汽车传感器设计和制造技术

汽车传感器的设计和制造技术卢建阳2015年03月E-mail:[e-mail]2议程1.传感器在汽车上的应用2.电喷发动机管理系统原理图3.传感器产品技术和制造概览4.传感器制造主要设备及投资估算5.用于传感器研发、认证测试的主要设备Page31.传感器在汽车上的应用Page4曲轮轴位置传感器凸轮轴位置传感器进气(温度)压力传感器爆震传感器冷却液温度传感器进气温度传感器氧传感器节气门位置传感器机油压力传感器空气流量传感器。。。。排气温度传感器废气再循环温度传感器颗粒捕集器压力传感器废气再循环压力传感器排气背压传感器自动/手动变速箱压力传感器双离合变速箱压力传感器无级变速器压力传感器变速器速度传感器档位位置传感器ABS轮速传感器乘员重量传感器转向角度传感器真空助力器压力气刹压力刹车片磨损程度传感器。。。。转向压力传感器悬架压力传感器悬架加速度传感器车身高度传感器空调系统压力传感器车内温度传感器日照度传感器空气质量传感器车内湿度。。。。高端汽车上传感器数量不断增加甚至到60多个以上1.传感器在汽车上的应用排气/尾气控制车内舒适度控制安全控制发动机控制底盘控制变速箱控制Page52.电喷发动机管理系统图1-歧管空气压力传感器2-节气门位置传感器制3-歧管绝对压力传感器4-电动废气再循环阀5-SMARTNVLD26-炭罐净化电磁阀7-燃料供应单元8-弹性燃料传感器9-汽油高压泵10-燃油压力传感器11-主动曲轴位置传感器12-可变气门升程13-爆震传感器14-冷却剂（水）温度传感器15-电磁阀喷油器16-单线圈点火与诊断反馈17-双变量凸轮相位器18-主动凸轮轴位置传感器19-涡轮增压器20-二进制O2传感器Page62.电喷发动机管理系统原理图传感器产品曲轴位置传感器凸轮轴传感器（相位传感器）进气压力温度传感器爆震传感器温度传感器（冷却液）进气温度传感器氧传感器节气门位置传感器。。。。节气门位置传感器Page73.产品和制造-（1）曲轴位置传感器产品图片产品结构传感器应用位置–磁铁–端子–线圈骨架–铜线–线束传感器功能–磁电感应传感器，磁铁和线圈组合能根据曲轴转角产生不同频率和幅值的模拟电压信号给电控单元。–电控单元处理曲轴的转速和位置，检测活塞压缩上止点并控制发动机的喷油和点火正时等。–把机械运动转换成电信号的非接触式传感器，输出为模拟信号（相对于数字输出而言）–不需要供电，传感器根据信号轮转速产生电信号.–传感器的性能与配对的信号轮设计和应用参数有关系，如齿形、气隙。–可靠性优良，安装和更换方便，通用性匹配接口，通用化标准装配螺栓规格.–有一体式插头和带线束型等不同结构外形供选用传感器特点产品物料清单–绕线圈–充磁–注塑产品主要技术性能指标–O-型圈–衬套–集磁体–塑料壳体–护罩产品制造工艺–热铆接–在线性能测试–安装在发动机曲轴箱外壳上，探测头正对目标轮–应用温度：-400C-1400C–应用空气间隙：0.5-1.5毫米–转速范围：20-7000RPM–安装扭矩：6-10牛米–低速输出：大于400毫伏@60RPM–高速输出：小于400伏@6000RPM–电阻：800-1200欧姆@200C–电感：250-350毫亨-1.5-1.0-0.50.00.51.01.5Page8充磁线轴骨架注塑干燥机焊接线束总成装配装配热熔接性能测试和打印日期码成品包装仓库和发运绕线圈电阻焊端子X2磁铁集磁体注塑尼龙漆包线焊剂O-型圈线束外壳纸箱，托盘3.产品和制造-（1）曲轴位置传感器生产流程图Page93.产品和制造-（2）凸轮轴位置传感器产品图片产品结构传感器应用位置–霍尔元件–端子–（磁铁）–灌胶材料传感器功能–探测发动机配气凸轮轴相对旋转角度位置，提供给电控单元ECM–ECM结合凸轮轴和曲轴位置信号，识别第一缸活塞处于压缩上止点位置时刻，判定燃油顺序喷射和点火时刻–把机械运动转换成电信号的非接触式传感器，基于霍尔效应的数字输出传感器–测量精度高，高温稳定性好–传感器的性能与配对的目标轮设计和应用参数有关系，如齿形、气隙。