传感器在汽车中的应用研究

孟 群

（山东工商学院 信息与电子工程学院，山东 烟台 264005）

1 引言

国家标准GB7665-87对传感器下的定义是：“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。车用传感器是汽车计算机系统的输入装置，车用传感器很多，判断传感器出现的故障时，不应只考虑传感器本身，而应考虑出现故障的整个电路。因此，在查找故障时，除了检查传感器之外，还要检查线束、插接件以及传感器与电控单元之间的有关电路。目前，一辆普通家用轿车上大约安装几十到近百只传感器，而豪华轿车上的传感器数量可多达二百余只。据报道，2000年汽车传感器的市场为61.7亿美元（9.04亿件产品），到2005年将达到84.5亿美元（12.68亿件），增长率为6.5（按美元计）和7.0（按产品件数计）。

2 汽车传感器的应用分类

汽车传感器在汽车上主要用于发动机控制系统、底盘控制系统、车身控制系统和导航系统中，大大提高了汽车电子化的程度，增加了汽车驾驶的安全系数。

2.1 发动机控制系统用传感器

发动机控制系统用传感器是整个汽车传感器的核心，种类很多，包括温度传感器、压力传感器、位置和转速传感器、流量传感器、气体浓度传感器和爆震传感器等。这些传感器向发动机的电子控制单元（ECU）提供发动机的工作状况信息，供ECU对发动机工作状况进行精确控制，以提高发动机的动力性、降低油耗、减少废气排放和进行故障检测。由于发动机工作在高温（发动机表面温度可达150℃、排气歧管可达650℃）、振动（加速度30g）、冲击（加速度50g）、潮湿（100RH，-40℃～120℃）以及蒸汽、盐雾、腐蚀和油泥污染的恶劣环境中，因此发动机控制系统用传感器耐恶劣环境的技术指标要比一般工业用传感器高1～2个数量级，其中最关键的是测量精度和可靠性。否则，由传感器带来的测量误差将最终导致发动机控制系统难以正常工作或产生故障。

2.2 电控汽油喷射（电喷EFI）

电控汽油喷射系统根据空气流量计传感器或进气压力传感器、发动机转速传感器、节气门位置传感器、凸轮轴位置传感器、进气温度传感器、冷却液温度传感器。养传感器等信息计算喷油量。该系统能使发动机在各种工况下实现空气与然油匹配最佳，提高效率。在一定条件下，电脑可根据养传感器输出的含氧浓度信号修正燃油供给量，使混合气浓度保持在理想状态。

2.3 电控点火装置（ESA）

发动机运转时，电脑根据空气流量计传感器或进气压力传感器，发动机转速传感器、凸轮轴位置传感器、温度传感器等信号，使发动机在最佳点火提前角工况下工作，输出最大功率和扭矩，将油耗和排放降到最低限度。该系统可通过暴雪传感器进行反馈控制，起点火时刻的控制精度比无反馈控制时高，但排气净化差。

2.4 废气再循环系统（EGR）

该系统能根据发动机转速传感器、空气流量计传感器或进气压力传感器、温度传感器等信息，适时调节废弃循环率，以减少排气中的氮氧化合物。它是一种使排气净化的有效手段。

2.5 怠速控制（ISC）

该系统能根据发动机水温传感器、转速传感器及其他有关参数，如启动信号。空调开关信号。动力转向开关信号等，由ECU控制，使发动机的怠速处于最佳状态。

2.6 温度传感器

温度传感器主要用于检测发动机温度、吸入气体温度、冷却水温度、燃油温度以及催化温度等。温度用传感器有线绕电阻式、热敏电阻式和热偶电阻式三种主要类型。三种类型传感器各有特点，其应用场合也略有区别。线绕电阻式温度传感器的精度高，但响应特性差；热敏电阻式温度传感器灵敏度高，响应特性较好，但线性差，适应温度较低；热偶电阻式温度传感器的精度高，测量温度范围宽，但需要配合放大器和冷端处理一起使用。

此外还有压力传感器，流量传感器，位置和转速传感器，气体浓度传感器，爆震传感器等等。

3 汽车传感器的发展趋势

由于汽车传感器在汽车电子控制系统中的重要作用和快速增长的市场需求，世界各国对其理论研究、新材料应用和新产品开发都都非常重视。未来的汽车用传感器技术，总的发展趋势是微型化、多功能化、集成化和智能化。

总之，随着电子技术的发展和汽车电子控制系统应用的日益广泛，汽车传感器市场需求将保持高速增长，微型化、多功能化、集成化和智能化的传感器将逐步取代传统的传感器，成为汽车传感器的主流。