传感器在汽车定速巡航系统的应用

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传感器在汽车定速巡航系统的应用
江 昆 鄂东职业技术学院 湖北黄冈 438000
随着我国汽车工业和道路交通的飞速发展,汽车驾驶的舒适度受到更多关注。

汽车定速巡航系统装置(CCS)的出现,很大程度上解决了在高速公路上长途驾驶时车速的控制问题,驾驶员不必控制汽车加速踏板,而汽车会按照系统预设速度稳定行驶,从而减轻了驾驶速度的变化,节约燃料,降低了驾驶疲劳度。

组成汽车定速巡航系统关键部件之一的传感器是稳定车速的前提,对汽车行驶速度进行监测,并反馈给系统,从而实现对车速的自动调节。

1 基本功能
汽车定速巡航系统的基本功能指的
是驾驶者的车速一般依据路况条件而定,通过点动开关将定航巡系统启动,以此来替代油门脚踏控制。

由于车速会根据坡道、路况的变化而变化,遇到这类情况供油量可自动调节,车辆会自动定速行驶。

依据驾驶操作规定,进行档位变速时踏下离合踏板或自动解除定速巡航功能时要踏下刹车踏板,使油门脚踏控制恢复,不会增加其他多余的操作动作。

若想解除汽车的定速巡航功能,可通过刹车踏板、离合踏板或是点动开关三种操作方式中的一种方式,每一种都既安全又可靠。

定速巡航器(系统)由多部分组成,其中包括中央控制器、传感器、指令开关、伺服控制器、指示显示等组成,为了实现汽车的自动定速巡航功能需要根据驾驶指令替代脚踏油门。

控制器有两个输入信号,一是驾驶员依据实际车速的反馈信号,由车速传感器检测后反馈给控制器;另一个是按照要求规定的车速指令,驾驶员直接设定。

两个输入信号之间的电平差通过控制器检测之后,再经过负反馈电路控制计算,由此一个控制信号产生可送至节气门执行器,发动机节气门开度的控制
调节就是根据节气门执行器所接收到的节气门位置传感器反馈来的信号实现的,如此车速得以保持稳定。

2 车速传感器
2.1 车速传感器的作用
车速传感器的作用是将汽车当前行驶的车速,以电信号形式送入控制器,作为实际车速反馈信号,以便实现定速行驶功能。

巡航控制ECU 的反馈信号可直接用作车速传感器给出的信号,所以没有必要为该控制系统另外设置速度传感器。

变速器输出轴上一般是用来专门安装巡航控制系统的车速传感器的,原因在于汽车在正常行驶时,变速器输出轴与实际车速之间存在正比的关系。

车速传感器有多种形式,如霍尔式、光电式、磁感应式等,通常情况下使用磁感应式传感器。

2.2 磁感应式车速传感器的结构和原理
磁感应式车速传感器由永久磁铁和电磁感应线圈组成,它安装在变速器输出轴附近的壳体上,靠近输出轴上的停车锁止齿轮或感应转子,用于检测自动变速器输出轴的转速,当输出轴转动时,停车锁止齿轮或感应转子的凸齿不断地靠近或离开车速传感器,使感应线圈内的磁通量发生变化,从而产生交流感应电压。

车速越高,输出轴的转速也越高,感应电压的脉冲频率也越大。

电控单元根据感应电压脉冲频率的大小计算出车速。

磁感应式车速传感器由于结构简单、制造成本低,受到广大汽车厂商的青睐。

但磁感应式车速传感器存在一个缺陷:发动机转速决定其信号强弱。

这就给磁感应式传感器带了一个问题:假如发动机转速低时导致磁感式传感器发出的信号弱于ECU 检测的门限值,那此时到底汽车有没有速度呢?为了解决这个问题,大部分高档轿车中都采用霍尔式车速传感器,因为霍尔式可以实现0速度传感,也就是说当发动机停转时,也能精确探测车体的速度。

3 节气门位置传感器
由于汽车技术的发展,越来越多的拉线式节气门控制方式快速的被电子式节气门控制方式多代替。

3.1 节气门位置传感器的作用
节气门位置传感器主要用于向ECU 提供节气门转角、转角速率以及发动机怠速位置信息,监控和控制发动机工作时的进气量多少,。

根据反馈信息,ECU 可以获得发动机负荷信息、工况信息(如启动、怠速、倒拖、部分负荷、全负荷)以及加速
和减速信息。

一个坏的节气门体位置传感器会引起加速滞后和怠速问题,以及驾驶性能问题和排放试验失败等。

因此,节气门位置传感器是发动机电控系统中非常重要的一个传感器。

3.2 节气门位置传感器的构造及工作原理
节气门位置传感器完全可以等同于一个可变电位器,通过中心滑臂的上下移动而使输出信号电压的幅度发生变化。

节气门位置传感器是一个三线传感器。

其中一线从电脑的传感器电源引来的5V 电压对传感器电阻材料供电,另一线连接电阻材料的另一端为传感器提供接地。

第三根线连至传感器的可动触点,提供信号输出至电脑,电阻材料上每点的电压,由可动触点探测,并与节气门角度成正比。

ECU 通过监测节气门位置传感器输出端信号的电压,在计算机内部通过对比电路,得出节气门的开度信号(ECU 内部并不直接接收电压信号,而是检测输出输入信号比值,这样可以防止由于电压波动所导致的信号波动问题),从而去计算发动机负荷,点火时间,排气再循环控制,怠速控制和变速器换挡点等其他参数。

4 摇臂位置传感器
是监测节气门开度位置的电信号,目前应用较多的是滑线电位计式。

当节气门控制摇臂转动时,电位计与之转动,便输出一个与控制摇臂位置成比例变化的、连续变化的电信号。

总的来说,摇臂位置传感器是作为节气门位置传感器的辅助器件,在工作时通过摇臂展开的位置,获得反馈电信号输送给节气门,从而控制节气门的开度大小,使发动机进气大小依照节气门开度大小而定,为汽车提供合适的油气比例,从而获得可靠的输出功率。

5 结语
随着汽车的智能化程度的不断提升,
汽车消费的主流人群开始年轻化,对于汽车的需求、理解也在逐步改变。

未来的汽车不只是代步工具,而是具备智能化的交通工具,使得驾驶变得更加轻松、愉悦。

所有这些智能化的改变都离不开传感器的功能,定速巡航系统中传感器的应用只是车载传感器应用的缩影,汽车研发正努力实现更多的只能化功能,因此市场对车载传感器的需求会越来越多。