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標(biāo)題: 汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的傳感器介紹 [打印本頁]
作者: 豬豬 時(shí)間: 2005-11-5 15:51
標(biāo)題: 汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的傳感器介紹
在20世紀(jì)60年代,，汽車上僅有機(jī)油壓力傳感器,、油量傳感器和水溫傳感器,，它們與儀表或指示燈連接,。進(jìn)入70年代后,，為了治理排放,，又增加了一些傳感器來幫助控制汽車的動(dòng)力系統(tǒng),，因?yàn)橥诔霈F(xiàn)的催化轉(zhuǎn)換器,、電子點(diǎn)火和燃油噴射裝置需要這些傳感器來維持一定的空燃比以控制排放,。80年代,，防抱死制動(dòng)裝置和氣囊提高了汽車安全性。今天,，傳感器已是無處不大,。在動(dòng)力系統(tǒng)中,，有用來測定各種流體溫度和壓力(如進(jìn)氣溫度、氣道壓力,、冷卻水溫和燃油噴射壓力等)的傳感器,；有用來確定各部分速度和位置的傳感器(如車速、節(jié)氣門開度,、凸輪軸,、曲軸、變速器的角度和速度,、排氣再循環(huán)閥(EGR)的位置等),；還有用于測量發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷、爆震,、斷火及廢氣中含氧量的傳感器,；確定座椅位置的傳感器；在防抱死制動(dòng)系統(tǒng)和懸架控制裝置中測定車輪轉(zhuǎn)速,、路面高差和輪胎氣壓的傳感器,；保護(hù)前排乘員的氣囊，不僅需要較多的碰撞傳感器和加速度傳感器,，還需要乘員位置,、體重等傳感器來保證其及時(shí)和準(zhǔn)確的工作。面對(duì)制造商提供的側(cè)量,、頂置式氣囊以及更精巧的側(cè)置頭部氣囊,，還要增加傳感器。隨著研究人員用防撞傳感器(測距雷達(dá)或其他測距傳感器)來判斷和控制汽車的側(cè)向加速度,、每個(gè)車輪的瞬時(shí)速度及所需的轉(zhuǎn)矩,，使制動(dòng)系統(tǒng)成為汽車穩(wěn)定性控制系統(tǒng)的一個(gè)組成部分�,？傊�,，。
老式的油壓傳感器和水溫傳感器是彼此獨(dú)立的,，由于有著明確的最大值或最小值的限定,，其中一些傳感器的實(shí)際作用就相當(dāng)于開關(guān)。隨著傳感器向電子化和數(shù)字化方向發(fā)展,，它們的輸出值將得到更多的相關(guān)利用,。為此，制造商們正在開發(fā)和生產(chǎn)更好的傳感器,。下面介紹一些一些這方面的新產(chǎn)品,。
y: y/ {7 z2 J. x8 q% h 離子檢測系統(tǒng)
& s( A; |- [% }* f* I% q9 C% |( w 三菱(Mitsubishi電子公司)正在開發(fā)一種車用離子檢測系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)能夠通過檢測離子來監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)每個(gè)氣缸的燃燒情況,。當(dāng)可燃混合氣持續(xù)燃燒時(shí),，在燃燒峰面附近就會(huì)發(fā)生電離現(xiàn)象,。把一個(gè)帶偏壓的測頭放入氣缸，就可以測出與電離狀況相關(guān)的離子流,。
& i# f! Y- F% V. E7 `! v9 J# a& e 這個(gè)能反映發(fā)動(dòng)機(jī)各種燃燒狀況的信息控制系統(tǒng)由帶測頭的火花塞,、裝有測試附件的點(diǎn)火線圈及一套處理離子流信號(hào)的電子模塊構(gòu)成，它可以判別每個(gè)缸的點(diǎn)火,、燃燒及爆震情況,。進(jìn)一步的功能將是對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的混合氣狀況加以監(jiān)控，即根據(jù)離子流所顯示的燃燒情況來控制每個(gè)缸的空燃比,。
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快速起動(dòng)的氧傳感器
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冷車運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)所排放的CO和HC是最多的,，這就要求氧傳感器盡快起動(dòng)進(jìn)入閉環(huán)控制狀態(tài)。NGK火花塞有限公司研制出一種新型氧傳感器,，它能在15s內(nèi)達(dá)到閉環(huán)控制,。通過縮小加熱區(qū)和降低阻抗，改進(jìn)了傳感器的加熱裝置,。由于采用新材料和新的溫控系統(tǒng),，使加熱器的壽命與現(xiàn)有類型相近，改善了低溫特性,。
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側(cè)滑傳感器
