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【科學(xué)領(lǐng)域】

傳感器在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中的應(yīng)用與發(fā)展

任其軍

（江淮汽車技術(shù)中心，安徽 合肥 230601）

摘要：隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，汽車智能化成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器的應(yīng)用，是實(shí)現(xiàn)汽車智能化的關(guān)鍵因素。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)用傳感器可以有效協(xié)助人們對發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行參數(shù)及時(shí)進(jìn)行了解與調(diào)控，進(jìn)而不斷提高發(fā)動(dòng)機(jī)的應(yīng)用水平。

關(guān)鍵詞：發(fā)動(dòng)機(jī)；傳感器；汽車；應(yīng)用；發(fā)展

作為整個(gè)汽車傳感器的核心，發(fā)動(dòng)機(jī)用傳感器的種類和數(shù)量在不斷的豐富。現(xiàn)代汽車發(fā)動(dòng)機(jī)用傳感器，包括油耗傳感器、氧濃度傳感器、爆震傳感器、機(jī)油數(shù)顯傳感器等。這些傳感器的應(yīng)用可以有效了解發(fā)動(dòng)機(jī)的狀態(tài)，為其改進(jìn)提供數(shù)據(jù)支撐。本文簡述了幾種發(fā)動(dòng)機(jī)用傳感器，針對發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器應(yīng)用中存在的問題，提出了未來的發(fā)展趨勢。

一、發(fā)動(dòng)機(jī)用傳感器概述

1.氧濃度傳感器。自從我國提出建設(shè)環(huán)境友好型社會(huì)以來，加大了對于環(huán)境污染項(xiàng)目的治理力度，特別是隨著汽車數(shù)量的迅猛增長，采用三效轉(zhuǎn)化器來降低汽車發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣污染物排放。對于這些污染物主要通過催化氧化作用來實(shí)現(xiàn)，所以氧濃度傳感器的應(yīng)用是必不可少的。氧濃度傳感器位于發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管的前端，通過對燃料空燃比的檢測，可以指導(dǎo)汽車廠商對三效催化劑以及發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒參數(shù)進(jìn)行改進(jìn)，進(jìn)而提高汽車的經(jīng)濟(jì)效益，降低污染物排放。

2.爆震傳感器。爆震傳感器主要用來檢測發(fā)動(dòng)機(jī)的震動(dòng)程度，通過調(diào)整點(diǎn)火提前角來保障發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)安全。它主要安裝在四缸發(fā)動(dòng)機(jī)的2缸和3缸之間，在一般條件下，當(dāng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)后震動(dòng)幅度過大，會(huì)給壓電陶瓷一個(gè)異常信號(hào)，爆震傳感器可以有效的接收與識(shí)別這種信號(hào)，及時(shí)顯示在數(shù)顯盤上。所以爆震傳感器又被人們稱為震動(dòng)交流信號(hào)交換器，對于感知器件的制造一般采用抗壓能力以及信號(hào)傳輸較強(qiáng)的特殊材料構(gòu)成。

3.機(jī)油數(shù)顯傳感器。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)之所以使用機(jī)油，主要是實(shí)現(xiàn)冷卻、潤滑發(fā)動(dòng)機(jī)齒輪零件、清潔發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)腔以及密封的作用。隨著汽車發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間的不斷增長，機(jī)油油溫會(huì)由于高溫氧化、發(fā)動(dòng)機(jī)零件磨損、燃料蒸發(fā)腐蝕等因素而改變自身的粘度，進(jìn)而造成機(jī)油的污染。機(jī)油數(shù)顯傳感器主要功能就是準(zhǔn)確測定機(jī)油的粘度，進(jìn)而有利于廠商及時(shí)了解發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油的使用狀態(tài)。除此之外，機(jī)油數(shù)顯傳感器還可以對于機(jī)油的消耗量進(jìn)行記錄、顯示，為及時(shí)補(bǔ)加提供數(shù)據(jù)。

二、應(yīng)用存在的問題

1.電磁干擾問題。由于所有的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)用傳感器都是由微電子電路實(shí)現(xiàn)信號(hào)交換、顯示與控制的。隨著汽車發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器使用數(shù)量和種類的增多，不但為有效設(shè)置電子電路帶來一定的挑戰(zhàn)難度，最主要的是這些微電子電路之間會(huì)產(chǎn)生相互的電磁干擾問題。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)水溫傳感器和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器因?yàn)榘惭b位置較近，這種電磁干擾現(xiàn)象尤為明顯。目前針對這一問題主要的解決措施，就是通過有效調(diào)節(jié)不同傳感器的開關(guān)電路，來將不同汽車發(fā)動(dòng)機(jī)用傳感器的電磁干擾程度將至最低。

