汽車壓力傳感器的結(jié)構(gòu)、-原理與檢測

1、P1第三章 壓力傳感器的結(jié)構(gòu)、 原理與檢測 汽車傳感器P2第一節(jié) 概述 第二節(jié) 進氣壓力傳感器 第三節(jié) 大氣壓力傳感器 第四節(jié) 制動主缸油壓傳感器第五節(jié) 蓄壓器壓力傳感器 第六節(jié) 空氣濾清器真空開關(guān)第七節(jié) 機油壓力開關(guān)P3 壓力傳感器在汽車上應(yīng)用較廣，它的作用是檢測氣體或液體的壓力變化情況，并把檢測結(jié)果轉(zhuǎn)換成電信號輸入給電控單元。第一節(jié) 概 述 一、壓力傳感器的類型1.壓力傳感器按結(jié)構(gòu)可分為3）電阻-應(yīng)變效應(yīng)式：電阻-應(yīng)變效應(yīng)是指金屬導(dǎo)體的電阻 在導(dǎo)體受力產(chǎn)生變形(伸長或縮短)時發(fā)生變化的現(xiàn)象。1）電磁式：或稱膜盒傳動的可變電感式、差動變壓器組合 式。敏感元件有膜盒、波紋管、U形管等。2）壓阻

2、效應(yīng)式：壓阻效應(yīng)是指當半導(dǎo)體受到應(yīng)力作用時， 由于載流子遷移率的變化，其電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象。 半導(dǎo)體壓阻式傳感器具有靈敏度高、動態(tài)響應(yīng)好、精度 高易于微型化和集成化等特點而應(yīng)用廣泛。P41) 電壓型：有壓阻效應(yīng)式(或半導(dǎo)體壓敏電阻式)壓力傳感 器、和電磁式(膜盒傳動的可變電感式)壓力傳感器。2.按信號產(chǎn)生的原理可分為2) 頻率性：電容膜盒式壓力傳感器和表面彈性波式壓力傳 感器。3.按信號產(chǎn)生的應(yīng)用可分為進氣歧管壓力傳感器：檢測歧管壓力，間接獲取EFI系統(tǒng) 流量、EGR控制。大氣壓力傳感器： 檢測大氣壓力，空燃比修正。制動主缸壓力傳感器：檢測制動主缸壓力，蓄壓器壓力傳感器： 檢測蓄壓器壓力，控

3、制空氣濾清器真空開關(guān)：檢測壓力差，判斷濾清器是否堵塞。機油壓力開關(guān)： 檢測發(fā)動機有無機油壓力。變速器油壓力傳感器：檢測變速器油壓，控制換檔。輪胎氣壓傳感器： 檢測輪胎氣壓是否過高。P5 1. 國際壓力計量單位及其標識符號： Pa ； kPa； MPa ；2. 其他常用壓力計量單位 1）1bar=105Pa 2）PSi為英制壓力單位，磅力每平方英寸（1bf/in2） 1psi=6894.76 pa； 3）標準大氣壓 1atm=101325pa ； 4）工程大氣壓1at(千克力每平方厘米kgf/cm2) 1at =98066.5pa 5）毫米汞柱(mmHg)，1mmHg =133.322Pa 6）

4、毫米水柱(mmH2O)，1mmH2O =9.80665Pa附：壓力計量單位及其標識符號P6第二節(jié) 進氣壓力傳感器一、進氣壓力傳感器的結(jié)構(gòu)、原理進氣壓力傳感器是進氣歧管絕對壓力傳感器的簡稱。絕對壓力：相對于真空的壓力。 D型EFI系統(tǒng)是利用進氣歧管絕對壓力和發(fā)動機轉(zhuǎn)速來計算吸入氣缸的空氣量，又稱為速度密度型EFI系統(tǒng)。其作用相當于L型EFI汽油噴射系統(tǒng)中的空氣流量傳感器。速度密度方式噴油器進氣岐管壓力傳感器空氣濾清器怠速空氣閥進氣岐管穩(wěn)壓室節(jié)氣門體 P7BOSCH 壓力型（D型）EFIP8傳感器安裝：節(jié)氣門后部的進氣歧管上。P9 按其信號產(chǎn)生原理可分為電磁式(膜盒傳動的差動變壓器式)、壓阻式、電

