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汽车技术论文 汽车技术论文篇一 新型传感器在汽车技术中的应用概述 摘要 汽车用的传感器都是与计算机系统配套使用的，传感器负责监 视和测量基础数据，并将数据回传给计算机系统进行分析和处理。新型传感器应 用在汽车技术中后，提升了整个汽车的性能，减少了故障的发生，对汽车发展有 着重要的意义。本文简要介绍了新型传感器的分类，分析了新型传感器在汽车技 术中的应用情况，并探讨了新型汽车传感器的发展方向。关键词 新型传感器;汽车技术;应用 中图分类号 TP212.9 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)021-0184-01 1 新型传感器的种类划分 汽车中的传感器可以应用在汽车显示系统和汽车电子控制系统，新型 传感器也主要用于这两个大系统中。新型传感器包含了许多的测量物理数据的传 感器和测量化学数据的传感器。新型传感器能够让汽车驾驶者掌握汽车的各个部 件和各个系统的工况，做到对汽车的状态有个整体的了解。新型传感器在汽车上 按照所在的控制系统划分，可分为发动机系统传感器、底盘控制系统传感器和多 功能显示系统传感器。按照新型传感器的制造材料划分，包括精细陶瓷传感器、 半导体传感器、光导纤维传感器和高分子薄膜传感器。除此之外，新型传感器的 划分还可以根据传感器的构成原理进行划分，比如：可以划分为结构型传感器、 韧性传感器以及复合型传感器。在实际使用和研究中，我们通常按照新型传感器 所在的控制系统来进行划分。
2 新型传感器在汽车技术中的应用 新型传感器在汽车上应用的种类多数量大，应用于汽车的不同的控制 系统中，下面我们就重点介绍新型传感器在汽车发动机控制系统、汽车监视控制 和自我诊断系统以及汽车安全控制系统等控制系统中的应用。
新型传感器在汽车发动机控制系统中的应用形式为：测量温度参数的新型传感器;测量压力参数的新型传感器;测量流量的新型传感器;测量位置和转 速的新型传感器;测量气体浓度的新型传感器;测量爆震参数的新型传感器;测量 节气门位置的新型传感器。
2.1 测量温度参数的新型传感器 汽车的温度参数主要包括下列温度数据：发动机的温度、发动机进气 的温度、发动机冷却水的温度、燃料的燃烧温度和催化剂在发生催化反应时候的 温度。在新型温度传感器中，按照使用场合和传感器自身的特点，又分为热敏电 阻类型传感器、热偶电阻类型的传感器和缠绕线圈式电阻类型传感器。应用了新 型传感器之后，对发动机器的各项温度状况有了全面的测量和控制。
2.2 测量压力参数的新型传感器 汽车的压力参数是需要测量的主要技术参数之一，原有的传感器由于 自身的限制，未实现对全部压力参数的监视和测量。新型传感器应用后，具有小 型化和精确度高的优点，实现了对全部压力参数的监视和测量。新型传感器主要 监视和测量传动系统的流体压力参数、燃油的注入压力参数、机油压力参数、发 动机空气进入管道的压力参数等。目前提供新型汽车压力传感器的厂家主要有摩 托罗拉、西门子和德州仪器等公司和厂家。新型传感器的主要优势就是实现了对 汽车全部压力参数的监视和测量。
2.3 测量流量的新型传感器 新型传感器主要可以实现对发动机进气流量和燃油流量数据的监视 和测量。发动机进气流量的大小决定了燃油是否能够充分燃烧。发动机的进气量 要与燃油喷射量相互匹配，才能实现燃油的充分燃烧，提高汽车的经济性。应用 了新型传感器后，发动机进气量与燃油流量实现了平衡。
2.4 测量位置和转速的新型传感器 应用新型传感器测量位置和转速的时候，可以对曲轴转角、发动机的 转动速度、节气门的开度大小以及汽车速度等进行测量。测量的结果作为确定点 火时刻和喷油时间的依据。目前测量位置转速的新型传感器主要有交流发电机式 的新型传感器、磁阻式的新型传感器、光学式的新型传感器等等。