–可靠性优良，安装和更换方便，通用性匹配接口，通用化标准装配螺栓规格.–有一体式和带线束等不同结构外形供选择；出线指向灵活可选传感器特点产品物料清单–霍尔元件分切–端子折弯–焊接–灌胶和烘干–工作温度：-40–1350C–工作电压：5+/-0.25伏直流–工作电流：20mA–适用空气间隙：0.5–1.5毫米–安装扭矩：6–10牛米–高电平输出：4.75–5.25伏–低电平输出：0–400毫伏产品主要技术性能指标–O-型圈–衬套–塑料壳体–PCB产品制造工艺–注塑–热铆接–在线性能测试–发动机发动机上，在凸轮轴一侧附近，安装在发动机外壳上0123456789101112131415Page10霍尔元件装配插头总成注塑干燥机端子和PCB焊接内O-型圈装配灌胶，装配热熔接烘干PCB板装配中间外观检查端子X3注塑尼龙PCB板焊剂内O-型圈下外壳纸箱，托盘3.产品和制造-(2)凸轮轴位置传感器霍尔元件胶外O-型圈装配性能测试打日期码包装外O-型圈仓库和发运生产流程图弯脚Page113.产品和制造-（3）进气压力（温度）传感器产品图片产品结构传感器应用位置–MEMS压力感应模组–端子–端盖–粘结剂传感器功能–检测节气门后方的进气歧管空气的绝对压力和温度，反映发动机转速和负荷的大小，然后转换成信号电压送至电子控制器（ECU）–ECU依据压力和温度信号，结合发动机转速计算吸入空气量从而精确控制基本喷油量–集成了进气压力传感器和温度传感器两个为一体–基于硅压敏电阻原理微机电系统（MEMS)压力传感器–负温度系数热敏电阻NTC温度传感器–压力测量范围为115，250，300以及400Kpa–使用寿命长，精度高，快速响应时间–产品设计尺寸和安装灵活传感器特点产品物料清单–注塑–粘接–焊接产品主要技术性能指标–O-型圈–衬套–塑料壳体–NTC热敏电阻产品制造工艺–标定–在线性能测试–工作压力范围：20–105千帕（可定制）–工作温度范围：-40–1050C–工作电压：5+/-0.2伏直流–输出电压：0.25–4.85伏直流–压力响应时间：10ms–精度：2%–发动机进气歧管上，在节气门之后Page123.产品和制造-（3）进气压力（温度）传感器壳体涂胶贴敏感元件模组导线焊接包装、发运贴标签装盖板性能测试取壳体涂保护凝胶层涂胶水常温和高温调校感应模组导线盖板标签干燥生产流程图Page133.产品和制造-（4）爆震传感器产品图片产品结构传感器应用位置–压电陶瓷片–端子–绝缘环片–配载垫圈–螺母传感器功能–压电晶体原理的振动传感器，探测发动机发生爆震时的剧烈信号并向电子控制模块输出电压信号.–电子控制模块将根据预先设定的控制条件对点火正时进行调节，从而消除爆震的发生，优化发动机的工作平顺性，排放性及燃油经济型。–基于压电晶体原理的宽频振动传感器，平直频率响应–质量轻巧，结构紧凑，安装方便，通用性匹配接口，通用化标准装配螺栓规格M8∼M10–适用频率宽至3-20kHz，输出性能线性好，信噪比高–有一体式和带线束等不同结构外形供选择传感器特点产品物料清单–零件组装–上扭矩–注塑产品主要技术性能指标–塑料粒子–轴套–线束端子–导线产品制造工艺–冷却–性能测试–包装–工作温度范围-40℃－130℃.–有效工作频率：3-20千赫兹–输出信号：大于17mv/g;–电阻：大于1兆欧–电容：900-1300pF–安装扭矩：16-24牛米–安装在发动机缸壁外侧适当部位；Page143.产品和制造-（4）爆震传感器生产流程图注塑成型，冷却性能测试，打印日期码外观检查、包装、发运轴套组件装配扭矩固定，电性能测试一体插头型带导线型产线换型，参数设定Page153.