汽车传感器设计和制造技术ppt课件.ppt

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1、汽车传感器的设计和制造技术,卢建阳2015年03月E-mail: ,议 程,传感器在汽车上的应用电喷发动机管理系统原理图传感器产品技术和制造概览 传感器制造主要设备及投资估算用于传感器研发、认证测试的主要设备,1. 传感器在汽车上的应用,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

2、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,2. 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- SMART NVLD 2 6-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

3、 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,2. 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。,3. 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

4、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： -40 0

5、C- 140 0C应用空气间隙： 0.5- 1.5 毫米转速范围： 20-7000 RPM 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 20 0C电感： 250-350 毫亨,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,3. 产品和制造- （2）凸轮轴位置传感器,产品图片,产品结构,传

6、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ECMECM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： - 40 135 0C工

7、作电压： 5+/-0.25 伏 直流工作电流： 20 mA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,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

8、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,3. 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400 Kpa使用寿命长，精度高，

9、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： -40 105 0C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： 10 ms精度： 2%,发动机进气歧管上，在节气门之后,3. 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,盖板,标签,干燥,生产流程图,

10、3. 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,

11、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 17 mv/g;电阻：大于 1 兆欧电容： 900-1300 pF安装扭矩： 16-24 牛米,安装在发动机缸壁外侧适当部位；,3. 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,3. 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

12、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： -40-135 0C极限工作温度： 140（累计

13、1小时）25 0C时的阻值： 2830 欧姆 （参考）精度： +/- 1.2 0C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,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,3. 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

14、，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： -40-135 0C25 0C时的阻值： 2000 欧姆精度： +/- 1.2 0C （全程）安装扭矩： 10-16 牛米,3. 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,

15、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- （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

16、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,3. 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,3. 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

17、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% - 95% 的输入工作电压安装扭矩： 1.8 3.2 牛米,高精度线性输出便于螺栓安装， 通用标准接插头质量轻巧，结构紧凑,节气门位置传感器以滑变电阻电位计为原理，将节气门阀片的开度转换为电压信号给ECMECM利用传感器信号来控制燃油空燃比、怠速控制并优化发动机性能,注塑装配,性能测试喷码和包装,转子衬套O-型圈磁铁,3. 产品和制造- （8） 节气门位置传感器,生产流程图,霍尔元件,

18、包装、发运,霍尔脚成型,装配,PCB板,焊接霍尔元件,壳体,PCB板装配,焊接检验,灌胶封装PCB板,磁铁,转子,安装磁铁,安装转子,水平盖板,封盖板,编程,数据检验,曲线检验,打码、标记,装密封圈,密封圈,焊接PCB板,3. 产品和制造- （9） ABS 轮速传感器,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,汽车轮转速传感器通常安装在车轮处，但在有些车型上则设置在主减速器或变速器中。,是将车轮的转速信号传给ABS电子控制单元。ECM利用传感器信号来控制ABS， 提高驾驶安全性。,把机械运动转换成电信号的非接触式传感器，基于霍

19、尔效应的数字输出， 或基于磁电感应的模拟输出。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,应用温度： -40 0C- 140 0C应用空气间隙： 0.5- 1.5 毫米转速范围： 20-7000 RPM 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 20 0C电感： 250-350 毫亨,磁铁端子线圈骨架铜线线束,绕线圈充磁注塑

20、,O-型圈衬套集磁体塑料壳体护罩,热铆接在线性能测试,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,生产流程图,3. 产品和制造- （9） ABS 轮速传感器,4. 传感器制造主要设备及投资估算,1.手工装配台,2.线线机,3.注塑机,4.铅焊机,5.超声波焊接机,6.灌胶机,7.烘干炉,8.充磁机,9.激光打标机,10.热熔接机,11.功能测试设备,4. 传感器典型的制造工艺过程 （ 图片为示例）,4.1. 手工装配,4.2. 线圈

21、绕线,4 传感器典型的制造工艺过程 (续）,4.3. 注塑,4.4. 铅焊,4 传感器典型的制造工艺过程 （续）,4.5. 性能测试,4.6. 机加工,4.7. 超声波焊接,4 传感器典型的制造工艺过程 （续）,4.8. 灌胶,4.9. 充磁机,4.10. 激光打标机,4. 传感器制造主要设备及投资估算： 假设前提,A： 最低自动化模式， 最大限度使用手工操作， 保证产品质量，生产节拍慢， 投资最少,B： 中等程度自动化模式， 结合手工操作、自动设备， 保证产品质量，生产节拍中等， 投资最中等,C： 最大限度使用自动化设备模式， 少用人工操作控制， 保证产品质量，生产节拍快，能连续一个流生产， 投资最较大,爆震传感器设备,凸轮轴传感器设备,4. 传感器制造主要设备及投资估算,进气压力传感器设备,曲轴位置传感器设备,4. 传感器制造主要设备及投资估算,5. 传感器研发、认证测试的主要试验设备,性能测试,高温测试,低温测试,温度循环测试,温度冲击测试,性能测试,盐雾测试,化学品兼容测试,密封测试,灰尘测试,性能测试,振动测试,机械冲击测试,耐久性测试,其他等等,讨论,