2.5 测量气体浓度的新型传感器新型传感器主要对汽车的车体内气体和排放气体进行监视和测量。在 新型气体传感器中，最重要的是新型氧气传感器。新型氧气传感器主要对汽车尾 气中的氧气量进行测量，将氧气量数据回传给电脑控制系统，最终由电脑控制系 统对数据进行分析计算，调整空气和燃油的注入比例。新型传感器的作用是可以 为喷油量的修正提供参考数据。
2.6 测量爆震参数的新型传感器 测量爆震的新型传感器，主要可以测量汽车发动机的震动状况，并对 点火时刻调整，从而避免发动机出现爆震现象。汽车发动机的爆震是有害的，长 时间的爆震会对发动机造成损害。因此对爆震数据进行监视和测量十分重要。新 型传感器的应用，极大的减小了爆震的发生，避免了爆震对发动机的损害。
2.7 测量节气门位置的新型传感器 新型节气门传感器一般都安装在节气门的位置上，它的作用是测量发 动机节气门的开度大小，并将数据传给电脑控制系统，用来分析发动机的载荷大 小和发动机的工作状况。测量节气门的位置可以为电脑控制系统提供发动机的运 行状态信息，为电脑控制系统对节气门的调节提供依据。
在汽车的监视控制和自我诊断系统中，新型传感器主要用在胎压监测、 汽车冷却系统和刹车系统方面。胎压监测的作用是防止汽车在行驶中由于轮胎压 力瞬时变化而发生爆胎事故，应用了新型传感器之后，改善了胎压监测的精确度， 有效的防止了爆胎现象的发生，保护了驾驶者的安全。
新型传感器在汽车的安全控制系统中的形式主要分为：微型加速度新 型传感器和表面微型机械陀螺新型传感器。微型加速度新型传感器主要用于汽车 的安全气囊系统，用来对气囊内部的气体压力进行实时监视和测量，保证气囊能 在碰撞时第一时间弹射，保证人的安全。微型机械陀螺新型传感器主要用于汽车 卫星定位系统中，提升车辆的实用性和科技含量。
3 新型传感器的未来发展方向 由于汽车技术飞速发展，为了实现汽车多功能性和安全环保的特性， 新型传感器成为了汽车技术的一个重要组成部分。新型传感器的应用，提升了汽 车的整体性能。新型传感器改变了传统传感器的体积大、成本高的缺点，具有微型化、低成本的特点。未来汽车技术的发展方向是安全、绿色环保、高性能，这 些功能的实现离不开新型传感器的技术支持。新型传感器在汽车技术领域目前得 到广泛的应用，成为了汽车技术的一个重要发展手段。未来的新型传感器正向着 体积微型化、功能多样化、系统集成化和系统智能化的方向发展。新型传感器的 发明，为汽车技术带来一场划时代的革命，必将引领汽车技术进入发展的新纪元。
应用了新型传感器的汽车，在未来不但可以为人们提供代步出行服务，还能为人 们提供安全环保的交通工具，使人们享受汽车发展而带来的科技成果。新型传感 器的诞生是汽车技术发展的需要，是汽车技术发展的必然，新型传感器应用在汽 车技术中后，不但提升了整个汽车的性能，并且减少了故障的发生，对汽车发展 有着重要的意义。
汽车技术论文篇二 发展燃料电池汽车技术途径研究 摘要：
目前，地球上的石油资源日益短缺，大气环境日益恶化，为此，世界 汽车界的许多研究机构在发展燃料电池作为零排放和超低排放汽车动力等方面 做了大量的研究工作。用燃料电池做动力源应该是解决石油资源缺乏的有效途径 之一。本文着重对燃料电池汽车的动力性水平进行分析验证，并介绍其能量管理 策略，以阐明发展燃料电池汽车在技术上的可行性。
能源的匮乏和环境的污染 能源是人类赖以生存的五大要素之一，根据国际上通行的能源预测数 据，石油和天然气将在40-60年内枯竭，煤炭也只能用到2220年。就我国来说， 石油进口依存度(净进口与消费量之比)也在不断上升(见表1)。据专家预测，2015 年前后可能发生第三次世界石油危机，现有的能源资源已经很难在长期内满足人 类的需求，寻求新型能源和替代能源已经成为人类社会发展的必然。
