恒方向。
3.3操控智能化。随着电子技术的持续的发展，传感器的功能将不再限于单一的模拟信号的输出，而是最终将变成经过微型计算机处理的数字信号，有的甚至具有控制功能，具有智能化的特性。将来，汽车发动机控制系统结构将更加简单，性能将更加完善，操控将更加可靠，更易于实现系统的集成。
结束语：
目前，汽车传感器还处于高新技术发展的瓶颈。它的研发和改进所取得成果有效应用于汽车行业，其作用是非常重要的。但由于历史原因，在中国汽车传感器技术还比较落后。要适应新的形势，要开发新型的传感器，加快汽车传感器及其在中国汽车制造领域应用将刻不容缓。要保证我们的汽车传感器既满足国家的需要，也可以在国际市场上占据一席之地。
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论文作者:卢炯,张豪
论文发表刊物:《防护工程》2018年第10期
论文发表时间:2018/9/27
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