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解析各类型进气压力传感器

来源:YOUNGER    编辑:admin    时间:2016-07-09 10:11

    进气压力传感器(也称进气歧管压力传感器或MAP).用在D型喷射系统和缸内真喷汽油喷射系统(应用在发动机上的电子控制多点间歇式汽油喷射系统中,‘基本特点是以进气压力和发动机转速为基本控制参数来控制喷油器的基本喷油量)中,、根据发动机的负荷测出进气歧管内压力的变化,并通过电路的连接转化为电信号和转速信号一起输人给汽车电控单元(ECU),作为确定喷油器喷油量的基本依据。进气压力增大,喷油量增多,_点火提前角变小。它大多安装在汽车发动机的进气歧管上,也有少部分安装在汽车发动机ECU的控制盒内或发动机的驾驶室内(.皇冠3.0安装在发动机舱内、奥迪A6安装在发动机电脑内)。如果进气压力传感器工作不良,一般会使发动机出现启动困难、怠速抖动、加速无力、油耗增大、排放超标等故障。
    进气压力传感器的种类较多,按其信号的产生原理可以分为电压型和频率型两种。电压
型又可分为半导体压敏电阻式(电阻应变计式)和膜盒传动可变电感式;频率型可分为电容
式和表面弹性波式。其中以半导体压敏电阻式应用最多。
    一、半导体压敏电阻式进气压力传感器
    1.结构
    半导体压敏电阻式进气压力传感器是利用半导体的压阻效应的原理制成的主要由真空室、硅杯、底座、真空管接头和引线电极组成,其内部结构如图
 



   2.工作原理
    半导体压敏电阻的工作原理如图4-3所示.硅膜片一面通真空室,一面承受来自进气歧管中气体的压力,在此气体压力的作用下.硅膜片会产生变形.且压力越大形变越大,膜片上应变电阻的阻值在此压力的作用下就会发生变化.使传感器上以惠斯顿电桥方式连接的硅膜片应变电阻的平衡被打破.当电桥的输人端输人一定的电压或电流时,在电桥的输出端便可得到相应变化的信号电压或信号电流,因为此信号比较微弱,故采用了混合集成电路进行放大后输人给ECU.




 
二、真空膜盒式进气压力传感器
1.工作原理与结构
    真空膜盒式进气压力传感器也叫膜盒测压器,一般安装在D型喷射系统发动机的进气歧管上,、用来检测进气压力,并将检测到的压力信号转化为电信号输人给ECU,对喷油量的调节。其结构如图4-14所示。
    真空膜盒测压器的膜盒由薄金属片焊接而成,在其内部抽真空,外部为气压室,与发动.机进气歧管相连。当膜盒的外部受到来自进气歧管中变北的气体压力作用时膜盒易收缩或膨胀。当膜盒接受正压力,如大气压力时·膜盒会收缩;反之,受到真空负压时:膜盒会膨胀。膜盒的收缩或膨胀将使与之连在一起的操纵杆外伸或回缩(操纵杆的移动与所受的压力的变化成线性关系),并可采用可变电阻器(电位计)或可变电感器或差动变压器将操纵杆的机械运动转化为电信号输送给ECU,实现对喷油量的控制。
    真空膜盒式可变电阻器式进气压力传感器的结构如图4-15所示。它利用操纵杆的使电位计滑动臂的滑动触点左右移动,从而改变可变电阻的输出电阻值,进而改变输出电压的大小。当进气压力较大时,膜盒收缩,操纵杆回缩,使电位计的滑动触点向上移动而增大了分压电压的大小,即增大了输出电压值,反之一则膜盒膨胀,输出电压减小。




3.真空膜盒式可变电感式进气压力传感器‘
  真空膜盒式可变电感式进气压力传感器结构如图4-16所示
  它利用操纵杆的外伸或回缩移动,带动与其相连的铁芯移动,从而使两互感线圈Wl和W2之间的互感系数发生变化,进而改变输出电压的大小。其中互感线圈的互感系数与两线圈的祸合情况相关,藕合越紧,输出电压越大。因此.进气压力增大时,膜片回缩,铁芯向两线圈中间运动时,祸合变紧.输出电压增大;反之,则膜片膨胀,输出电压减小。
  4.真空膜盒式差动变压器式进气压力传感器
    真空膜盒式差动变压器式进气压力传感器与可变电感式进气压力传感器结构相似,它主要由膜盒、铁芯、传感线圈、弹片以及电路组成,如图4-17所示。传感线圈由一次绕组和二次绕组两个绕组构成,如图4-18所示。一次绕组与振荡电路连接,产生交变电压,并在线圈周围产生磁场;二次绕组为两个感应线圈,产生感应信号电压。当交流电通过一次绕组线圈时,两个二次绕组线圈都产生感应电压。当铁芯在中心位耸时。两个二次绕组的感应压大小相等。方向相反。传感器的输出电压为零。当铁芯从中间向一端移动时。一个二次组输出的电Al将大于另二个二次绕组.这两个二次绕组的电压差。,即为输出信号电压,大小由铁芯移动距离决定。当进气歧管压力发生变化时,膜盒的外伸与回缩带动铁芯在磁中移动,使感应线圈产生的信号电压发生变化,这个变化的信号电压经电子电路检波、整和放大后,输人电控单元ECU。




三、电容式进气压力传感器
1.结构与原理
电容式进气压力传感器的结构如图4-19所示形成电容,利用电容随膜片上下压力差的变化而改变的性能,获取与压力成正比的电容值信号。将容(压力转换元件)连接到传感器混合集成电路的振荡电路中,传感器能够产生可变频率的信号,且该信号的输出频率约为80--1ZOHz,与进气歧管的绝对压力成正比。电控装置ECU一可以根据传感器输入信号的频率来感知进气歧管的绝对压力的大小,进而对发动机的喷油量进行控制。



四、表面弹性波式进气压力传感器
    表面弹性波式进气压力传感器是在一块压电基片上用超声波方法加工出一块薄膜敏感区,上面刻制换能器、(压敏SAW延时线),换能器与电路组合成为振荡器,如图4-21所示。为了提高测量精度,减小补偿温度对荃片的影响·在薄膜敏感区边缘设置另一只性能相同的换能器(温基SAW延时线)。换能器是通过在抛光的压电基片上设置两个金属叉指构成的,若在输入换能叉指T1上加电信号,便由逆压电效应在基片表面激励起弹性表面波,传播到换能叉指T2转换成电信号,经放大后反馈到TI以便保持振荡状态。表面弹性波SAW在两个换能叉指之间的传播时间即是所获得的延迟时间,其大小取决于两换能叉指间的距离。由于导人的进气歧管压力作用于压电基片上,压力变化将在薄膜敏感区产生应变,使换能叉指间的距离发生变化,从而使表面弹性波传播的延迟时间相应变化。这样,根据与延迟时间成反比的振荡频率,即可输出压力信号。

 
 

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