日常开车时,许多车辆信息都会显示在驾驶员前方的仪表盘里,如开启的示廓灯、车辆的油量、水温、时速等等,这些信息都是由许许多多的传感器来监测,并转化为电信号输入行车电脑,电脑根据事先写好的程序和规则读取并决定下一步的动作,以及是否显示给终端。传感器在很大程度上决定了车辆能否正常工作,本期内容就来盘点一下汽车上的传感器。
什么是汽车传感器?
传感器是一种信号转换装置,传感器一般由敏感元件、转换元件和其它辅助元件组成,它将非电信号转换为电信号,主要作用是向ECU提供汽车运行的各种工况信息,为行车电脑提供决策依据。早年间汽车传感器主要位于发动机,而到了新能源时代,底盘、车身、电气、智驾系统,传感器可以说已经遍布车身各个角落。传感器根据种类不同,具备多种分类:
按能量关系
能量关系不同,传感器可分为主动型传感器和被动型传感器两类。汽车上使用的传感器大多数属被动型传感器,这种传感器需要外加输入电源才能产生电信号。
按信号转化关系
按信号转换关系的不同,可分为由一种非电量转换成另一种非电量的传感器和非电量转换为电量的传感器两种。如弹性敏感元件、热电偶温度传感器、压电式加速度传感器等。
按工作原理分类
按工作原理的不同,可分为电阻式、电容式、电感式、光电式、光敏式、压电式、等多种形式。此外,还有根据信号输出分类、使用功能分类等。
空气流量传感器
空气流量传感器又称空气流量计,一般安装在进气管上,专门监测发动机进气量的传感器,通过将进气量信息输入ECU,从而确定喷油量和点火时间。
若空气流量传感器损坏或线路虚接,会造成发动机进气量测量不准,混合气可能过浓或过稀,导致喷油量不正确,进而导致发动机运转不正常。
根据进气量检测方式的不同,测量空气流量的方法分为两种:压力型和空气流量型。
温度传感器
温度传感器广泛存在于各类汽车。如服务于驾驶室和空调系统的车外温度传感器和车内温度传感器;水温/油温传感器;进气/排气温度传感器;电池/电芯温度传感器等。常用的温度传感器有热电阻式、热电偶式、热敏铁氧体式等。
水温/油温传感器失效,影响散热风扇启动,造成发动机水温过高或者过低,影响燃油经济性,严重的导致高温,可能导致早期磨损。此外还影响电控系统的喷油量,影响燃烧性能。
进气/排气温度传感器失效,有可能导致发动机混合气过稀,油耗过高,尾气冒黑烟等症状,催化转换器可能过热损坏,调整发动机时序和燃油比,甚至导致催化器损坏。
环境温度传感器失效,空调系统无法判断当前车内/外温度,可能导致出风温度异常。
压力传感器
这类传感器常见于进气歧管压力传感器、油压(机油、燃油)传感器、空调高低压开关、增压传感器等。
常见的压力传感器有半导体式压力传感器、真空膜盒式压力传感器、应变片式压力传感器及膜片弹簧式压力传感器。
进气歧管压力传感器失效,可能导致发动机点火困难、怠速抖动、加速无力等故障。
机油压力传感器失效,可能导致发动机润滑失效;燃油压力不足,可能影响点火系统工作,涉及动力和排放问题。
轮胎压力传感器失效,胎压过高,车辆舒适性下降,胎压过低,车辆耗油量增加,轮胎寿命缩短,轮胎容易生热,影响车辆安全性。
氧传感器
氧传感器传感器的作用是测定发动机燃烧后的排气中氧是否过剩的信息,即氧气含量,并把氧气含量转换成电压信号传递到发动机计算机,使发动机能够实现以过量空气因数为目标的闭环控制;确保三元催化转化器对排气中的碳氢化合物(HC)、一氧化碳(CO)和氮氧化合物(NOX)三种污染物都有最大的转化效率,最大程度地进行排放污染物的转化和净化。
氧传感器主要有二氧化钛(TiO2)式和二氧化锆(ZrO2)式宽量程氧传感器。如果氧传感器发生故障,会导致发动机性能不良,怠速不稳,排放值不正常,油耗加大等故障。
