日常開車,許多信息都在儀表盤顯示,它們來自傳感器的監(jiān)測(cè),轉(zhuǎn)化為電信號(hào)輸入行車電腦,電腦根據(jù)程序規(guī)則讀取并決定下一步的動(dòng)作。傳感器在很大程度上決定了車輛能否正常工作,本期內(nèi)容就來盤點(diǎn)一下汽車上的傳感器。
什么是汽車傳感器?
傳感器是一種信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置,傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和其它輔助元件組成,它將非電信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào),主要作用是向ECU提供汽車運(yùn)行的各種工況信息,為行車電腦提供決策依據(jù)。早年間汽車傳感器主要位于發(fā)動(dòng)機(jī),而到了新能源時(shí)代,底盤、車身、電氣、智駕系統(tǒng),傳感器可以說已經(jīng)遍布車身各個(gè)角落。傳感器根據(jù)種類不同,具備多種分類:
按能量關(guān)系不同,傳感器可分為主動(dòng)型傳感器和被動(dòng)型傳感器兩類。汽車上使用的傳感器大多數(shù)屬被動(dòng)型傳感器,這種傳感器需要外加輸入電源才能產(chǎn)生電信號(hào)。
按信號(hào)轉(zhuǎn)換關(guān)系的不同,可分為由一種非電量轉(zhuǎn)換成另一種非電量的傳感器和非電量轉(zhuǎn)換為電量的傳感器兩種。如彈性敏感元件、熱電偶溫度傳感器、壓電式加速度傳感器等。
按工作原理的不同,可分為電阻式、電容式、電感式、光電式、光敏式、壓電式、等多種形式。此外,還有根據(jù)信號(hào)輸出分類、使用功能分類等。
空氣流量傳感器
空氣流量傳感器又稱空氣流量計(jì),一般安裝在進(jìn)氣管上,專門監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量的傳感器,通過將進(jìn)氣量信息輸入ECU,從而確定噴油量和點(diǎn)火時(shí)間。
若空氣流量傳感器損壞或線路虛接,會(huì)造成發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量測(cè)量不準(zhǔn),混合氣可能過濃或過稀,導(dǎo)致噴油量不正確,進(jìn)而導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)不正常。
根據(jù)進(jìn)氣量檢測(cè)方式的不同,測(cè)量空氣流量的方法分為兩種:壓力型和空氣流量型。
溫度傳感器
溫度傳感器廣泛存在于各類汽車。如服務(wù)于駕駛室和空調(diào)系統(tǒng)的車外溫度傳感器和車內(nèi)溫度傳感器;水溫/油溫傳感器;進(jìn)氣/排氣溫度傳感器;電池/電芯溫度傳感器等。常用的溫度傳感器有熱電阻式、熱電偶式、熱敏鐵氧體式等。
水溫/油溫傳感器失效,影響散熱風(fēng)扇啟動(dòng),造成發(fā)動(dòng)機(jī)水溫過高或者過低,影響燃油經(jīng)濟(jì)性,嚴(yán)重的導(dǎo)致高溫,可能導(dǎo)致早期磨損。此外還影響電控系統(tǒng)的噴油量,影響燃燒性能。
進(jìn)氣/排氣溫度傳感器失效,有可能導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)混合氣過稀,油耗過高,尾氣冒黑煙等癥狀,催化轉(zhuǎn)換器可能過熱損壞,調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)序和燃油比,甚至導(dǎo)致催化器損壞。
環(huán)境溫度傳感器失效,空調(diào)系統(tǒng)無法判斷當(dāng)前車內(nèi)/外溫度,可能導(dǎo)致出風(fēng)溫度異常。
壓力傳感器
這類傳感器常見于進(jìn)氣歧管壓力傳感器、油壓(機(jī)油、燃油)傳感器、空調(diào)高低壓開關(guān)、增壓傳感器等。
常見的壓力傳感器有半導(dǎo)體式壓力傳感器、真空膜盒式壓力傳感器、應(yīng)變片式壓力傳感器及膜片彈簧式壓力傳感器。
進(jìn)氣歧管壓力傳感器失效,可能導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火困難、怠速抖動(dòng)、加速無力等故障。
機(jī)油壓力傳感器失效,可能導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑失效;燃油壓力不足,可能影響點(diǎn)火系統(tǒng)工作,涉及動(dòng)力和排放問題。
輪胎壓力傳感器失效,胎壓過高,車輛舒適性下降,胎壓過低,車輛耗油量增加,輪胎壽命縮短,輪胎容易生熱,影響車輛安全性。
氧傳感器
氧傳感器傳感器的作用是測(cè)定發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒后的排氣中氧是否過剩的信息,即氧氣含量,并把氧氣含量轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)傳遞到發(fā)動(dòng)機(jī)計(jì)算機(jī),使發(fā)動(dòng)機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)以過量空氣因數(shù)為目標(biāo)的閉環(huán)控制;確保三元催化轉(zhuǎn)化器對(duì)排氣中的碳?xì)浠衔铮℉C)、一氧化碳(CO)和氮氧化合物(NOX)三種污染物都有最大的轉(zhuǎn)化效率,最大程度地進(jìn)行排放污染物的轉(zhuǎn)化和凈化。
氧傳感器主要有二氧化鈦(TiO2)式和二氧化鋯(ZrO2)式寬量程氧傳感器。如果氧傳感器發(fā)生故障,會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)性能不良,怠速不穩(wěn),排放值不正常,油耗加大等故障。
