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        汽車電子技術(shù)中的智能傳感器技術(shù)研究

        2019-01-20 02:42:13王臻
        中國新技術(shù)新產(chǎn)品 2019年23期
        關(guān)鍵詞:技術(shù)應(yīng)用

        王臻

        摘? 要:近年來電子技術(shù)與計算機技術(shù)繁榮發(fā)展,汽車的電子化程度在不斷加深,以往的機械系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足汽車對功能的高需求?;诖?,該文以智能傳感器技術(shù)為研究對象,根據(jù)汽車傳感器的分類,分別從汽車發(fā)動機控制系統(tǒng)、底盤控制系統(tǒng)、車身控制系統(tǒng)闡述汽車電子技術(shù)中智能傳感器技術(shù)的有效應(yīng)用。在未來,汽車智能傳感器技術(shù)將會繼續(xù)朝著多功能化、智能化與集成化的方向發(fā)展,這將為智能傳感器技術(shù)提供更多的發(fā)展機遇,拓寬發(fā)展渠道,提升傳感器技術(shù)的應(yīng)用效果。

        關(guān)鍵詞:汽車電子技術(shù);智能傳感器;技術(shù)應(yīng)用

        中圖分類號:U463? ? ? ? ? ? 文獻標志碼:A

        0 引言

        智能傳感器作為汽車自動控制系統(tǒng)中的重要部件,傳感器的技術(shù)性能將直接影響汽車自動控制系統(tǒng)的性能?,F(xiàn)代化汽車電子技術(shù)設(shè)計中,傳感器就是重要的功能性部件,立足于模糊控制與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù),通過計算機技術(shù)的綜合應(yīng)用,使智能傳感器發(fā)揮作用,實現(xiàn)了現(xiàn)代化汽車的智能化發(fā)展。

        1 汽車傳感器

        1.1 定義與組成

        傳感器是能夠被測量,可以通過特殊規(guī)律轉(zhuǎn)化為輸出信號的裝置。該裝置通過化學(xué)、物理與生物效應(yīng)將被測對象的各項量轉(zhuǎn)為電能。傳感器共有動力系統(tǒng)、舒適性調(diào)節(jié)系統(tǒng)與安管系統(tǒng)3種類型,其中動力系統(tǒng)的最大市場為汽車。

        傳感器中包含以下3個部分。測量電路、敏感元件與轉(zhuǎn)換元件。敏感元件用來直接響應(yīng),轉(zhuǎn)換元件能夠?qū)⒎请娏肯螂妳⒘哭D(zhuǎn)化。

        1.2 傳感器分類

        常見的傳感器主要有以下5種。1)空氣流量傳感器,具體可以劃分為翼板式空氣流量傳感器、卡門旋渦式空氣流量傳感器、熱線式空氣流量傳感器以及熱膜式空氣流量傳感器。2)進氣歧管壓力傳感器。其中包含半導(dǎo)體壓敏電阻式進氣歧管壓力傳感器與電容式進氣歧管壓力傳感器2種。3)溫度傳感器。根據(jù)溫度傳感器的檢測對象,可以分為發(fā)動機冷卻液溫度傳感器、進氣溫度傳感器和排氣溫度傳感器3種。4)節(jié)氣門開度傳感器,主要分為線性信號輸出型、開關(guān)量信號輸出型與組合型。5)氧傳感器。根據(jù)應(yīng)用的材料與檢測原理,可以具體劃分為氧化鋯式氧傳感器、氧化鈦式氧傳感器。

        2 汽車電子技術(shù)中的智能傳感器技術(shù)應(yīng)用分析

        2.1 智能傳感器技術(shù)在汽車發(fā)動機控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

        由于汽車智能傳感器需要在發(fā)動機振動、燃油蒸汽或污泥等環(huán)境中工作,傳感器的耐惡劣環(huán)境技術(shù)指標較高。分析智能傳感器技術(shù)在汽車發(fā)動機控制系統(tǒng)內(nèi)的實踐應(yīng)用,主要有以下3種。

