传感器在汽车发动机中的应用与发展

2015-10-13

人间 2015年13期

关键词：传感器发动机汽车

【科学领域】

传感器在汽车发动机中的应用与发展

任其军

（江淮汽车技术中心，安徽合肥 230601）

摘要：随着现代科学技术的不断发展与进步，汽车智能化成为人们关注的焦点，汽车发动机传感器的应用，是实现汽车智能化的关键因素。汽车发动机用传感器可以有效协助人们对发动机的运行参数及时进行了解与调控，进而不断提高发动机的应用水平。

关键词：发动机；传感器；汽车；应用；发展

作为整个汽车传感器的核心，发动机用传感器的种类和数量在不断的丰富。现代汽车发动机用传感器，包括油耗传感器、氧浓度传感器、爆震传感器、机油数显传感器等。这些传感器的应用可以有效了解发动机的状态，为其改进提供数据支撑。本文简述了几种发动机用传感器，针对发动机传感器应用中存在的问题，提出了未来的发展趋势。

一、发动机用传感器概述

1.氧浓度传感器。自从我国提出建设环境友好型社会以来，加大了对于环境污染项目的治理力度，特别是随着汽车数量的迅猛增长，采用三效转化器来降低汽车发动机尾气污染物排放。对于这些污染物主要通过催化氧化作用来实现，所以氧浓度传感器的应用是必不可少的。氧浓度传感器位于发动机排气管的前端，通过对燃料空燃比的检测，可以指导汽车厂商对三效催化剂以及发动机的燃烧参数进行改进，进而提高汽车的经济效益，降低污染物排放。

2.爆震传感器。爆震传感器主要用来检测发动机的震动程度，通过调整点火提前角来保障发动机运转安全。它主要安装在四缸发动机的2缸和3缸之间，在一般条件下，当汽车发动机运转后震动幅度过大，会给压电陶瓷一个异常信号，爆震传感器可以有效的接收与识别这种信号，及时显示在数显盘上。所以爆震传感器又被人们称为震动交流信号交换器，对于感知器件的制造一般采用抗压能力以及信号传输较强的特殊材料构成。

3.机油数显传感器。汽车发动机之所以使用机油，主要是实现冷却、润滑发动机齿轮零件、清洁发动机内腔以及密封的作用。随着汽车发动机运转时间的不断增长，机油油温会由于高温氧化、发动机零件磨损、燃料蒸发腐蚀等因素而改变自身的粘度，进而造成机油的污染。机油数显传感器主要功能就是准确测定机油的粘度，进而有利于厂商及时了解发动机机油的使用状态。除此之外，机油数显传感器还可以对于机油的消耗量进行记录、显示，为及时补加提供数据。

二、应用存在的问题

1.电磁干扰问题。由于所有的汽车发动机用传感器都是由微电子电路实现信号交换、显示与控制的。随着汽车发动机传感器使用数量和种类的增多，不但为有效设置电子电路带来一定的挑战难度，最主要的是这些微电子电路之间会产生相互的电磁干扰问题。汽车发动机水温传感器和发动机转速传感器因为安装位置较近，这种电磁干扰现象尤为明显。目前针对这一问题主要的解决措施，就是通过有效调节不同传感器的开关电路，来将不同汽车发动机用传感器的电磁干扰程度将至最低。

2.信号较弱问题。由于不同的汽车发动机用传感器的工作电压不同，但总体而言，为了减少传感器电子电路的散热量，保障传感器集成模块的合适的工作温度，所采用的额定电压较小。因此，不同的汽车发动机用传感器工作的电信号强度较弱，信号在传输过程中极易受到其他因素的影响，例如车载收音机信号和电话信号等。这样对于传感器的正常指示是极为不利的，容易降低汽车发动机用传感器的检测效率和检测质量。

3.高温老化问题。汽车发动机由于运转速度快，工作温度高，所以主要采用散热性能和机械强度较高的合金材料组成。而汽车发动机用传感器在材料选择时，为了防止微电子电路出现短路、断路的现象，信号传感线一般采用高分子材料。然而这些高分子材料最大的缺点就是耐高温性能差，与此同时，其自身也会随着时间而自我老化，进而改变其力学性能和化学性能。汽车发动机用传感器的高温老化问题，已经越来越不能忽视。

三、未来的发展趋势

1.微型抗干扰。汽车的自动化发展必然会使得发动机控制系统越来越复杂与完善，所安装的传感器种类也会继续增加，为了有效减少这些传感器在工作时产生的电磁干扰，研发微型抗干扰的传感控制系统必将是汽车发动机用传感器发展的主要趋势之一。微型抗干扰传感器，由于其自身密集化程度高，体积小，微电子电路独自存在，而受到大规模的使用。因此，这些微型抗干扰传感器无论从经济效益角度，还是使用性能方面，终将取代现有的汽车发动机用抗干扰性较差的传感器。

2.智能强控制。电子技术在不断的优化，汽车发动机用传感器为了有效的解决信号较弱的问题，也将进行自我革新。未来的传感器仅仅通过单一的弱模拟信号，肯定无法满足发动机自动化高水平的发展要求。所以智能化、高度控制，交换信号强必将是未来的发展趋势之一。智能强控制型传感器，可以将目前的弱交流模拟信号转换为信号传输质量和效率更高的数字信号。通过数字控制的传感器，无论是从汽车发动机的性能检测方面，还是传感控制系统的集成优化方面，会显示出极大的优越性。

3.可靠防老化。社会的进步，除了科学技术的不断发展与进步外，必将伴随着材料的发展与进步。为了有效解决目前汽车发动机用传感器材料部分的老化以及耐高温性能差的问题，需要积极探索与应用新材料。这种材料不但可以保障传感器电路工作安全，还可以在发动机运转持续高温的条件下，自身的力学性能和化学性能变化差异较小，进而表现出较强的可靠性和抗老化性。因此，对于这种材料的开发也会是汽车发动机用传感器未来发展的主要趋势之一。