表1 我国石油进口依存度 年份 1995年 2000年 2010年 2015年 石油进口依存度 6.6% 20% 23% 25%汽车在给人类带来便捷和文明的同时，也成为能源的最大消耗者，成 为破坏环境的元凶。汽车排出的一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物和可吸入颗 粒物等，已成为破坏城市大气质量的罪魁祸首;排放的二氧化碳气体，是产生温 室效应的主要原因。有关统计数据表明，汽车排放污染物已成为我国许多城市空 气的主要污染源，在世界污染最严重的城市中，北京榜上有名。目前，我国的经 济水平不断提高，汽车保有量也迅速增加，如果忽视了对汽车污染物的控制，我 国的自然环境和生态平衡将会受到极大的破坏，从而影响我国更进一步的发展。
因此，在节约汽车使用能源的同时，控制汽车有害物排放、保护环境， 已成为我国实施环保节能型社会可持续发展战略的重要组成部分。
“绿色”汽车 我国油品质量比较差，无论是国产车还是进口车，在相同的工作条件 下汽车排放的有害气体比发达国家要高出很多。提高燃油品质和采取排放控制技 术固然有效，但从目前的发展趋势看，要想彻底解决汽车污染的问题，发展“绿 色”汽车是当务之急。发展“绿色”汽车显然比对尾气进行末端处理的传统观念更 能适应人类对环境保护的强烈要求。
“绿色”汽车主要包括替代能源汽车和电动汽车。替代能源汽车，主要 是大力开发推广代用燃料，包括液化石油气(LPG)、天然气(CNG)和醇类燃料等。
替代能源改变了传统能源的结构，是降低排放物的重要措施，也是当前我国汽车 工业发展的一个热点。尽管目前替代能源资源存在着地域限制，但只要能充分利 用当地资源，就是解决我国石油资源短缺的一个重要措施和途径。
电动汽车分为可充电的蓄电池汽车、燃料电池汽车等，它具有舒适、 干净，无发动机噪声和振动，能源利用率高等优点。
对于燃料电池汽车来说，它的燃料――氢在自然界中有丰富的含量， 所以不存在资源短缺的问题。在燃料电池汽车的工作过程中，它的能量转换物是 水，所以燃料电池汽车是真正意义上的“绿色”汽车。
燃料电池汽车 1.燃料电池汽车系统组成目前典型的燃料电池汽车系统有如下几个主要部件：储气罐，用以储 存氢气(若燃料是甲醇等气体还包括相应的转换器);燃料电池;DC/DC转换器， DC/AC逆变器;电动机(MOTOR)及相应的减变速器等;电池组作为辅助能源(见图 1)。
图1 燃料电池汽车系统组成 2.燃料电池的特点 一是能量转换效率高。燃料电池能把在燃料中存储的能量，以大约 90%的效率转化为可以利用的电能和热能。目前，磷酸型燃料电池(PA燃料电池) 的电能转化率为40%-50%，熔融碳酸盐燃料电池(MC燃料电池)的发电效率大于 50%，而且燃料电池的效率与它的规模和负载无关。目前汽轮机或柴油机的效率 最大值为40%-50%，当用热机带动发电机时，其效率仅为35%-40%，而燃料电池 可达60%-70%，其理论能量转换效率可达90%。
二是可靠性好。燃料电池发电装置由单个电池堆叠至所需规模的电池 组构成，由于这种电池组是模块结构，因而维修十分方便。另外，当负载有所变 动时，燃料电池会很快响应，故无论处于额定功率以上过载运行或低于额定功率 运行，它都能承受，且效率变化不大。这种优良性能使燃料电池在用电高峰时可 作为贮能电池使用。
三是清洁低噪声。燃料电池能提高空气质量，减少水的消耗和废水的 排放，其排放量能满足目前国际上最严格的排放标准。对于氢燃料电池而言，发 电后产物只有水，可实现零污染排放;对于醇类燃料电池来说，其排放物中有少 量CO、CO2，但NOx为零。另外，由于燃料电池无热机活塞引擎等机械传动部 件，故消除了噪声。