5、容式和表面彈性波式等傳感器。 壓阻式傳感器采用硅膜片與力敏電阻一體化的擴散型。這種傳感器易于批量生產(chǎn)，能夠方便地實現(xiàn)微型化、集成化和智能化，因而受到人們普遍重視。 其中壓阻式和電容式進氣壓力傳感器在當今發(fā)動機電子控制系統(tǒng)中應(yīng)用較為廣泛。 2.進氣壓力傳感器的種類： 測量節(jié)氣門之后的進氣歧管的真空度，來間接的測量進氣量。 將進氣管道中的氣體絕對壓力轉(zhuǎn)換成電信號，并送ECU，由ECU控制電動噴油器噴油的噴油量。1.進氣壓力傳感器的作用P10（一）電磁式進氣壓力傳感器鐵心彈片接進氣歧管傳感線圈真空膜盒電磁式進氣壓力傳感器結(jié)構(gòu)圖1.傳感器結(jié)構(gòu)：2) 鐵心和傳感線圈：轉(zhuǎn)換為電量的元件。1) 一對真空膜盒

6、（壓力計）：檢測敏感元件。a) 節(jié)氣門開啟狀態(tài)b) 節(jié)氣門關(guān)閉狀態(tài)P11 具有彈性的真空膜盒抽成真空。外部氣壓變化時，膜盒產(chǎn)生凸出或凹進的現(xiàn)象，通過傳動機構(gòu)，使線圈中鐵心的位置發(fā)生改變，從而使線圈中穿過的磁通量發(fā)生變化，于是線圈變產(chǎn)生出大小不同的感應(yīng)電動勢來，由此即把氣壓變化的物理量轉(zhuǎn)換成由線圈兩端輸出的電信號。鐵心彈片接進氣歧管傳感線圈真空膜盒a) 節(jié)氣門開啟狀態(tài)b) 節(jié)氣門關(guān)閉狀態(tài)2.傳感器工作原理P12 當節(jié)氣門開啟時，進氣歧管內(nèi)氣體的絕對壓力增加即真空度減小，真空膜盒被壓縮，把動鐵心往右拉，如圖a所示，于是減小了磁軛與動鐵心（銜鐵）的間隙，使傳感線圈中的感應(yīng)電動勢增大。當此信號輸出給E

7、CU后，ECU控制噴油器，使燃油的噴射量增加。節(jié)氣門關(guān)閉時，則相反。鐵心彈片接進氣歧管傳感線圈真空膜盒a) 節(jié)氣門開啟狀態(tài)b) 節(jié)氣門關(guān)閉狀態(tài)P13（二）壓阻效應(yīng)式進氣壓力傳感器1) 硅膜片：用半導(dǎo)體材料硅制 成的，是利用半導(dǎo)體壓阻效 應(yīng)的壓力轉(zhuǎn)換元件。硅膜片 的一面是真空室，另一面是 進氣 歧管壓力。硅膜片真空室IC濾清器接線端進氣歧管壓力1.傳感器結(jié)構(gòu)：2) 真空室：提供絕對壓力基準。3) 濾清器：濾除進氣雜質(zhì)，以 免膜片受到腐蝕和臟污而 。4) IC：集成傳感器電路。5) 接線端：壓阻效應(yīng)式進氣壓力傳感器結(jié)構(gòu)圖P14真空室硅片IC 壓阻式歧管壓力傳感器的硅膜片一面通真空室，另一面導(dǎo)入進氣

8、歧管壓力。在壓差作用下，硅膜片就會產(chǎn)生機械應(yīng)變而產(chǎn)生應(yīng)力，應(yīng)變電阻的阻值在膜片應(yīng)力的作用下就會發(fā)生變化，電橋上電阻值的平衡就被打破，從而使電橋輸出電壓變化。由于該電壓值很小，再經(jīng)過混合集成電路的放大處理后，從ECU的PIM端子提供給微電腦電路。2.傳感器工作原理P15說明： 發(fā)動機電噴系統(tǒng)的汽油噴射，除了受進氣壓力、發(fā)動機轉(zhuǎn)速等主要因素影響外，還必須考慮發(fā)動機在冷啟動、熱車后、滿負荷、加速及停車時燃油供給的中斷等諸多因素。為此，還設(shè)置許多附加或輔助裝置，如節(jié)氣門位置傳感器和附加空氣閥等。 另外，由于壓力傳感器結(jié)構(gòu)和測量原理的要求，因此壓力傳感器安裝在振動較小的車身處，用一根橡膠管與進氣總管相連

