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【科學領域】

傳感器在汽車發(fā)動機中的應用與發(fā)展

任其軍

（江淮汽車技術中心，安徽 合肥 230601）

摘要：隨著現(xiàn)代科學技術的不斷發(fā)展與進步，汽車智能化成為人們關注的焦點，汽車發(fā)動機傳感器的應用，是實現(xiàn)汽車智能化的關鍵因素。汽車發(fā)動機用傳感器可以有效協(xié)助人們對發(fā)動機的運行參數(shù)及時進行了解與調(diào)控，進而不斷提高發(fā)動機的應用水平。

關鍵詞：發(fā)動機；傳感器；汽車；應用；發(fā)展

作為整個汽車傳感器的核心，發(fā)動機用傳感器的種類和數(shù)量在不斷的豐富?，F(xiàn)代汽車發(fā)動機用傳感器，包括油耗傳感器、氧濃度傳感器、爆震傳感器、機油數(shù)顯傳感器等。這些傳感器的應用可以有效了解發(fā)動機的狀態(tài)，為其改進提供數(shù)據(jù)支撐。本文簡述了幾種發(fā)動機用傳感器，針對發(fā)動機傳感器應用中存在的問題，提出了未來的發(fā)展趨勢。

一、發(fā)動機用傳感器概述

1.氧濃度傳感器。自從我國提出建設環(huán)境友好型社會以來，加大了對于環(huán)境污染項目的治理力度，特別是隨著汽車數(shù)量的迅猛增長，采用三效轉化器來降低汽車發(fā)動機尾氣污染物排放。對于這些污染物主要通過催化氧化作用來實現(xiàn)，所以氧濃度傳感器的應用是必不可少的。氧濃度傳感器位于發(fā)動機排氣管的前端，通過對燃料空燃比的檢測，可以指導汽車廠商對三效催化劑以及發(fā)動機的燃燒參數(shù)進行改進，進而提高汽車的經(jīng)濟效益，降低污染物排放。

2.爆震傳感器。爆震傳感器主要用來檢測發(fā)動機的震動程度，通過調(diào)整點火提前角來保障發(fā)動機運轉安全。它主要安裝在四缸發(fā)動機的2缸和3缸之間，在一般條件下，當汽車發(fā)動機運轉后震動幅度過大，會給壓電陶瓷一個異常信號，爆震傳感器可以有效的接收與識別這種信號，及時顯示在數(shù)顯盤上。所以爆震傳感器又被人們稱為震動交流信號交換器，對于感知器件的制造一般采用抗壓能力以及信號傳輸較強的特殊材料構成。

3.機油數(shù)顯傳感器。汽車發(fā)動機之所以使用機油，主要是實現(xiàn)冷卻、潤滑發(fā)動機齒輪零件、清潔發(fā)動機內(nèi)腔以及密封的作用。隨著汽車發(fā)動機運轉時間的不斷增長，機油油溫會由于高溫氧化、發(fā)動機零件磨損、燃料蒸發(fā)腐蝕等因素而改變自身的粘度，進而造成機油的污染。機油數(shù)顯傳感器主要功能就是準確測定機油的粘度，進而有利于廠商及時了解發(fā)動機機油的使用狀態(tài)。除此之外，機油數(shù)顯傳感器還可以對于機油的消耗量進行記錄、顯示，為及時補加提供數(shù)據(jù)。

二、應用存在的問題

1.電磁干擾問題。由于所有的汽車發(fā)動機用傳感器都是由微電子電路實現(xiàn)信號交換、顯示與控制的。隨著汽車發(fā)動機傳感器使用數(shù)量和種類的增多，不但為有效設置電子電路帶來一定的挑戰(zhàn)難度，最主要的是這些微電子電路之間會產(chǎn)生相互的電磁干擾問題。汽車發(fā)動機水溫傳感器和發(fā)動機轉速傳感器因為安裝位置較近，這種電磁干擾現(xiàn)象尤為明顯。目前針對這一問題主要的解決措施，就是通過有效調(diào)節(jié)不同傳感器的開關電路，來將不同汽車發(fā)動機用傳感器的電磁干擾程度將至最低。

