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      汽車(chē)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
      關(guān)鍵詞:技術(shù)應(yīng)用

      王臻

      摘? 要:近年來(lái)電子技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)繁榮發(fā)展,汽車(chē)的電子化程度在不斷加深,以往的機(jī)械系統(tǒng)已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足汽車(chē)對(duì)功能的高需求?;诖?,該文以智能傳感器技術(shù)為研究對(duì)象,根據(jù)汽車(chē)傳感器的分類(lèi),分別從汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)、底盤(pán)控制系統(tǒng)、車(chē)身控制系統(tǒng)闡述汽車(chē)電子技術(shù)中智能傳感器技術(shù)的有效應(yīng)用。在未來(lái),汽車(chē)智能傳感器技術(shù)將會(huì)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(jī)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(chē)電子技術(shù);智能傳感器;技術(shù)應(yīng)用

      中圖分類(lèi)號(hào):U463? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

      0 引言

      智能傳感器作為汽車(chē)自動(dòng)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(chē)自動(dòng)控制系統(tǒng)的性能?,F(xiàn)代化汽車(chē)電子技術(shù)設(shè)計(jì)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(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)的綜合應(yīng)用,使智能傳感器發(fā)揮作用,實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代化汽車(chē)的智能化發(fā)展。

      1 汽車(chē)傳感器

      1.1 定義與組成

      傳感器是能夠被測(cè)量,可以通過(guò)特殊規(guī)律轉(zhuǎn)化為輸出信號(hào)的裝置。該裝置通過(guò)化學(xué)、物理與生物效應(yīng)將被測(cè)對(duì)象的各項(xiàng)量轉(zhuǎn)為電能。傳感器共有動(dòng)力系統(tǒng)、舒適性調(diào)節(jié)系統(tǒng)與安管系統(tǒng)3種類(lèi)型,其中動(dòng)力系統(tǒng)的最大市場(chǎng)為汽車(chē)。

      傳感器中包含以下3個(gè)部分。測(cè)量電路、敏感元件與轉(zhuǎn)換元件。敏感元件用來(lái)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(lèi)

      常見(jiàn)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(mén)旋渦式空氣流量傳感器、熱線(xiàn)式空氣流量傳感器以及熱膜式空氣流量傳感器。2)進(jìn)氣歧管壓力傳感器。其中包含半導(dǎo)體壓敏電阻式進(jìn)氣歧管壓力傳感器與電容式進(jìn)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(cè)對(duì)象,可以分為發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器和排氣溫度傳感器3種。4)節(jié)氣門(mén)開(kāi)度傳感器,主要分為線(xiàn)性信號(hào)輸出型、開(kāi)關(guān)量信號(hào)輸出型與組合型。5)氧傳感器。根據(jù)應(yīng)用的材料與檢測(cè)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(chē)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(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

      由于汽車(chē)智能傳感器需要在發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)、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(biāo)較高。分析智能傳感器技術(shù)在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)內(nèi)的實(shí)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(chē)電子技術(shù)中,溫度傳感器可以檢測(cè)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)、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(hào),實(shí)現(xiàn)對(duì)噴油嘴針閥的控制,保證其開(kāi)啟時(shí)間準(zhǔn)確,持續(xù)時(shí)間足夠,以此為汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)提供最佳混合氣,從而達(dá)到一定的排氣凈化效果。當(dāng)前汽車(chē)電子技術(shù)中,溫度傳感器可以檢測(cè)汽車(chē)車(chē)輪溫度,判斷車(chē)輪和路面之間的摩擦情況,應(yīng)用智能控制器控制車(chē)速。此外,溫度傳感器還需要檢測(cè)車(chē)內(nèi)與車(chē)外的溫度,判斷發(fā)動(dòng)機(jī)是否處于最佳工作功率范圍,實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的有效控制,在提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率的同時(shí),延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)壽命。人們經(jīng)常使用以下3種溫度傳感器。1)線(xiàn)繞電阻式傳感器。該傳感器檢測(cè)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(cè)量溫度的范圍較寬,但是需要考慮到冷端處理的問(wèn)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(qiáng),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(cè)汽車(chē)氣缸負(fù)壓與內(nèi)壓,查看大氣壓情況,以此實(shí)現(xiàn)汽車(chē)的自動(dòng)點(diǎn)火與燃料噴射、爬坡時(shí)空燃比的自動(dòng)控制。當(dāng)前汽車(chē)智能傳感器技術(shù)應(yīng)用中,壓力傳感器可以實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)汽車(chē)的廢氣再循環(huán)流量與發(fā)動(dòng)機(jī)、制動(dòng)器的油壓情況。常見(jiàn)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(dòng)態(tài)響應(yīng)性較好,環(huán)境適應(yīng)性較強(qiáng)。2)壓阻式壓力傳感器,應(yīng)用該傳感器時(shí)應(yīng)另外設(shè)置溫度補(bǔ)償電路,可以大批量生產(chǎn)該傳感器。3)差動(dòng)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?jǐn)?shù)字量輸出,是當(dāng)前最理想的汽車(chē)壓力傳感器類(lèi)型。

