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进气压力传感器
阅读:1849时间:2017-12-25 11:28:25

  进气压力传感器(ManifoldAbsolutePressureSensor),简称MAP。它以真空管连接进气歧管,随着引擎不同的转速负荷,感应进气歧管内的真空变化,再从感知器内部电阻的改变,转换成电压信号,供ECU修正喷油量和点火正时角度。
  电喷发动机中采用进气压力传感器来检测进气量的称为D型喷射系统(速度密度型)。进气压力传感器检测进气量不是像进气流量传感器那样直接检测,而是采用间接检测,同时它还受诸多因素的影响,因而在检测和维修中就有许多不同于量传感器进气流的地方,所产生的故障也有它的特殊性。

原理

  进气压力传感器检测的是节气门后方的进气歧管的绝对压力,它根据发动机转速和负荷的大小检测出歧管内绝对压力的变化,然后转换成信号电压送至发动机控制单元(ECU),ECU依据此信号电压的大小,控制基本喷油量的大小。
  进气压力传感器种类较多,有压敏电阻式、电容式等。由于压敏电阻式具有响应时间快、检测精度高、尺寸小且安装灵活等优点,因而被广泛用于D型喷射系统中。

内部结构

  压力传感器对于压力的测量采用的是压力芯片,而压力芯片在可发生压力形变的硅膜片上集成的惠斯通电桥。压力芯片是压力传感器的核心,各大生产压力传感器的厂商都有各自的压力芯片,有的是传感器厂商直接生产,有的是委外生产的专用芯片(ASC),再者就是直接购买芯片专业厂家的通用芯片。传感器厂商直接生产的芯片或定制的ASC芯片一般都只用在自身产品上,这类芯片集成度高,往往把压力芯片、放大电路、信号处理芯片、EMC保护电路及用于标定传感器输出曲线的ROM都集成到一块芯片上,整个传感器就是一个芯片,芯片通过引线和接插件PIN脚相连。
  压力传感器的这种设计及生产工艺,其实就是MEMS技术(microelectromechanicalsystems的缩写,即微电子机械系统)的实际应用,MEMS建立在微米/纳米技术(micro/nanotechnology)基础上的21世纪前沿技术,使之对微米/纳米材料进行设计、加工、制造和控制的技术。它可将机械构件、光学系统、驱动部件、电控系统、数字处理系统集成为一个整体单元的微型系统。这种微电子机械系统不但能够采集、处理与发送信息或指令,还能够按照所获取的信息自主地或根据外部指令采取行动。它用微电子技术和微加工技术(包括硅体微加工、硅表面微加工、LIGA和晶片键合等)相结合的制造工艺,制造出各种性能优异、价格低廉、微型化的传感器、执行器、驱动器和微系统。MEMS强调利用先进工艺实现微系统,突出集成系统的能力。[3]
  压力传感器就是MEMS技术的典型代表,另外一个常用的MEMS技术是微机电陀螺仪。目前几大EMS系统供应商,如BOSCH,DENSO,CONTI等公司,都有各自设计的专用芯片,结构也类似。优点:集成度高,传感器尺寸小,配合小尺寸的接插件传感器尺寸很小,便于布置安装。传感器内部的压力芯片完全封装在硅胶中,起到耐腐蚀、耐震动等作用,大幅提高传感器使用寿命。大规模批量生产成本低,成品率高,性能优异。
  另有些进气压力传感器厂家使用通用的压力芯片,再通过PCR板将压力芯片,EMC保护电路等外围电路及接插件PIN脚集成,如图3所示,压力芯片安装在PCB板背面,PCB为双面PCB板。
  此类压力传感器由于集成度较低,制造物料成本高。PCB板无全密封封装,零件通过传统的锡焊工艺集成在PCB板上,存在虚焊风险。在高振动,高温高湿的环境下,PCB应注意保护,质量风险高。

输出特性

  发动机工作时,随着节气门开度的变化,进气歧管内的真空度、绝对压力以及输出信号特性曲线均在变化。
  D型喷射系统检测的是节气门后方进气歧管内的绝对压力。节气门后方既反映了真空度又反映了绝对压力,因而有人认为真空度与绝对压力是一个概念,其实这种理解是片面的。在大气压力不变的条件下(标准大气压力为101.3kPa),歧管内的真空度越高,反映歧管内的绝对压力越低,真空度等于大气压力减去歧管内绝对压力的差值。而歧管内的绝对压力越高,说明歧管内的真空度越低,歧管内绝对压力等于歧管外的大气压力减去真空度的差值。即大气压力等于真空度和绝对压力之和。理解了大气压力、真空度及绝对压力的关系后,进气压力传感器的输出特性就明确了。
  发动机工作中,节气门开度越小,进气歧管的真空度越大,歧管内的绝对压力就越小,输出信号电压也越小。节气门开度越大,进气歧管的真空度越小,歧管内的绝对压力就越大,输出信号电压也越大。输出信号电压与歧管内真空度的大小呈反比,与歧管内绝对压力的大小呈正比。

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