        2.1.1 溫度傳感器的應(yīng)用

        正常汽車電子技術(shù)中,溫度傳感器可以檢測汽車發(fā)動機、吸入氣體、燃油與冷卻水的溫度。傳感器將這些溫度參數(shù)轉(zhuǎn)化為電信號,實現(xiàn)對噴油嘴針閥的控制,保證其開啟時間準確,持續(xù)時間足夠,以此為汽車發(fā)動機提供最佳混合氣,從而達到一定的排氣凈化效果。當前汽車電子技術(shù)中,溫度傳感器可以檢測汽車車輪溫度,判斷車輪和路面之間的摩擦情況,應(yīng)用智能控制器控制車速。此外,溫度傳感器還需要檢測車內(nèi)與車外的溫度,判斷發(fā)動機是否處于最佳工作功率范圍,實現(xiàn)對發(fā)動機轉(zhuǎn)速的有效控制,在提高發(fā)動機效率的同時,延長發(fā)動機壽命。人們經(jīng)常使用以下3種溫度傳感器。1)線繞電阻式傳感器。該傳感器檢測精度較高,但是響應(yīng)效果一般。2)熱電耦式傳感器。該傳感器精度高、測量溫度的范圍較寬,但是需要考慮到冷端處理的問題。3)熱敏式傳感器。該傳感器的靈敏度比較高,響應(yīng)特性比較強,但是適用溫度比較低。

        2.1.2 壓力傳感器的應(yīng)用

        一般情況下,壓力傳感器需要檢測汽車氣缸負壓與內(nèi)壓,查看大氣壓情況,以此實現(xiàn)汽車的自動點火與燃料噴射、爬坡時空燃比的自動控制。當前汽車智能傳感器技術(shù)應(yīng)用中,壓力傳感器可以實時在線監(jiān)測汽車的廢氣再循環(huán)流量與發(fā)動機、制動器的油壓情況。常見的壓力傳感器有以下4種。1)電容式壓力傳感器,輸入能量高,動態(tài)響應(yīng)性較好,環(huán)境適應(yīng)性較強。2)壓阻式壓力傳感器,應(yīng)用該傳感器時應(yīng)另外設(shè)置溫度補償電路,可以大批量生產(chǎn)該傳感器。3)差動變壓器式傳感器,輸出較大,可以數(shù)字輸出,但是抗震性能一般。4)表面彈性波式壓力傳感器,體積小且功耗低,靈敏度和分辨率比較高,支持數(shù)字量輸出,是當前最理想的汽車壓力傳感器類型。

        2.1.3 流量傳感器的應(yīng)用

        汽車電子技術(shù)中,流量傳感器可以測量汽車燃油流量與進氣量,從而控制空燃比。常見的流量傳感器主要有2種。1)空氣流量傳感器。它能夠檢測進氣量,控制汽車電子噴油器的噴油量,從而得到精確的空燃比。常見的產(chǎn)品有卡爾曼式與熱線式,卡爾曼式反應(yīng)靈敏,有著較高的精密度;熱線式容易受到氣體的脈動影響,容易發(fā)生斷絲問題。2)燃料流量傳感器。該傳感器主要用來檢測汽車燃料流速,計算汽車燃油的消耗情況,常見的產(chǎn)品為球循環(huán)式。