2.信號(hào)較弱問題。由于不同的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)用傳感器的工作電壓不同，但總體而言，為了減少傳感器電子電路的散熱量，保障傳感器集成模塊的合適的工作溫度，所采用的額定電壓較小。因此，不同的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)用傳感器工作的電信號(hào)強(qiáng)度較弱，信號(hào)在傳輸過程中極易受到其他因素的影響，例如車載收音機(jī)信號(hào)和電話信號(hào)等。這樣對于傳感器的正常指示是極為不利的，容易降低汽車發(fā)動(dòng)機(jī)用傳感器的檢測效率和檢測質(zhì)量。

3.高溫老化問題。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)由于運(yùn)轉(zhuǎn)速度快，工作溫度高，所以主要采用散熱性能和機(jī)械強(qiáng)度較高的合金材料組成。而汽車發(fā)動(dòng)機(jī)用傳感器在材料選擇時(shí)，為了防止微電子電路出現(xiàn)短路、斷路的現(xiàn)象，信號(hào)傳感線一般采用高分子材料。然而這些高分子材料最大的缺點(diǎn)就是耐高溫性能差，與此同時(shí)，其自身也會(huì)隨著時(shí)間而自我老化，進(jìn)而改變其力學(xué)性能和化學(xué)性能。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)用傳感器的高溫老化問題，已經(jīng)越來越不能忽視。

三、未來的發(fā)展趨勢

1.微型抗干擾。汽車的自動(dòng)化發(fā)展必然會(huì)使得發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)越來越復(fù)雜與完善，所安裝的傳感器種類也會(huì)繼續(xù)增加，為了有效減少這些傳感器在工作時(shí)產(chǎn)生的電磁干擾，研發(fā)微型抗干擾的傳感控制系統(tǒng)必將是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)用傳感器發(fā)展的主要趨勢之一。微型抗干擾傳感器，由于其自身密集化程度高，體積小，微電子電路獨(dú)自存在，而受到大規(guī)模的使用。因此，這些微型抗干擾傳感器無論從經(jīng)濟(jì)效益角度，還是使用性能方面，終將取代現(xiàn)有的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)用抗干擾性較差的傳感器。

2.智能強(qiáng)控制。電子技術(shù)在不斷的優(yōu)化，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)用傳感器為了有效的解決信號(hào)較弱的問題，也將進(jìn)行自我革新。未來的傳感器僅僅通過單一的弱模擬信號(hào)，肯定無法滿足發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)化高水平的發(fā)展要求。所以智能化、高度控制，交換信號(hào)強(qiáng)必將是未來的發(fā)展趨勢之一。智能強(qiáng)控制型傳感器，可以將目前的弱交流模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為信號(hào)傳輸質(zhì)量和效率更高的數(shù)字信號(hào)。通過數(shù)字控制的傳感器，無論是從汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的性能檢測方面，還是傳感控制系統(tǒng)的集成優(yōu)化方面，會(huì)顯示出極大的優(yōu)越性。

3.可靠防老化。社會(huì)的進(jìn)步，除了科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步外，必將伴隨著材料的發(fā)展與進(jìn)步。為了有效解決目前汽車發(fā)動(dòng)機(jī)用傳感器材料部分的老化以及耐高溫性能差的問題，需要積極探索與應(yīng)用新材料。這種材料不但可以保障傳感器電路工作安全，還可以在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)持續(xù)高溫的條件下，自身的力學(xué)性能和化學(xué)性能變化差異較小，進(jìn)而表現(xiàn)出較強(qiáng)的可靠性和抗老化性。因此，對于這種材料的開發(fā)也會(huì)是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)用傳感器未來發(fā)展的主要趨勢之一。

四、結(jié)論

汽車的智能化離不開汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的自動(dòng)化水平，而發(fā)動(dòng)機(jī)的自動(dòng)化水平直接受發(fā)動(dòng)機(jī)用傳感器的發(fā)展水平所影響。盡管汽車發(fā)動(dòng)機(jī)用傳感器在實(shí)際應(yīng)用過程中出現(xiàn)了一些問題，但隨著材料與傳感技術(shù)的進(jìn)步，綜合性能優(yōu)異的傳感器必將到來。

參考文獻(xiàn)：

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[2]張建新.傳感器在汽車上的綜合應(yīng)用分析[J]-《安徽電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)》-2013（5）.

文章編號(hào)：1671-864X（2015）05-0043-01

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：U464；TP212.9

作者簡介：任其軍，男（1988-06）。民族：漢。籍貫：安徽省六安市。當(dāng)前職務(wù)：采購工程師。當(dāng)前職稱：助理工程師。學(xué)歷：工科學(xué)士。研究方向：汽車發(fā)動(dòng)機(jī)開發(fā)。