产品和制造-（5）冷却液温度传感器产品图片产品爆炸结构传感器应用位置–壳体套管–垫圈–热敏电阻–端子发动机，冷却水道壳体外壁传感器功能–负温度系数热敏电阻，将冷却液温度值转换为电阻大小–传感器电阻输入电子处理单元用于发动机状态参数计算空燃比等控制–也可将冷却液温度信号送仪表盘显示–产品系列丰富，有2端子和3端子设计；–密封插头和外壳，防潮和污染–可靠性优良，安装和更换方便，通用性匹配电气接口，通用标准装配螺栓规格安装–安装螺纹和六角按客户要求（公制和英制）–有一体式和带线束等不同结构外形供选择传感器特点产品物料清单–机加工–注塑–滚边产品主要技术性能指标–绝缘套–插头–硅油–弹簧产品制造工艺–压圈–在线性能测试–工作电压：5伏，直流–工作温度范围：-40-1350C–极限工作温度：140℃（累计1小时）–250C时的阻值：2830欧姆（参考）–精度：+/-1.20C–螺纹规格：M12X1.5或3/8”–工作环境相对湿度：0~100%–温度响应时间：不大于30秒05000100001500020000250003000035000400004500050000-50-40-30-20-100102030405060708090100110120130Temperature(degC)Resistance(ohm)ResistancePage16生产流程图滚边打标，压垫圈检测、包装装配自熄管、点硅脂油装配热敏电阻、垫片和O型圈换型，设备设置准备3.产品和制造-（5）冷却液温度传感器Page173.产品和制造-（6）进气温度传感器产品图片产品结构传感器应用位置传感器功能传感器特点产品物料清单产品主要技术性能指标产品制造工艺–壳体套管–垫圈–热敏电阻–端子发动机进气管路上，可以在节气门之前，也可以在节气门之后–负温度系数热敏电阻，将空气温度值转换为电阻大小–传感器电阻输入电子处理单元用于发动机状态参数计算空燃比等控制–产品系列丰富，规格形式多样；–密封插头和外壳，防潮和污染–可靠性优良，安装和更换方便，通用性匹配接口，通用化标准装配螺栓规格安装螺纹和六角按客户要求（公制和英制）–有一体式和带线束等不同结构外形供选择–机加工–注塑–滚边–绝缘套–插头–硅油–弹簧–压圈–在线性能测试–工作电压：5伏，直流–工作温度范围：-40-1350C–250C时的阻值：2000欧姆–精度：+/-1.20C（全程）–安装扭矩：10-16牛米Page183.产品和制造-（6）进气温度传感器生产流程图滚边打标，压垫圈检测、包装装配自熄管、点硅脂油装配热敏电阻、垫片和O型圈换型，设备设置准备Page193.产品和制造-（7）氧传感器产品图片产品结构传感器应用位置–发动机排气管上三元催化器前和后传感器功能传感器特点产品物料清单产品主要技术性能指标产品制造工艺–基于电化学原理的固体电解质元件将排气中氧浓度转换成电压信号并输入控制单元（ECM)–EMC利用氧传感器输入信号进行闭环燃油喷射修正补偿控制，达到理想的空燃比，改善汽车排放和提高燃油经济性–氧化锆的平板结构多层陶瓷材料–开关型输出检测浓和稀薄空燃比–内部带加热元件–全密封设计，适合严苛工作环境–敏感元件–绝缘体–壳体–下护罩总成–氧化锆的平板结构多层陶瓷材料–空燃比浓时输出：750毫伏–空燃比稀时输出：120毫伏–浓转稀时响应时间：100毫秒–稀转浓时响应时间：80毫秒–加热元件电阻：9+/-2欧姆–传感器内部电阻：7000欧姆–烧结–压配–密封性测试–线束装配–性能测试–包装–防烧结剂–线束–垫圈Page203.产品和制造-（7）氧传感器生产流程图压装滑石粉下护罩压装涂滑石粉液线束装配和测试线束压装、缩口X-射线检查性能测试打码防烧结剂压入垫圈包装、发运Page213.产品和制造-（8）节气门位置传感器产品图片产品结构传感器应用位置传感器功能传感器特点产品物料清单产品主要技术性能指标产品制造工艺–节气门阀体上–端子–霍尔元件–壳体–盖板–工作温度范围-40℃－125℃.–工作电压：5+/-0.1伏，直流–检测范围：7%-95%开度（从怠速到全开）–怠速时输出电压：7%-15%的输入工作电压–全开时输出电压：81%-9