        2.2 智能傳感器技術(shù)在汽車底盤控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

        智能傳感器技術(shù)可以在汽車底盤中應(yīng)用,不同系統(tǒng)中技術(shù)的應(yīng)用效果有所不同。具體應(yīng)用有以下4種情況。1)自動防抱死制動系統(tǒng)中的應(yīng)用。在該系統(tǒng)內(nèi)應(yīng)用傳感器,需要利用車輪角速度傳感器進行轉(zhuǎn)速的檢測,當車輪滑移率達到20%的時候能夠控制汽車制動油壓,實現(xiàn)汽車的穩(wěn)定運行,并改善汽車制動性能。2)在汽車動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中應(yīng)用智能傳感器技術(shù)。車速傳感器與發(fā)動機轉(zhuǎn)矩傳感器可以用在汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)內(nèi),以此實現(xiàn)對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的輕松操控,提升系統(tǒng)的響應(yīng)效率,避免發(fā)動機出現(xiàn)不必要的耗損,提高輸出功率,同時可以節(jié)省一定的燃油。3)在汽車懸架系統(tǒng)控制內(nèi)應(yīng)用智能傳感器技術(shù)。常見的傳感器有車身高度傳感器與汽車方向盤轉(zhuǎn)角傳感器,懸架系統(tǒng)結(jié)合智能傳感器的檢測信息,對車輛高度進行自動調(diào)整,從而控制姿勢變化,滿足人們對汽車舒適度與穩(wěn)定性的需求。4)變速器控制用傳感器。常見的傳感器有車速傳感器、離合器傳感器、加速度傳感器與油溫傳感器。傳感器得到的檢測信息通過一定處理后實現(xiàn)對汽車電控裝置的控制,合理換擋并鎖止變矩器,讓汽車達到最大動力的同時,減少燃油耗量,實現(xiàn)汽車運行的經(jīng)濟性。

        2.3 智能傳感器技術(shù)在汽車車身控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

        在汽車中應(yīng)用智能傳感器,有利于提升車輛的舒適性與安全性,讓汽車可以在惡劣的環(huán)境中正常運行。對傳感器的技術(shù)要求雖然沒有對發(fā)動機傳感器與底盤傳感器那么嚴格,但工業(yè)用傳感器也需要不斷更新與改進。溫度傳感器和風(fēng)量傳感器用在汽車空調(diào)系統(tǒng)中,車速傳感器用在汽車制動門鎖系統(tǒng)中,加速度傳感器用在汽車安全氣囊系統(tǒng)中,光傳感器用在汽車亮度自動控制系統(tǒng)中,超聲波傳感器與圖像傳感器用在汽車死角報警系統(tǒng)中。

        在未來,汽車智能傳感器技術(shù)將會繼續(xù)朝著多功能化、智能化與集成化的方向發(fā)展。多功能化指的是傳感器可以檢測2個以上特性參數(shù)與化學(xué)參數(shù);集成化指的是利用IC制造技術(shù)與精細化加工技術(shù)制作出IC智能傳感器;智能化指的是汽車智能傳感器和集成電路相結(jié)合,實現(xiàn)傳感器的智能作用,例如數(shù)字化信號輸出與線性化微處理器補償?shù)取,F(xiàn)如今,人們開發(fā)出光纖傳感器,其中包含多種類型,這種智能傳感器技術(shù)靈敏性強、體積小質(zhì)量輕,可以彎曲,有著良好的絕緣性,在使用中不會受到電磁干擾,在未來可以廣泛應(yīng)用于汽車中。感知層是智能駕駛的核心部分,為獲得自動駕駛汽車所處的環(huán)境信息,目前的主流解決方案是多傳感器的搭配組合。預(yù)計我國自動駕駛汽車傳感器市場規(guī)模到2020年約為230億元,到2025年約為600億元。

        3 結(jié)語

        總而言之,隨著汽車智能化程度的加深,人們越來越重視汽車的舒適性與安全性,對汽車行駛中系統(tǒng)的可靠性要求不斷提高,這將導(dǎo)致汽車智能傳感器技術(shù)的應(yīng)用越來越重要,傳感器的開發(fā)前景也會更加廣闊。多功能智能傳感器技術(shù)的研究將會推動汽車電子技術(shù)的發(fā)展,該文針對汽車發(fā)動機控制系統(tǒng)、汽車底盤控制系統(tǒng)、車身控制系統(tǒng)進行傳感器應(yīng)用分析,并得出有效結(jié)論,對未來傳感器技術(shù)的研究起到推動作用。

        參考文獻

        [1]馬瑞林.關(guān)于汽車電子技術(shù)中的智能傳感器技術(shù)[J].內(nèi)燃機與配件,2019(13):230-231.

        [2]張燕霞.汽車電子技術(shù)中的智能傳感器技術(shù)[J].汽車實用技術(shù),2019(9):205-206.

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