第5章 压力传感器

第五章压力传感器汽车电子控制基础——第一节概述•压力传感器是用来检测气体压力和液体压力，并将压力信号转变为电压信号。压力传感器的基本原理是靠测定压力差来工作的。•汽车上应用的压力传感器用来检测进气歧管压力、气缸压力、发动机油压、变速器油压、车外大气压力及轮胎压力等。•压力传感器的种类：应变片式、半导体式、膜片式（可变电感式）、差动变压器式等。压力传感器•1）进气管压力传感器•2）大气压力传感器•3）空气滤清器真空开关•4）机油压力开关•5）空调高压、低压开关•6）油压助力制动系统中的油压传感器•7）主动悬架系统中的控制阀压力传感器•8）制动主缸油压传感器•9）蓄压器压力传感器•10）增压传感器冷却液压力传感器燃油压力传感器曲轴箱压力传感器涡轮增压传感器大气压力传感器机油压力传感器进气歧管压力传感器共轨压力传感器压力传感器第二节应变式压力传感器•工作原理：将应变电阻片（金属丝式、箔式或半导体应变片）粘贴在测量压力的弹性元件表面上，当被测压力变化时，弹性元件内部应力变化产生变形，这个变形使应变片的电阻产生变化，根据所测电阻变化的大小来测量未知压力。电阻应变效应导体或半导体的电阻随机械变形而发生变化的现象。压阻效应•对半导体材料在轴向施加一定载荷产生应力时，它的电阻率发生变化的现象叫压阻效应•电阻应变片•应变式压力传感器——进气歧管压力传感器•作用进气歧管绝对压力传感器用于D型汽油喷射系统。它在汽油喷射系统中所起的作用和空气流量传感器相似。进气歧管绝对压力传感器根据发动机的负荷状态测出进气歧管内绝对压力（真空度）的变化，并转换成电压信号，与转速信号一起输送到电控单元（ECU），作为确定喷油器基本喷油量的依据。图5-14进气压力传感器外形图2-60进气歧管压力传感器的安装位置图5-15半导体压敏电阻式进气压力传感器的构造1－塑料外壳2－滤波器3－混合集成电路4－压力转换元件5－滤清器安装位置：（1）安装在发动机机舱内（如皇冠3.0车）；（2）安装在进气歧管上（如99新秀）；（3）安装在发动机电脑内（如AudiA6车）。压敏电阻式绝对压力传感器工作原理•工作原理：主要由绝对真空室、硅片和IC放大电路组成。硅片的一侧是真空室(绝对压力为零)，而另一侧承受进气管内的压力，在此压力作用下使硅片产生变形；由于真空室的压力是固定的，进气管绝对压力变化时，硅片的变形量不同；硅片是一个压力转换元件(压敏电阻)．其电阻值随其变形量而变化，导致硅片所处的电桥电路输出电压发生变化，电桥电路输出的电压(很小)经IC放大电路放大后输送给ECU。•构造•惠斯通电桥是一种可以精确测量电阻的仪器。•电阻R1，R2，R3，R4叫做电桥的四个臂，•G为检流计，用以检查它所在的支路有无电流。•当G无电流通过时，称电桥达到平衡。•平衡时，四个臂的阻值满足一个简单的关系，利用这一关系就可测量电阻。•平衡时，检流计所在支路电流为零，则有，•（1）流过R1和R3的电流相同（记作I1），流过R2和R4的电流相同（记作I2）。•（2）B，D两点电位相等，即ＵB=ＵD。因而有•I1R1=I2R2；3个阻值已知，便可求得第四个电阻。桑塔纳GLi型轿车半导体压敏电阻式进气歧管压力传感器1-搭铁；2-进气温度信号输出端子；3-电源（+5V）端子；4-传感器信号输出端子皇冠3.0轿车压敏电阻式进气歧管压力传感器广州本田轿车MAP传感器真空膜盒式进气歧管压力传感器1-膜盒;2-气压室；3-气压增高；4-操纵杆•可变电阻器式1-膜盒;2-接进气管；3-输出电压；4-基准电压当电位计的滑动臂在电阻上移动时，对加在电阻上的电压起分压作用。当空气压力降低时，操纵杆使滑动触点向电阻的搭铁端移动，由于电阻增加，使输出电压减少。反之，空气压力增高时，则输出电压增强。•可变电感式1-膜盒;2-接进气管；3-线圈W1；4-铁心；5-线圈W2振荡器输出的交变电压通过线圈W1，由互感作用而使线圈W2产生电压，电压的大小由两线圈耦合情况而定。耦和越紧，输出电压越大，所以在铁心向两线中间运动时，输出电压信号会得到增强。大气压力传感器•安装位置图2-65大气压力传感器的安装位置大气压力传感器的检测原理图5-18燃油压力调节器安装位置图5-21制动液油压传感器的构造1－半导体应变片2－基片3－密封圈4－传感元件5－壳体压力传感器构造原理图主要仪器：传感器特性数显仪、传感器特性仪、平衡器、砝码（连线9根）压阻式MAP传感器信号特征压阻式MAP传感器电路电容式绝对压力传感器•结构：•工作原理：发动机工作时，进气管内的空气压力作用于弹性膜片上，使弹性膜片产生位移，电容量的变化量与弹性膜片的位移成正比，电容量的变化量再经过测量电路转换成电压信号输送给Ecu，测量电路可以是电容电桥电路或谐振电路等。•检查进气温度传感器的信号电压，20℃时信号电压为2.5～3.4V；60℃时为0.2～1.0V。第三节压电式压力传感器•压电效应：当某些物质沿其某一方向施加压力或拉力时，会产生变形，此时这种材料的两个表面将产生符号相反的电荷。当去掉外力后，它又重新回到不带电状态。•逆压电效应：若将压电材料置于电场之中，其几何尺寸也会发生变化。这种由于外电场作用下，导致压电材料产生机械变形的现象，称为逆压电效应或电致伸缩效应。缸内直喷发动机的燃油压力传感器柴油共轨压力传感器•共轨压力传感器的作用是以足够的精度，在相应较短的时间内，测定轨中的实时压力，并向ECU提供电信号。制动压力传感器G201机油压力传感器空气滤清器真空开关机油压力开关空调压力开关