9、作為取氣管。P16 由兩片用絕緣墊平行隔開的氧化鋁膜片形成電容。在鋁片的內(nèi)表面貼有兩片極薄的硅片，分別與一根引線相連。 氧化鋁膜片與絕緣墊圍成的空腔抽成真空提供絕對壓力基準。（三）電容膜盒式進氣歧管壓力傳感器1.傳感器結(jié)構(gòu)：真空腔通進氣歧管氧化鋁片硅片引線絕緣墊電容膜盒式進氣壓力傳感器結(jié)構(gòu)圖P17 氧化鋁片和絕緣墊圈構(gòu)成真空腔的膜盒，該盒裝在與進氣管相通的容器內(nèi)。當進氣歧管壓力發(fā)生變化時，極板氧化鋁片彎曲變形，極板的間隙發(fā)生變化，其電容隨之變化，從而獲得與壓力成正比的電容值信號。 把電容式傳感器作為諧振電路的一部分，當進氣壓力發(fā)生變化時，諧振頻率發(fā)生相應(yīng)的變化，其輸出信號的頻率與進氣壓力成正比

10、。其頻率大約在80120Hz內(nèi)變化。真空腔通進氣歧管氧化鋁片硅片引線絕緣墊2.傳感器工作原理 ECU根據(jù)信號的頻率便可算出進氣歧管的絕對壓力。利用兩個極板之間的電容與極板間的間隙成反比原理。P18檢測步驟：1）拔下傳感器插頭，接通點火開關(guān)，測量VCC端子與E2間 電壓應(yīng)該為4.55.5V。二、進氣壓力傳感器的檢測進氣壓力傳感器電子控制單元ECU進氣硅片混合IC穩(wěn)壓電源單片機A/D轉(zhuǎn)換進氣壓力傳感器與ECU的連接電路示意圖VCCPIME2E1P192）插回插頭，拆下傳 感器上的軟管，接 通點火開關(guān)，測量 ECU連接器上PIM 與E2端子間的大氣 壓下輸出的電壓， 應(yīng)符合圖示的輸出 特性。3）對傳

11、感器施以 13.366.7kPa的負壓(真空度)，再測ECU 連接器上PIM與E2端子之間的電壓，應(yīng)符合表所列值的 規(guī)律。詳情請撥-零二二-二七二三九零八二輸出特性輸出電壓/VmmHgUO壓力0.52.43.63.91.206075011220kPa150450100840真空度/mmHg 100200300400500PIM/E2電壓0.30.50.70.91.11.31.51.71.92.1P20第三節(jié) 大氣壓力傳感器 大氣壓力 (BARO) 傳感器一般安裝在發(fā)動機集中控制電腦ECM/PCM (發(fā)動機控制模塊/動力系統(tǒng)控制模塊)內(nèi)，電腦通過大氣壓力傳感器測量車輛所處位置的海拔高度以及車輛爬

12、山時的相對海拔高度。并把這種變化轉(zhuǎn)換為輸入的信號，輸入到電腦內(nèi)，從而調(diào)整點火正時和燃油供給量，使發(fā)動機性能得到穩(wěn)定發(fā)揮。大氣壓傳感器測量大氣壓的范圍： 101100mb（200PSi）大氣壓分辨率： 0.1mbar測量溫度范圍： -40+85 INTERSEMA大氣壓傳感器MS5540BP21 與歧管絕對壓力傳感器相似。以本田雅閣轎車為例，主要有硅片和放大電路組成。硅片覆蓋著真空室，由發(fā)動機ECM 向傳感器提供 5V電源與傳感器內(nèi)部電路搭鐵成回路。真空室和大氣壓之間的壓力差引起硅片彎曲變形，傳感器產(chǎn)生一個電壓信號，經(jīng)放大電路放大修正后的信號再反饋到ECM。傳感器結(jié)構(gòu)圖一、大氣壓力傳感器的結(jié)構(gòu)、

13、原理輸出特性輸出電壓/VkPaUO壓力0.51.52.02.53.03.51.003451688510017硅片真空室P22 以三菱轎車大氣壓力傳感器為例。安裝在空氣流量傳感器內(nèi)，由惠斯登電橋組成，當海拔變化，輸出信號到ECU的16號端子。ECU據(jù)此修正噴油量。13和23端子并聯(lián)以減少接觸電阻。接通點火開關(guān)： 端子23與搭鐵間電壓應(yīng)為5V。 傳感器信號輸出端子5輸出電壓UO應(yīng)為3.54.2V。二、檢測方法1）檢查搭鐵情況 端子14與搭鐵電阻為02）檢測各端子間電壓值：3541323161424ECUUO傳感器E1E1E25V電源三菱轎車大氣壓力傳感器接線圖P23第四節(jié) 制動主缸油壓傳感器作用：

