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,轉化為電信號輸入行車電腦,電腦根據(jù)程序規(guī)則讀取并決定下一步的動作。傳感器在很大程度上決定了車輛能否正常工作,本期內容就來盤點一下汽車上的傳感器。
什么是汽車傳感器?
傳感器是一種信號轉換裝置,傳感器一般由敏感元件、轉換元件和其它輔助元件組成,它將非電信號轉換為電信號,主要作用是向ECU提供汽車運行的各種工況信息,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)動機,而到了新能源時代,底盤、車身、電氣、智駕系統(tǒng),傳感器可以說已經(jīng)遍布車身各個角落。傳感器根據(jù)種類不同,具備多種分類:
按能量關系不同,傳感器可分為主動型傳感器和被動型傳感器兩類。汽車上使用的傳感器大多數(shù)屬被動型傳感器,這種傳感器需要外加輸入電源才能產(chǎn)生電信號。
按信號轉換關系的不同,可分為由一種非電量轉換成另一種非電量的傳感器和非電量轉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,一般安裝在進氣管上,專門監(jiān)測發(fā)動機進氣量的傳感器,通過將進氣量信息輸入ECU,從而確定噴油量和點火時間。
若空氣流量傳感器損壞或線路虛接,會造成發(fā)動機進氣量測量不準,混合氣可能過濃或過稀,導致噴油量不正確,進而導致發(fā)動機運轉不正常。
根據(jù)進氣量檢測方式的不同,測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。如服務于駕駛室和空調系統(tǒng)的車外溫度傳感器和車內溫度傳感器;水溫/油溫傳感器;進氣/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,影響散熱風扇啟動,造成發(fā)動機水溫過高或者過低,影響燃油經(jīng)濟性,嚴重的導致高溫,可能導致早期磨損。此外還影響電控系統(tǒng)的噴油量,影響燃燒性能。
進氣/排氣溫度傳感器失效,有可能導致發(fā)動機混合氣過稀,油耗過高,尾氣冒黑煙等癥狀,催化轉換器可能過熱損壞,調整發(fā)動機時序和燃油比,甚至導致催化器損壞。
環(huán)境溫度傳感器失效,空調系統(tǒng)無法判斷當前車內/外溫度,可能導致出風溫度異常。
壓力傳感器
這類傳感器常見于進氣歧管壓力傳感器、油壓(機油、燃油)傳感器、空調高低壓開關、增壓傳感器等。
常見的壓力傳感器有半導體式壓力傳感器、真空膜盒式壓力傳感器、應變片式壓力傳感器及膜片彈簧式壓力傳感器。
進氣歧管壓力傳感器失效,可能導致發(fā)動機點火困難、怠速抖動、加速無力等故障。
機油壓力傳感器失效,可能導致發(fā)動機潤滑失效;燃油壓力不足,可能影響點火系統(tǒng)工作,涉及動力和排放問題。
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定發(fā)動機燃燒后的排氣中氧是否過剩的信息,即氧氣含量,并把氧氣含量轉換成電壓信號傳遞到發(fā)動機計算機,使發(fā)動機能夠實現(xiàn)以過量空氣因數(shù)為目標的閉環(huán)控制;確保三元催化轉化器對排氣中的碳氫化合物(HC)、一氧化碳(CO)和氮氧化合物(NOX)三種污染物都有最大的轉化效率,最大程度地進行排放污染物的轉化和凈化。
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,會導致發(fā)動機性能不良,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曲軸的位置與轉角及發(fā)動機的轉速,從而對電控汽車燃油噴射系統(tǒng)的點火時刻和噴油正時進行控制。
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。當曲軸位置傳感器發(fā)生故障后,會出現(xiàn)發(fā)動機不能啟動,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)動機電控燃油噴射系統(tǒng)和電控自動變速器系統(tǒng),監(jiān)測節(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)氣門開度不準確,會導致發(fā)動機反應遲鈍、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的,油位傳感器實際上是一個滑動電阻,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化為電壓的大小來檢測汽油量。玻璃水箱液位傳感器也有浮子,連接在一個軸上,通過浮子的位置觸發(fā)觸點開關實現(xiàn)檢測液位,這個傳感器位置多位于玻璃水箱的底部,只有低于某一界限時才觸發(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,電容電極間電介質發(fā)生變化,進而引起電容的變化,電容的變化導致振蕩周期發(fā)生變化,因此通過計算振動頻率,從而計算出液面位置高度。
方向盤轉角傳感器
顧名思義,指監(jiān)測方向盤角度的傳感器。根據(jù)此傳感器信號,車載電腦判斷車輛的行駛方向,同時ECU根據(jù)橫擺率傳感器和橫向加速度傳感器的信號判斷車輛實際行駛方向。如果車輛實際行駛方向與駕駛人的意圖一致,則ESP系統(tǒng)不工作,如果車輛發(fā)生跑偏或甩尾,車輛實際行駛方向與駕駛人意圖不符時,則ESP系統(tǒng)介入工作。此外,ESP也依據(jù)輪速傳感器進行工作。
超聲波雷達
超聲波雷達也是一種位置傳感器,用于探測車輛與障礙物之間距離。超聲波雷達利用超聲波的發(fā)射和接收原理進行距離測定的傳感器。超聲波雷達失效后,依據(jù)雷達測距的自動泊車功能將無法使用,同時雷達報警功能也將失效。
輪速傳感器
輪速傳感器是用來測量汽車車輪轉速的傳感器。汽車動態(tài)控制系統(tǒng)(VDC)、汽車電子穩(wěn)定程序(ESP)、防抱死制動系統(tǒng)(ABS)、自動變速器的控制系統(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。
轉向盤角度傳感器
是用來檢測方向盤的轉動角度和轉向方向的一種裝置。方向盤左轉或右轉都會被轉向角傳感器檢測到,從而使汽車電控單元發(fā)出正確的轉向指令。而方向盤的轉動角度是為汽車實現(xiàn)轉向幅度提供依據(jù),使汽車按照駕駛員的轉向意圖行駛。在汽車的車身穩(wěn)定控制系統(tǒng)中和電動助力轉向系統(tǒng)中,轉向盤角度傳感器是很重要的信號。
光線傳感器
這個傳感器和手機上的亮度傳感器一樣,利用光電效應,把陽光照射量的變化轉換為電流值的變化,用來調整車機屏幕亮度。
雨量傳感器
雨量傳感器是自動雨刮用來控制雨刷器的擺動速度的。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、制動片磨損位置傳感器、轉矩傳感器等等??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,激光雷達和毫米波雷達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部的工作狀態(tài)和環(huán)境,從而讓車輛更好工作。(朋月)