2.信號較弱問題。由于不同的汽車發(fā)動機用傳感器的工作電壓不同，但總體而言，為了減少傳感器電子電路的散熱量，保障傳感器集成模塊的合適的工作溫度，所采用的額定電壓較小。因此，不同的汽車發(fā)動機用傳感器工作的電信號強度較弱，信號在傳輸過程中極易受到其他因素的影響，例如車載收音機信號和電話信號等。這樣對于傳感器的正常指示是極為不利的，容易降低汽車發(fā)動機用傳感器的檢測效率和檢測質(zhì)量。

3.高溫老化問題。汽車發(fā)動機由于運轉速度快，工作溫度高，所以主要采用散熱性能和機械強度較高的合金材料組成。而汽車發(fā)動機用傳感器在材料選擇時，為了防止微電子電路出現(xiàn)短路、斷路的現(xiàn)象，信號傳感線一般采用高分子材料。然而這些高分子材料最大的缺點就是耐高溫性能差，與此同時，其自身也會隨著時間而自我老化，進而改變其力學性能和化學性能。汽車發(fā)動機用傳感器的高溫老化問題，已經(jīng)越來越不能忽視。

三、未來的發(fā)展趨勢

1.微型抗干擾。汽車的自動化發(fā)展必然會使得發(fā)動機控制系統(tǒng)越來越復雜與完善，所安裝的傳感器種類也會繼續(xù)增加，為了有效減少這些傳感器在工作時產(chǎn)生的電磁干擾，研發(fā)微型抗干擾的傳感控制系統(tǒng)必將是汽車發(fā)動機用傳感器發(fā)展的主要趨勢之一。微型抗干擾傳感器，由于其自身密集化程度高，體積小，微電子電路獨自存在，而受到大規(guī)模的使用。因此，這些微型抗干擾傳感器無論從經(jīng)濟效益角度，還是使用性能方面，終將取代現(xiàn)有的汽車發(fā)動機用抗干擾性較差的傳感器。

2.智能強控制。電子技術在不斷的優(yōu)化，汽車發(fā)動機用傳感器為了有效的解決信號較弱的問題，也將進行自我革新。未來的傳感器僅僅通過單一的弱模擬信號，肯定無法滿足發(fā)動機自動化高水平的發(fā)展要求。所以智能化、高度控制，交換信號強必將是未來的發(fā)展趨勢之一。智能強控制型傳感器，可以將目前的弱交流模擬信號轉換為信號傳輸質(zhì)量和效率更高的數(shù)字信號。通過數(shù)字控制的傳感器，無論是從汽車發(fā)動機的性能檢測方面，還是傳感控制系統(tǒng)的集成優(yōu)化方面，會顯示出極大的優(yōu)越性。

3.可靠防老化。社會的進步，除了科學技術的不斷發(fā)展與進步外，必將伴隨著材料的發(fā)展與進步。為了有效解決目前汽車發(fā)動機用傳感器材料部分的老化以及耐高溫性能差的問題，需要積極探索與應用新材料。這種材料不但可以保障傳感器電路工作安全，還可以在發(fā)動機運轉持續(xù)高溫的條件下，自身的力學性能和化學性能變化差異較小，進而表現(xiàn)出較強的可靠性和抗老化性。因此，對于這種材料的開發(fā)也會是汽車發(fā)動機用傳感器未來發(fā)展的主要趨勢之一。

四、結論

汽車的智能化離不開汽車發(fā)動機的自動化水平，而發(fā)動機的自動化水平直接受發(fā)動機用傳感器的發(fā)展水平所影響。盡管汽車發(fā)動機用傳感器在實際應用過程中出現(xiàn)了一些問題，但隨著材料與傳感技術的進步，綜合性能優(yōu)異的傳感器必將到來。

參考文獻：

[1]盛勇.傳感器在汽車發(fā)動機中的應用與發(fā)展[J]-《中國高新技術企業(yè)》-2014（10）.

[2]張建新.傳感器在汽車上的綜合應用分析[J]-《安徽電子信息職業(yè)技術學院學報》-2013（5）.

文章編號：1671-864X（2015）05-0043-01

文獻標識碼：A

中圖分類號：U464；TP212.9

作者簡介：任其軍，男（1988-06）。民族：漢。籍貫：安徽省六安市。當前職務：采購工程師。當前職稱：助理工程師。學歷：工科學士。研究方向：汽車發(fā)動機開發(fā)。