      2.1.3 流量傳感器的應(yīng)用

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

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

      智能傳感器技術(shù)可以在汽車(chē)底盤(pán)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(dòng)防抱死制動(dòng)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(chē)輪角速度傳感器進(jìn)行轉(zhuǎn)速的檢測(cè),當(dāng)車(chē)輪滑移率達(dá)到20%的時(shí)候能夠控制汽車(chē)制動(dòng)油壓,實(shí)現(xiàn)汽車(chē)的穩(wěn)定運(yùn)行,并改善汽車(chē)制動(dòng)性能。2)在汽車(chē)動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中應(yīng)用智能傳感器技術(shù)。車(chē)速傳感器與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩傳感器可以用在汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)內(nèi),以此實(shí)現(xiàn)對(duì)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(dòng)機(jī)出現(xiàn)不必要的耗損,提高輸出功率,同時(shí)可以節(jié)省一定的燃油。3)在汽車(chē)懸架系統(tǒng)控制內(nèi)應(yīng)用智能傳感器技術(shù)。常見(jiàn)的傳感器有車(chē)身高度傳感器與汽車(chē)方向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器,懸架系統(tǒng)結(jié)合智能傳感器的檢測(cè)信息,對(duì)車(chē)輛高度進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整,從而控制姿勢(shì)變化,滿(mǎn)足人們對(duì)汽車(chē)舒適度與穩(wěn)定性的需求。4)變速器控制用傳感器。常見(jiàn)的傳感器有車(chē)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(cè)信息通過(guò)一定處理后實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車(chē)電控裝置的控制,合理?yè)Q擋并鎖止變矩器,讓汽車(chē)達(dá)到最大動(dòng)力的同時(shí),減少燃油耗量,實(shí)現(xiàn)汽車(chē)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

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

      在汽車(chē)中應(yīng)用智能傳感器,有利于提升車(chē)輛的舒適性與安全性,讓汽車(chē)可以在惡劣的環(huán)境中正常運(yùn)行。對(duì)傳感器的技術(shù)要求雖然沒(méi)有對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器與底盤(pán)傳感器那么嚴(yán)格,但工業(yè)用傳感器也需要不斷更新與改進(jìn)。溫度傳感器和風(fēng)量傳感器用在汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)中,車(chē)速傳感器用在汽車(chē)制動(dòng)門(mén)鎖系統(tǒng)中,加速度傳感器用在汽車(chē)安全氣囊系統(tǒng)中,光傳感器用在汽車(chē)亮度自動(dòng)控制系統(tǒng)中,超聲波傳感器與圖像傳感器用在汽車(chē)死角報(bào)警系統(tǒng)中。

      在未來(lái),汽車(chē)智能傳感器技術(shù)將會(huì)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(cè)2個(gè)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(xì)化加工技術(shù)制作出IC智能傳感器;智能化指的是汽車(chē)智能傳感器和集成電路相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)傳感器的智能作用,例如數(shù)字化信號(hào)輸出與線(xiàn)性化微處理器補(bǔ)償?shù)取,F(xiàn)如今,人們開(kāi)發(fā)出光纖傳感器,其中包含多種類(lèi)型,這種智能傳感器技術(shù)靈敏性強(qiáng)、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(huì)受到電磁干擾,在未來(lái)可以廣泛應(yīng)用于汽車(chē)中。感知層是智能駕駛的核心部分,為獲得自動(dòng)駕駛汽車(chē)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(jì)我國(guó)自動(dòng)駕駛汽車(chē)傳感器市場(chǎng)規(guī)模到2020年約為230億元,到2025年約為600億元。

      3 結(jié)語(yǔ)

      總而言之,隨著汽車(chē)智能化程度的加深,人們?cè)絹?lái)越重視汽車(chē)的舒適性與安全性,對(duì)汽車(chē)行駛中系統(tǒng)的可靠性要求不斷提高,這將導(dǎo)致汽車(chē)智能傳感器技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越重要,傳感器的開(kāi)發(fā)前景也會(huì)更加廣闊。多功能智能傳感器技術(shù)的研究將會(huì)推動(dòng)汽車(chē)電子技術(shù)的發(fā)展,該文針對(duì)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)、汽車(chē)底盤(pán)控制系統(tǒng)、車(chē)身控制系統(tǒng)進(jìn)行傳感器應(yīng)用分析,并得出有效結(jié)論,對(duì)未來(lái)傳感器技術(shù)的研究起到推動(dòng)作用。

      參考文獻(xiàn)

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

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

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