14、檢測儲壓器壓力，以控制制動系統(tǒng)中油壓助力裝置中的 油液壓力，向外發(fā)出液壓制動油泵接通與斷開信號，油 壓異常時報警信號。半導(dǎo)體應(yīng)變片基片密封圈傳感元件殼體1.傳感器結(jié)構(gòu)： 由基片、半導(dǎo)體應(yīng)變片、傳感元件及殼體組成。2.傳感器工作原理： 利用應(yīng)變片的電阻隨形狀變化的性質(zhì)，通過金屬膜片檢測出壓力的變化，并轉(zhuǎn)變成電信號向外輸出。P24安裝位置：主缸下部。P25第五節(jié) 蓄壓器壓力傳感器作用：檢測牽引力控制系統(tǒng)(TRC)蓄壓器油液壓力，并將壓力 信號轉(zhuǎn)換為電信號輸入ECU，以控制液壓泵的工作。2.傳感器工作原理： 當油液壓力低時，它向ECU輸入油壓低信號，以便起動油壓泵，使之運轉(zhuǎn)；當油液壓力高時，它輸入E

15、CU的信號使液壓泵停止運轉(zhuǎn)。TRC執(zhí)行器壓力開關(guān)低壓開關(guān)接通高壓開關(guān)關(guān)斷ABS/TRC ECUY-G1PRE2BR 21.傳感器結(jié)構(gòu)： 由壓力檢測部分(半導(dǎo)體壓敏元件)、電路部分等組成。3.安裝位置： 液壓控制組件的上方。蓄壓器壓力傳感器接線圖P26TCS：英文全稱是Traction Control System， 即牽引力控制系統(tǒng)，又稱循跡控制系統(tǒng)。 ASR：ASR驅(qū)動防滑系統(tǒng)也叫牽引力控制系統(tǒng)， 即Acceleration Slip Regulation的縮寫。TRC：TRC功能與TCS相同，此種叫法多出現(xiàn)于豐田、 雷克薩斯等日系車型上。ATC：功能與TCS相同，自動牽引力控制，又稱為牽引

16、 力控制。 Automatic Traction Control的縮寫。附：有關(guān)TRC相關(guān)的術(shù)語P27電源電壓的檢查PRE21.檢查電源電壓1) 拆下ABS/TRC ECU，連接器仍連著。2) 啟動發(fā)動機，使怠速運轉(zhuǎn)30s，以使 TRC執(zhí)行器油壓升高。蓄壓器壓力傳感器檢測步驟：TRC執(zhí)行器壓力開關(guān)低壓開關(guān)接通高壓開關(guān)關(guān)斷ABS/TRC ECUY-G1PRE2BR 23) 發(fā)動機熄火，打開點 火開關(guān)，用萬用表測 量 ECU 連接器PR端 子與 E2端子間電壓， 應(yīng)為 5V。P28電阻的檢查121）拆下壓力開關(guān)導(dǎo)線連接器，測量壓力開關(guān)（傳感器）連 接器端子1與端子2之間的電阻值，應(yīng)為0。2）接好連

17、接器，起動發(fā)動機，使之怠速運轉(zhuǎn)30s，以使TRC 執(zhí)行器壓力升高。3）發(fā)動機熄火，接通點火開關(guān)，測量連接器端子1與2間電 阻，應(yīng)為1.5K 若檢測不符合上述結(jié)果，應(yīng)更換TRC執(zhí)行器。2.檢查壓力開關(guān)TRC執(zhí)行器壓力開關(guān)低壓開關(guān)接通高壓開關(guān)關(guān)斷ABS/TRC ECUY-G1PRE2BR 2P29第六節(jié) 空氣濾清器真空開關(guān)作用：通過測量壓力差，來檢測空氣濾清器是否堵塞，從而 判斷空氣濾清器的工作狀況。 A B腔之間會產(chǎn)生壓力差，利用膜片向負壓側(cè)運動使舌簧開關(guān)動作。 當空氣濾清器發(fā)生堵塞時，因為B接頭處為負壓，舌簧開關(guān)閉合，使報警燈亮。膜片、磁鐵、舌簧開關(guān)、彈簧以及A腔、B腔組成。1.結(jié)構(gòu)：2.工作原理：B接頭真空開關(guān)的結(jié)構(gòu)彈簧B腔A接頭A腔膜片磁鐵舌簧開關(guān)P301. 拔下真空開關(guān)線束，接通點火開關(guān)，電源電壓為12V。2. 把手動真空泵接在真空開關(guān)的B接頭處，進行抽真空， 此時真空開關(guān)應(yīng)當導(dǎo)通，指示燈應(yīng)點亮，否則真空開關(guān) 失效應(yīng)當更換。真空開關(guān)的特性O(shè)NOFF-9.8kPa空氣濾清器堵塞檢測系統(tǒng)至發(fā)動機空氣濾清器指示燈舌簧開關(guān)AB進氣A 采用真