位置/角度傳感器
這類傳感器主要是曲軸位置傳感器、節(jié)氣門開度傳感器、車身高度傳感器、液位傳感器等。
曲軸位置傳感器
曲軸位置傳感器是為了檢測(cè)曲軸的位置與轉(zhuǎn)角及發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速,從而對(duì)電控汽車燃油噴射系統(tǒng)的點(diǎn)火時(shí)刻和噴油正時(shí)進(jìn)行控制。
常用的曲軸位置傳感器有磁脈沖式曲軸位置傳感器、光電式曲軸位置傳感器和霍爾式曲軸位置傳感器。當(dāng)曲軸位置傳感器發(fā)生故障后,會(huì)出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)不能啟動(dòng),加速不良,怠速不穩(wěn),間歇性熄火等故障現(xiàn)象。此外還有凸輪軸位置傳感器,原理和作用都類似。
節(jié)氣門傳感器
節(jié)氣門傳感器一般位于節(jié)氣門上,用于發(fā)動(dòng)機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)和電控自動(dòng)變速器系統(tǒng),監(jiān)測(cè)節(jié)氣門開度的大小。節(jié)氣門傳感器常見的類型有電阻式和線性霍爾式。
節(jié)氣門傳感器失靈后,節(jié)氣門開度不準(zhǔn)確,會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)反應(yīng)遲鈍、加速困難,怠速不穩(wěn)甚至熄火等情況。
玻璃水箱/油箱/機(jī)油液位傳感器
這類液位傳感器大多利用浮子在汽油中的位置檢測(cè)的,油位傳感器實(shí)際上是一個(gè)滑動(dòng)電阻,高液位=高位置,低液位=地位置,不同位置的電阻不一樣,電腦把電阻的大小轉(zhuǎn)化為電壓的大小來檢測(cè)汽油量。玻璃水箱液位傳感器也有浮子,連接在一個(gè)軸上,通過浮子的位置觸發(fā)觸點(diǎn)開關(guān)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)液位,這個(gè)傳感器位置多位于玻璃水箱的底部,只有低于某一界限時(shí)才觸發(fā)。
部分車型采用電容式液位傳感器,隨著燃油或冷卻液液面高度發(fā)生變化,電容電極間電介質(zhì)發(fā)生變化,進(jìn)而引起電容的變化,電容的變化導(dǎo)致振蕩周期發(fā)生變化,因此通過計(jì)算振動(dòng)頻率,從而計(jì)算出液面位置高度。
方向盤轉(zhuǎn)角傳感器
顧名思義,指監(jiān)測(cè)方向盤角度的傳感器。根據(jù)此傳感器信號(hào),車載電腦判斷車輛的行駛方向,同時(shí)ECU根據(jù)橫擺率傳感器和橫向加速度傳感器的信號(hào)判斷車輛實(shí)際行駛方向。如果車輛實(shí)際行駛方向與駕駛?cè)说囊鈭D一致,則ESP系統(tǒng)不工作,如果車輛發(fā)生跑偏或甩尾,車輛實(shí)際行駛方向與駕駛?cè)艘鈭D不符時(shí),則ESP系統(tǒng)介入工作。此外,ESP也依據(jù)輪速傳感器進(jìn)行工作。
超聲波雷達(dá)
超聲波雷達(dá)也是一種位置傳感器,用于探測(cè)車輛與障礙物之間距離。超聲波雷達(dá)利用超聲波的發(fā)射和接收原理進(jìn)行距離測(cè)定的傳感器。超聲波雷達(dá)失效后,依據(jù)雷達(dá)測(cè)距的自動(dòng)泊車功能將無法使用,同時(shí)雷達(dá)報(bào)警功能也將失效。
輪速傳感器
輪速傳感器是用來測(cè)量汽車車輪轉(zhuǎn)速的傳感器。汽車動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)(VDC)、汽車電子穩(wěn)定程序(ESP)、防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(ABS)、自動(dòng)變速器的控制系統(tǒng)等都需要輪速信息。常見的輪速傳感器主要有:磁電式輪速傳感器、霍爾式輪速傳感器。
轉(zhuǎn)向盤角度傳感器
是用來檢測(cè)方向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)角度和轉(zhuǎn)向方向的一種裝置。方向盤左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)都會(huì)被轉(zhuǎn)向角傳感器檢測(cè)到,從而使汽車電控單元發(fā)出正確的轉(zhuǎn)向指令。而方向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)角度是為汽車實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向幅度提供依據(jù),使汽車按照駕駛員的轉(zhuǎn)向意圖行駛。在汽車的車身穩(wěn)定控制系統(tǒng)中和電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中,轉(zhuǎn)向盤角度傳感器是很重要的信號(hào)。
光線傳感器
這個(gè)傳感器和手機(jī)上的亮度傳感器一樣,利用光電效應(yīng),把陽光照射量的變化轉(zhuǎn)換為電流值的變化,用來調(diào)整車機(jī)屏幕亮度。
雨量傳感器
雨量傳感器是自動(dòng)雨刮用來控制雨刷器的擺動(dòng)速度的。主要有壓電振子雨量傳感器、電容式雨量傳感器、熱電偶式雨量傳感器、紅外反射式雨量傳感器和基于圖像的雨量傳感器。
除此以外,車輛上還有爆震傳感器、碰撞傳感器、制動(dòng)片磨損位置傳感器、轉(zhuǎn)矩傳感器等等??梢哉f車輛越智能,其配備的傳感器就越多,在許多新能源汽車上所配備的ADAS攝像頭,激光雷達(dá)和毫米波雷達(dá)都屬于傳感器的類別。通過這些傳感器,車輛可以感知外界內(nèi)部的工作狀態(tài)和環(huán)境,從而讓車輛更好工作。(朋月)