四是适用性强。燃料电池的燃料来源更多更广，可从根本上消除汽车 能源短缺甚至枯竭之忧。由于燃料电池使用的直接燃料是氢，而获取氢的途径又 是多种多样的，所以，从理论上讲，地球上的氢能是取之不尽、用之不竭的。从 近期和中期看，用于燃料电池的氢从富含氢的石化燃料(亦可称之为燃料电池的 间接燃料)制取在技术上比较可行，成本较低。例如，可从天然气、甲醇、汽油 里制取。从长远或更遥远看，可从水里提取氢和生物制氢(通过太阳光分解水而 获得)。众所周知，水和生物(这里不仅指植物，还包括一些具有相似功能的微生 物)是自然界最常见、最多的，一旦技术上取得突破，成本就可降至实用化。燃料电池汽车动力性技术分析 燃料电池汽车的动力来源与普通汽车不同。虽然其环保节能性具有毫 无疑问的优势，但其动力性表现是否能满足人们正常行驶的要求呢人们知道，体 现汽车动力性的三个主要方面是加速性、最高车速和爬坡度。本章将结合同济大 学超越3号燃料电池汽车，对其动力性表现的以上三个主要方面进行校核计算， 以验证燃料电池汽车的动力性。以下是校核计算时所使用的汽车参数：
m=1817 r=0.29 f=0.015 A=2.02 CDCD=0.3 g=9.8 P=1.226 m――满载时汽车的质量，单位kg;
r――车轮的滚动半径，单位m;
f――滚动阻力系数;
A――迎风面积，单位m2;
CD――空气阻力系数;
g――重力加速度，单位m/s2;
P――空气密度，单位Ns2m-4。
图2是使用燃料电池汽车的驱动力矩-车速统计图。
图2 驱动力矩-车速图 根据该图及给定的汽车行驶参数，可得以下主要特性：
Nmax=1100Nm Pmax=54kw Ve=50km/h Vmax=110km/hPe=19.2kw 在传动比为10的情况下，相应的电机特性如下：
Nmax=111Nm Pmax=541kw ne=4585r/min nmax=10123r/min Pe=19.2kw下面，将根据上述各数据，分别从0-100km/h加速时间、最高车速、 最大爬坡度三个方面进行校核计算。
1.0-100km/h加速时间校核计算 汽车的加速能力可用它在水平良好路面上行驶时产生的加速度来评 价。
根据汽车行驶方程：
在不考虑坡度阻力的情况下，可得 根据加速度图可以进一步求得某一车速加速至另一较高车速所需的 时间。
本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文 故0-100km/h的加速时间：
把加速度值代入上式，在已知、、、的情况下，即可求得0-100km/h 的加速时间。
小于20s(普桑的0-100km/h加速时间是14-15s，微型车如QQ等更是达 到19s以上)，故满足车辆的加速性要求。实际试验测得的0-100km/h加速时间是 19.01s。
2.最高车速的校核计算 根据汽车行驶方程：
当汽车达到最高车速时，可以忽略坡度阻力和加速度阻力，即最高车 速 将车辆参数代入，可求得在最高车速下所需的功率 可见，满足，故以最高车速行驶时功率满足要求。实际试验测得的最 高车速为113km/h。3.最大爬坡度的校核计算 一般汽车的爬坡能力，是指汽车在良好路面上克服滚动阻力和空气阻 力后的余力全部用来(即等速)克服坡度阻力时能爬上的坡度，所以 。
根据汽车的行驶方程 不考虑加速阻力 已知最大功率=54kw 由公式 得 当汽车在20%的坡度上以50km/h车速行驶时，根据上面公式得：
由此可见，在20%坡度上以50km/h匀速行驶时所需的最大驱动力为 3824N，小于按最大功率计算所得的驱动力3888N，故此时驱动力可以满足最大 爬坡度要求。实际试验验证了20%坡道的爬坡能力。
综上所述，动力性的三个主要方面都能满足要求，为发展燃料电池汽 车增添了必胜的信心。虽然在数据方面和内燃机汽车还存在一定的差距，但随着 相关技术的不断发展，相信燃料电池汽车一定能引发汽车界的重大革命。