位置/角度传感器
这类传感器主要是曲轴位置传感器、节气门开度传感器、车身高度传感器、液位传感器等。
曲轴位置传感器
曲轴位置传感器是为了检测曲轴的位置与转角及发动机的转速,从而对电控汽车燃油喷射系统的点火时刻和喷油正时进行控制。
常用的曲轴位置传感器有磁脉冲式曲轴位置传感器、光电式曲轴位置传感器和霍尔式曲轴位置传感器。当曲轴位置传感器发生故障后,会出现发动机不能启动,加速不良,怠速不稳,间歇性熄火等故障现象。此外还有凸轮轴位置传感器,原理和作用都类似。
节气门传感器
节气门传感器一般位于节气门上,用于发动机电控燃油喷射系统和电控自动变速器系统,监测节气门开度的大小。节气门传感器常见的类型有电阻式和线性霍尔式。
节气门传感器失灵后,节气门开度不准确,会导致发动机反应迟钝、加速困难,怠速不稳甚至熄火等情况。
玻璃水箱/油箱/机油液位传感器
这类液位传感器大多利用浮子在汽油中的位置检测的,油位传感器实际上是一个滑动电阻,高液位=高位置,低液位=地位置,不同位置的电阻不一样,电脑把电阻的大小转化为电压的大小来检测汽油量。玻璃水箱液位传感器也有浮子,连接在一个轴上,通过浮子的位置触发触点开关实现检测液位,这个传感器位置多位于玻璃水箱的底部,只有低于某一界限时才触发。
部分车型采用电容式液位传感器,随着燃油或冷却液液面高度发生变化,电容电极间电介质发生变化,进而引起电容的变化,电容的变化导致振荡周期发生变化,因此通过计算振动频率,从而计算出液面位置高度。
方向盘转角传感器
顾名思义,指监测方向盘角度的传感器。根据此传感器信号,车载电脑判断车辆的行驶方向,同时ECU根据横摆率传感器和横向加速度传感器的信号判断车辆实际行驶方向。如果车辆实际行驶方向与驾驶人的意图一致,则ESP系统不工作,如果车辆发生跑偏或甩尾,车辆实际行驶方向与驾驶人意图不符时,则ESP系统介入工作。此外,ESP也依据轮速传感器进行工作。
超声波雷达
超声波雷达也是一种位置传感器,用于探测车辆与障碍物之间距离。超声波雷达利用超声波的发射和接收原理进行距离测定的传感器。超声波雷达失效后,依据雷达测距的自动泊车功能将无法使用,同时雷达报警功能也将失效。
轮速传感器
轮速传感器是用来测量汽车车轮转速的传感器。汽车动态控制系统(VDC)、汽车电子稳定程序(ESP)、防抱死制动系统(ABS)、自动变速器的控制系统等都需要轮速信息。常见的轮速传感器主要有:磁电式轮速传感器、霍尔式轮速传感器。
转向盘角度传感器
是用来检测方向盘的转动角度和转向方向的一种装置。方向盘左转或右转都会被转向角传感器检测到,从而使汽车电控单元发出正确的转向指令。而方向盘的转动角度是为汽车实现转向幅度提供依据,使汽车按照驾驶员的转向意图行驶。在汽车的车身稳定控制系统中和电动助力转向系统中,转向盘角度传感器是很重要的信号。
光线传感器
这个传感器和手机上的亮度传感器一样,利用光电效应,把阳光照射量的变化转换为电流值的变化,用来调整车机屏幕亮度。
雨量传感器
雨量传感器是自动雨刮用来控制雨刷器的摆动速度的。主要有压电振子雨量传感器、电容式雨量传感器、热电偶式雨量传感器、红外反射式雨量传感器和基于图像的雨量传感器。
除此以外,车辆上还有爆震传感器、碰撞传感器、制动片磨损位置传感器、转矩传感器等等。可以说车辆越智能,其配备的传感器就越多,在许多新能源汽车上所配备的ADAS摄像头,激光雷达和毫米波雷达都属于传感器的类别。通过这些传感器,车辆可以感知外界内部的工作状态和环境,从而让车辆更好工作。(朋月)
评论(0)