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車(chē)用傳感器現狀及未來(lái)展望

車(chē)用傳感器是汽車(chē)計算機系統的輸入裝置,它把汽車(chē)運行中各種工況信息,如車(chē)速、各種介質(zhì)的溫度、發(fā)動(dòng)機運轉工況等,轉化成電訊號輸給計算機,以便發(fā)動(dòng)機處于zui佳工作狀態(tài)。車(chē)用傳感器很多,判斷傳感器出現的故障時(shí),不應只考慮傳感器本身,而應考慮出現故障的整個(gè)電路。因此,在查找故障時(shí),除了檢查傳感器之外,還要檢查線(xiàn)束、插接件以及傳感器與電控單元之間的有關(guān)電路。

現代汽車(chē)技術(shù)發(fā)展特征之一就是越來(lái)越多的部件采用電子控制。根據傳感器的作用,可以分類(lèi)為溫度傳感器、壓力傳感器、流量傳感器、位置傳感器、氣體濃度傳感器、速度傳感器、光亮度傳感器、干濕度傳感器、距離傳感器等功能的傳感器,它們各司其職,一旦某個(gè)傳感器失靈,對應的裝置工作就會(huì )不正常甚至不工作。因此,傳感器在汽車(chē)上的作用是很重要的。汽車(chē)傳感器作為控制系統的信息源,是汽車(chē)電子控制系統的關(guān)鍵部件,也是汽車(chē)領(lǐng)域研究的核心內容之一。汽車(chē)傳感器對溫度、壓力、位置、轉速、加速度和振動(dòng)等各種信息進(jìn)行實(shí)時(shí)、準確的測量和控制。衡量現代高 級轎車(chē)控制系統水平的關(guān)鍵就在于其傳感器的數量和水平。當前,一輛國內普通家用轎車(chē)上大約安裝了近百個(gè)傳感器,而豪華轎車(chē)上的傳感器數量多達200只。

近年來(lái)從半導體技術(shù)發(fā)展而來(lái)的微電子機械系統(MEMS)技術(shù)日漸成熟,利用這一技術(shù)可以制作各種能敏感和檢測力學(xué)量、磁學(xué)量、熱學(xué)量、化學(xué)量和生物量的微型傳感器,這些傳感器的體積和能耗小,可實(shí)現許多全新的功能,便于大批量和高精度生產(chǎn),單件成本低,易構成大規模和多功能陣列,非常適合在汽車(chē)上應用。微型傳感器的大規模應用將不僅 限于發(fā)動(dòng)機燃燒控制和安 全氣囊,在未來(lái)5~7年內,包括發(fā)動(dòng)機運行管理、廢氣與空氣質(zhì)量控制、ABS、車(chē)輛動(dòng)力的控制、自適應導航、車(chē)輛行駛安 全系統在內的應用,將為MEMS技術(shù)提供廣闊的市場(chǎng)。

自20世紀80年代以來(lái),國內汽車(chē)儀表行業(yè)引進(jìn)國外的先進(jìn)技術(shù)及與之相配套的傳感器生產(chǎn)技術(shù),基本滿(mǎn)足了國內小批量、低水平車(chē)型的配套需求。由于起步較晚,還沒(méi)有形成系列化、配套化,尚未形成獨立的產(chǎn)業(yè),仍然依附于汽車(chē)儀表企業(yè)。

眾多轎車(chē)、輕型車(chē)及部分載貨車(chē)中采用新的電子產(chǎn)品,需要大批量、高水平的汽車(chē)傳感器,但國內現有zui高水平的汽車(chē)傳感器產(chǎn)品比國外同類(lèi)產(chǎn)品落后10多年,每年要進(jìn)口50萬(wàn)套以上的高性能汽車(chē)傳感器。例如壓力傳感器。

壓力傳感器主要用于檢測氣缸負壓、大氣壓、渦輪發(fā)動(dòng)機的升壓比、氣缸內壓、油壓等。吸氣負壓式傳感器主要用于吸氣壓、負壓、油壓檢測。汽車(chē)用壓力傳感器應用較多的有電容式、壓阻式、差動(dòng)變壓器式(LVDT)、表面彈性波式(SAW)。

電容式壓力傳感器主要用于檢測負壓、液壓、氣壓,測量范圍20~100kPa,具有輸入能量高,動(dòng)態(tài)響應特性好、環(huán)境適應性好等特點(diǎn);壓阻式壓力傳感器受溫度影響較大,需要另設溫度補償電路,但適應于大量生產(chǎn);LVDT式壓力傳感器有較大的輸出,易于數字輸出,但抗干擾性差;SAW式壓力傳感器具有體積小、質(zhì)量輕、功耗低、可靠性高、靈敏度高、分辨率高、數字輸出等特點(diǎn),用于汽車(chē)吸氣閥壓力檢測,能在高溫下穩定地工作,是一種較為理想的傳感器。

許多傳感器廠(chǎng)家為了增強產(chǎn)品的競爭力,采用與國外同行業(yè)進(jìn)行合資經(jīng)營(yíng)的方式,消化吸收國外先進(jìn)的傳感器技術(shù),使產(chǎn)品升級換代,從而逐步發(fā)展壯大,有的已成為幾大“電噴”系統廠(chǎng)家的下游供應商。但絕大多數企業(yè)還只是配套生產(chǎn)其它車(chē)用傳感器,處于利潤少、產(chǎn)品單一、產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)水平低下的狀況。

伴隨著(zhù)國內汽車(chē)產(chǎn)量的迅速增長(cháng),今后幾年國內汽車(chē)工業(yè)對傳感器及其配套變速器和儀表的需求亦將大大增加,實(shí)現汽車(chē)傳感器國產(chǎn)化勢在必行。為適應這一形勢,應重點(diǎn)開(kāi)發(fā)新型壓力、溫度、流量、位移等傳感器,盡快為汽車(chē)工業(yè)解決電噴系統、空調排污系統和自動(dòng)駕駛系統所需的傳感器是十分迫切的任務(wù)。汽車(chē)傳感器對整車(chē)廠(chǎng)而言,是二級配套產(chǎn)品,必須以系統形式進(jìn)入整車(chē)廠(chǎng)配套。一 級系統配套商的實(shí)力關(guān)系到主機廠(chǎng)的品牌,所以必須建立系統平臺,以系統帶動(dòng)傳感器的發(fā)展。 未來(lái)的汽車(chē)傳感器技術(shù)的發(fā)展趨勢是微型化、多功能化、集成化和智能化。

傳感器產(chǎn)業(yè)將進(jìn)一步向著(zhù)生產(chǎn)規?;?、專(zhuān)業(yè)化和自動(dòng)化方向發(fā)展。工業(yè)化大生產(chǎn)的平面工藝技術(shù)將是促進(jìn)傳感器價(jià)格大幅度降低的主要動(dòng)力。而傳感器制造的后工序一一封裝工藝和測試標定(兩者的費用約占產(chǎn)品總成本的50%以上)的自動(dòng)化,將成為關(guān)鍵生產(chǎn)工藝予以突破。

傳感器產(chǎn)業(yè)的企業(yè)結構仍將呈現“大、中、小并舉”,“集團化、專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)共存”的格局,集團化的大公司將越來(lái)越顯示出它的壟斷作用,而專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)的中、小企業(yè)因其能適應市場(chǎng)小批量產(chǎn)品的需求,仍有其生存、發(fā)展的空間和機遇。

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