燃料电池汽车能量管理系统及能量管理策略 通常，燃料电池汽车运行过程中，主电路电流变化比较大。主电路电 流的大小不仅影响系统的散热与正常工作，而且还直接影响燃料电池放电性能与 使用寿命，同时也影响燃料电池汽车的续驶里程。
当采用交流感应电动机时，燃料电池汽车主电路是指给燃料电池汽车 正常行驶所需能量的电路，即燃料电池与压缩机之间的电路，燃料电池到控制器 或逆变器之间的直流电路和逆变器与交流感应电动机之间的交流电路，另外也包 括由辅助能源――电池组与逆变器和燃料电池连接的电路，这四条电路称之为燃 料电池汽车的主电路。
为了合理有效的使用能量，确保燃料电池汽车各系统在各种工况下安全、高效的工作，增加汽车的续驶里程，延长电池等电器部件的使用寿命，对燃 料电池汽车的动力源燃料电池和电池组进行能量管理是十分必要的。
燃料电池汽车能量管理系统主要由传感器组(电流、电压、温度、压 力)，计算机信号采集、处理和分析模块，多功能显示器和控制执行单元构成。
先进的能量管理系统构造及其复杂的传感器对单个燃料电池和蓄电池的电压、电 流、温度等信号进行测试，将这些数据送入控制中心――计算机，根据电池充放 电和寿命指数模型对每个单体电池进行分析，以确定其状态，并能通过多功能显 示器告诉驾驶员或通过系统控制器直接控制各种参数和控制汽车的运行。多功能 显示器主要告诉操作人员以下信息：系统电压、燃料储备或消耗量、已运行里程、 还能运行多少里程、系统充电警告、是否有已损坏的电池、电池寿命估算等。具 有先进的能量管理系统的燃料电池汽车，可以显著延长电池的使用寿命。
电池能量管理系统要完成的基本任务有如下几条：
一是对电池组中每块电池的端电压和温度进行采集，对每组电池充放 电电能进行实时采集，建立每块电池的使用档案。
二是随时预报燃料电池汽车储氢量和储能电池的剩余能量，使司机心 中有数。
三是电池需要放电时及时报警，以防止电池放电过度而影响其使用寿 命。
四是当给电池充电时，能量管理系统根据检测的有关数据确定每块电 池的充电状态，弥补电池组在充电过程中由于各电池的不均衡性而造成某些电池 过充电或欠充电的问题，有利于延长电池的使用寿命。
五是合理分配电池能量在燃料电池汽车上的使用，有利于节能。例如， 在燃料电池汽车起动、爬坡和加速过程中，应暂时关闭空调等耗电量大的电器， 并使蓄电池配合燃料电池供电，控制电池放电电流。
由于燃料电池的电化学副产物是含有热能的热水和低温蒸汽，因此对 水和热的有效管理和利用也是能量管理系统的一个方面。
考虑到充满电的电池组可以行驶大约300多公里，而载备更多的电池 会对车重产生影响，所以在不断完善能量管理系统的同时，如何使燃料电池汽车快捷便利的充电续驶，是下一个更实际的努力目标。
结束语 综上分析，燃料电池汽车在动力性方面完全可以满足一般需求。而在 排放方面，由于只有水和二氧化碳，所以除了考虑解决温室效应的问题，污染物 几乎为零，是很理想的环保产品。燃料电池具有内燃机不可比的特性和发展趋 势：燃料电池所用的燃料具有通用性，燃料电池几乎适用于所有燃料，即使将来 石油等燃料用尽，也不威胁它的生存;燃料电池具有包容性，除不用内燃机和相 关的传动部件外，现有汽车所有的部件和技术都可直接用在燃料电池汽车上;在 能量管理方面也十分科学和人性化，因而易被市场接受。燃料电池的基本技术已 相当坚实，而部分专家也已在着手研究充电续驶管理方面的更有效方案。目前， 国家和相关部门对燃料电池汽车的大力支持将使其在今后取得飞速发展。据专家 预测，燃料电池将是挑战21世纪、改变未来世界的新能源，燃料电池汽车将是21 世纪汽车工业的新希望。
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