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    汽車節能減排,要靠這種傳感器

    “在我國實行機動車國六排放標準的背景下,我國汽車工業對于汽車節能減排的要求日趨嚴格。作為汽車節能減排的關鍵零部件,車用氣體傳感器的需求量正在增大。可喜的是,國內企業在這一領域已取得突破,打破了國外壟斷。”在日前于西安舉辦的第五屆全國汽車用氣體傳感器產學研用研討會期間,西安創聯電氣科技(集團)有限責任公司總經理孫衛龍在接受《中國電子報》記者采訪時發表了上述觀點。

    車用氣體傳感器是節能減排關鍵

    當今,汽車在動力性、經濟性、安全性及舒適性等方面均取得了革命性的進展,其根本在于汽車電子技術的研發創新及快速發展。與此同時,在我國大力支持環境保護、機動車污染治理及機動車國六排放標準的產業環境和政策背景下,對汽車節能環保、降低排放污染、提高使用效率等方面也提出了更高的要求,因此,整個汽車行業對氣體傳感器的需求也隨之水漲船高。

    氣體傳感器作為汽車電子控制系統的信息源,是汽車尾氣后處理系統中的關鍵零部件,它直接決定了汽車排放物的控制水平。孫衛龍告訴記者,由于汽車尾氣中含有氧氣(O2)、氮氧化物(NOx)、顆粒物(PM)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、碳氫化合物(HC)、鉛及硫氧化合物等不同氣體,因此,針對不同氣體,需要有特定的傳感器對其進行檢測和控制,以提高汽車燃油的燃燒效率和能源轉化率,減少污染性尾氣排放。目前在汽車上使用的氣體傳感器主要有二氧化碳濃度傳感器、氧傳感器、氮氧化物傳感器和顆粒物傳感器以及針對新能源汽車的氫氣(H2)傳感器等。

    據了解,由于每輛汽車上都需要安裝不同的氣體傳感器,因此我國每年需要的車用汽車傳感器數量非常大。中國電子科技集團公司第十三研究所研究員周水杉給記者列舉了幾個數字,他說,目前,國六排放汽油車一般需要兩個氧傳感器,柴油車需要兩個氮氧傳感器,因此,保守估計,我國每年需要超過2億個氧傳感器、800萬~1000萬個氮氧傳感器、300萬~500萬個顆粒物傳感器,這將是一個超過百億元的市場。而全球汽車傳感器市場更是將上述數字提高了3~4倍。

    此外,隨著我國工程機械、發電機組、船舶動力、礦山機械、大型農機設備、油田鉆井設備等眾多領域污染排放標準的逐漸提高,氣體傳感器作為節能減排的關鍵傳感器,必將迎來更大的市場需求。

    精度、穩定性和成本成為主要考量因素

    汽車對氣體傳感器除了提供廣闊市場外,還對其技術指標、成本提出了具體要求。卓品智能科技有限公司總經理李大明在接受《中國電子報》記者采訪時表示,電控技術在節能減排中發揮著核心功能作用,要做到精確控制,不僅要求控制策略精準合理,發動機各個部分的氣體溫度、壓力、流量、組分濃度等傳感器的精確采集是基礎。周水杉表示,車用氣體傳感器在可靠性(壽命)、穩定性、精度、響應速度等方面都高于一般傳感器。

    “對于車用氣體傳感器而言,傳感器的靈敏度、響應速度、重復性是最基本的要求。另外,汽車工業對汽車產品還有特殊的要求,比如一致性、穩定性、工藝可靠性,以及關鍵的成本。”中國硅酸鹽學會固態離子學分會副理事長、寧波大學信息科學與工程學院副院長簡家文告訴記者。

    李大明具體解釋了測量準確性、高可靠性和低成本對車用氣體傳感器的意義:“測量準確可以保證更加精準的控制;可靠性即必須滿足汽車級的可靠性要求,在極端的環境(高低溫度、濕度、振動、電負荷、EMC等)下能夠可靠運行;保證低成本是因為國內的主機廠對于成本要求非常高。這些都是國內傳感器企業努力的方向。”

    國內企業嶄露頭角

    在采訪過程中記者了解到,由于車用氣體傳感器技術含量高,涉及多門學科領域,開發難度較大,一直以來,車用氣體傳感器一直被國外廠商壟斷,嚴重依賴進口。目前我國主機廠用氣體傳感器主要由大陸、博世、德爾福、森薩塔等幾家外資企業提供,這不僅增加了主機廠的產品組裝成本,也在很大程度上影響了汽車節能減排技術在我國的普及和發展。因此,業內人士紛紛表示,實現汽車用氣體傳感器的本土化及產業化,對我國汽車節能減排,提升汽車電子行業的技術水平和產業化應用水平具有重要的現實意義。

    簡家文表示,國內車用氣體傳感器的技術水平在基礎原理方面與國外廠家處于同一水平,但在制備技術和測試技術方面與國外大公司水平差異較大;技術儲備和生產規模,以及用戶反饋等與國外廠家也有差距。“由于我們國家處于發展階段,具有一定的成本優勢。另外,與國外廠家相比,也具有較強的市場靈活性。目前國內的汽車傳感器廠家正在各個方面對這個市場進行滲透,市場份額取得了一些進步,產品類型也得到了極大豐富。”簡家文說。

    目前,我國真正實現自主研發、批量生產車用氣體傳感器的企業較少。孫衛龍告訴記者,西安創聯集團公司利用自身在電子漿料、氣體傳感器、厚膜工藝技術、電路設計開發等方面的產業基礎和生產經驗,較早的對氮氧化物傳感器、顆粒物傳感器進行了立項開發。截至目前,已實現了氮氧傳感器的本土化,成為能夠批量生產氮氧傳感器的企業;顆粒物傳感器也已成功開發出初樣,預計正樣將會在2020年問世。他同時表示,我國要想在車用氣體傳感器領域從根本上擺脫國外企業的制約,除了要實現車用氣體傳感器核心元件(陶瓷芯片)的本土化之外,更重要的是需要在核心原材料方面實現本土化。

    李大明十分看好國內氣體傳感器的發展,他表示,由于中國市場容量大,且國內擁有“工程師紅利”,成本優勢會讓國內的產品占領越來越多的市場。此外,他還強調,除了汽車領域外,氣體傳感器的應用十分廣泛,有毒有害氣體監控、環境監測、消費類電子、工業安全、暖通市場、醫療市場、國防安全等領域,也都是氣體傳感器發揮作用的舞臺。因此,國內廠家應積極開展自主開發,充分利用中國市場以及工程師紅利,發揮各自優勢,與企業零部件的單點優勢相結合,實現合作共贏。

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