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博世公司開發(fā)一種雙向傳感器,，它是由采用壓電晶體的線性加速度計(jì)組合而成。這樣的組合更有利于傳感器的設(shè)置,、信號(hào)處理和封裝,。這種傳感器有兩個(gè)經(jīng)過顯微加工的信號(hào)發(fā)生器并各自對(duì)應(yīng)著所測加速度方向的基準(zhǔn)面，對(duì)應(yīng)于某個(gè)基準(zhǔn)面的獨(dú)立信號(hào)就能測出相應(yīng)的作用力,。而很高的品質(zhì)因數(shù)Q值使傳感器的封裝可以在常壓下進(jìn)行,。
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壓電諧振式角速度傳感器
/ D& x/ n- y+ M+ B& }1 W 三菱電子公司開發(fā)的這種傳感器為玻璃一硅一玻璃結(jié)構(gòu)，其諧振部分是一個(gè)用浸蝕法制成的硅梁,。通過外置振蕩器激發(fā),，其諧振頻率約為4KHz。梁的厚度與硅片相同,，它的寬度和長度通過浸蝕加工來決定,。硅梁和玻璃支架的連接采用了真空下的陽極焊接工藝,，以確保其固有頻率變化很小,。
3 ~& P/ ?$ m2 r8 {9 M 角速度的變化可根據(jù)硅梁振動(dòng)頻率變化引起的梁兩側(cè)玻璃支架上金屬電極間的電容變化值測出。傳感器電路由電容電壓(C—V)轉(zhuǎn)換器和同步解調(diào)器構(gòu)成,。C—V轉(zhuǎn)換器是一個(gè)轉(zhuǎn)換電容的比較器(ASIC),。當(dāng)測量范圍在±200°/s時(shí)，非線性為±1%,。
0 c% y5 f0 P- H1 T1 v s; J 高壓傳感器
( H/ i) M5 o5 S# _# n! D* b# R7 K Denso公司開發(fā)一種浸入式高壓傳感器,。這些傳感器可用來檢測機(jī)油,、液壓系統(tǒng)、汽油以及空調(diào)制冷劑的壓力,，如制動(dòng)器的液壓控制系統(tǒng),、怠速下的空調(diào)機(jī)壓縮器和動(dòng)力轉(zhuǎn)向泵、燃油控制系統(tǒng),、懸架控制系統(tǒng)以及自動(dòng)變速器中的液壓換擋系統(tǒng),。這些系統(tǒng)的壓力變化在2～20MPa，而傳感器可耐壓38MPa,。
1 e w% d; M0 j' R `; I: d) K 這種傳感器使用一種樹脂膠而不是通常使用的金屬和玻璃來封裝,，以形成足夠大的油分子通道，實(shí)現(xiàn)了外型和元件間封尺寸的優(yōu)化設(shè)計(jì),。包括壓力感應(yīng)元件和放大電路在內(nèi)的所有元件都集中在一塊芯片上,。
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直熱式檢測裝置
c$ M) c( o/ l9 F GM研發(fā)中心正在試驗(yàn)使用一種直熱式檢測系統(tǒng)來抑制后排末成年人座椅(RFIS)處的側(cè)量氣囊展開。將乘員席表面的溫度與駕駛員座椅表現(xiàn)溫度加以對(duì)比,，若兩者不同且與預(yù)定值差異較大,，則氣囊的展開就會(huì)受到抑制。乘員席的溫度由安置在座椅表面的熱敏電阻來測定,，可采用直熱式或非直熱式熱敏電阻,。
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實(shí)際上這種抑制系統(tǒng)可采用多種檢測方式，當(dāng)直熱式探測器的工作不夠可靠時(shí),，可采用其他方式來提高該系統(tǒng)的可靠性,。曾有人建議配置別的傳感器，如測量體重,、電容,、振動(dòng)，使用超聲波,、微波,、光學(xué)及紅外線等。還有人建議為一個(gè)抑制系統(tǒng)配置多種檢測裝置,，使其工作更加可靠,。
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機(jī)油粘度傳感器
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何時(shí)更換機(jī)油一般是根據(jù)廠家規(guī)定的時(shí)間或里程來進(jìn)行。少數(shù)廠家采用了更先進(jìn)的方式,，通過記錄發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和溫度來計(jì)算換油間隔,。Lucas Varity公司正在研制一種壓電振動(dòng)式粘度傳感器，其工作原理與振動(dòng)式粘度計(jì)相近——振子(球型,、片狀或棒式)在受到粘滯阻尼時(shí)其振頻會(huì)發(fā)生衰變,。因此，依靠不同形狀的振子，就可以測出粘度和密度的一些參數(shù),。有一種振動(dòng)式粘度計(jì)的振子是石英棒,，它能被激發(fā)扭振，通過測量與液體粘度相對(duì)應(yīng)的振幅和諧振頻寬,，就可以確定粘度(準(zhǔn)確地說應(yīng)是粘度和密度的綜合值),。可見,，振動(dòng)式粘度計(jì)是通過測量液體所傳遞的切變波形來確定粘度的一種裝置,。然而，由于傳感元件與液體的接觸處切變波形會(huì)產(chǎn)生畸變而導(dǎo)致測試值與液體的對(duì)應(yīng)關(guān)系較差,。
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粘度傳感器設(shè)置了一種界面來改善傳感元件與液體之間的接觸關(guān)系,，其原理與我們熟知的應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)和海洋船舶上的超聲波換能器相似。
1 K" |0 i8 P, q- M: c 傳感器的核心是一個(gè)壓電轉(zhuǎn)換器,，在它兩側(cè)施加電壓時(shí),，就會(huì)產(chǎn)生切向運(yùn)動(dòng)。電極是用金屬蒸發(fā)沉積法布置在壓電晶體表面,，然后整體涂上一層絕緣層,。
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一臺(tái)掃頻儀通過振蕩器所產(chǎn)生的交變電壓來確定傳感元件的諧振頻率。因?yàn)樵谥C振時(shí),，傳感元件的電阻達(dá)到最大值,，隨著液體粘度的變化，這個(gè)蜂值也相應(yīng)變化,，并通過峰值檢測電路轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào),。
C: N; h6 ]4 [3 y( x 絕緣層的厚度根據(jù)所測粘度的范圍來確定，因?yàn)閺囊后w界面處反射回來的切變波必須被絕緣層全部吸收,，所以絕緣層的厚度大約是四分之一個(gè)波長,。
2 {) \$ x% y, V! H: ?. x 磁敏式速度傳感器
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SST技術(shù)有限公司開發(fā)了一種一體化的傳感器，它是把高磁阻(GMR)材料與半導(dǎo)體裝置合為一體的磁敏式速度傳感器,。高磁阻材料的特點(diǎn)是隨磁場的變化其電阻值也發(fā)生變化,。半導(dǎo)體裝置是由制作在同一塊BICMOS電路板上的信號(hào)處理器和電壓調(diào)節(jié)器所構(gòu)成。先將高磁阻材料噴鍍在BICMOS板基上,，采用光刻腐蝕工藝將其制成電阻,，通過鋁箔把其連入BICMOS電路，再周邊鍍上一層合金以聚集磁力線,。
3 p) n0 R# M8 T+ j6 o3 ] 這種傳感器是雙極型結(jié)構(gòu),，通過電平轉(zhuǎn)換輸出一個(gè)方波形脈沖信號(hào)，其輸出頻率與軟磁信號(hào)輪齒的回轉(zhuǎn)頻率是相同的,，而勵(lì)磁機(jī)構(gòu)是一塊永久磁鐵,。由于傳感器的信號(hào)處理電路是直流耦合式,，所以可處理零速狀態(tài),。而其具有高靈敏度使之在較大氣隙下也能工作,。
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采用上述技術(shù)的ABS傳感器具有零速處理、輸出信號(hào)在兩電平之間變化的雙極型結(jié)構(gòu),，脈沖頻率與信號(hào)輪齒或磁極的回轉(zhuǎn)頻率相同的特點(diǎn),。在允許溫度和工作頻率范圍內(nèi)，其頻寬比為(50±10)%,，輪齒模數(shù)2.5時(shí),，氣隙特性可達(dá)3mm。
作者: 無線風(fēng)箏 時(shí)間: 2005-11-14 19:43
標(biāo)題: Re: 汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的傳感器介紹
傳感器是現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)得神經(jīng)系統(tǒng)
- L4 {3 t; E! ], t1 g/ @真的很重要
! t/ H& c% m' r4 t3 Y! W謝謝豬豬得共享
7 Y2 v( W' T& \& A3 q; b7 T7 x如果有什么好的知識(shí)歡迎發(fā)貼,！
作者: 豬豬 時(shí)間: 2005-11-14 20:05
標(biāo)題: Re: 汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的傳感器介紹
謝謝風(fēng)箏無線,，希望和你多交流哦，呵呵
作者: 無線風(fēng)箏 時(shí)間: 2005-11-18 12:49
標(biāo)題: Re: 汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的傳感器介紹
不敢不敢
0 D+ y0 W* X" B" A: K3 `2 e對(duì)于傳感器我了解甚少啊
作者: xxuerou 時(shí)間: 2009-2-16 19:02
學(xué)習(xí)一下,，謝謝樓主,！
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