進(jìn)氣壓力傳感器基本工作原理

在電控多點(diǎn)燃油噴射系統(tǒng)中，精確測量進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)空氣量大小非常重要，該信號是電控單元精確計(jì)算噴油量的主要依據(jù)。測量進(jìn)氣量的傳感器，其作用是檢測發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量大小，并將進(jìn)氣量信息轉(zhuǎn)換成電信號輸入電控單元（ECU）以供計(jì)算確定噴油量。

通常，測量空氣量方法的傳感器可分為兩種，進(jìn)氣歧管壓力傳感器（即負(fù)壓力型）和空氣流量傳感器。壓力傳感器檢測進(jìn)氣歧管內(nèi)的絕對壓力，測量方法屬于間接測量法。

由于空氣在進(jìn)氣歧管內(nèi)流動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生壓力波動(dòng)，因此，使用壓力傳感器的測量精度不高，但控制系統(tǒng)的制造成本較低。有很多電噴發(fā)動(dòng)機(jī)不用空氣流量計(jì)而用歧管壓力傳感器，它和曲軸位置傳感器一起決定著發(fā)動(dòng)機(jī)工作的基本供油量。

進(jìn)氣壓力傳感器基本工作原理

進(jìn)氣壓力傳感器通過測量進(jìn)氣管中的絕對壓力來獲知空氣的密度，配合發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，計(jì)算出進(jìn)入的空氣量。這里需要說明的是普通發(fā)動(dòng)機(jī)從節(jié)氣門到進(jìn)氣門之間的歧管一般是處于真空狀態(tài)的。除了增壓型發(fā)動(dòng)機(jī)外。普通汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣動(dòng)力來自活塞的抽吸，也就是說，活塞端是主動(dòng)端，而節(jié)氣門平常是關(guān)閉的，這樣需求多于供給，于是歧管就會(huì)產(chǎn)生真空度。即使節(jié)氣門完全打開，由于空氣的流動(dòng)存在的阻力，有一定的滯后性，主動(dòng)端在于活塞，所以還是會(huì)產(chǎn)生真空，只是真空度較低而已。從這個(gè)道理我們也不難看出，為什么渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)能產(chǎn)生更大的功率。主要原因還在于空氣不是被動(dòng)吸入，而是被主動(dòng)灌入，空氣量大了，壓縮率也就高了，當(dāng)然功率也就大了。

發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，歧管壓力傳感器測量進(jìn)氣歧管內(nèi)的絕對壓力和環(huán)境大氣壓之間的差值，使其轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘枴?a href="http://wenjunhu.com/v/tag/1247/" target="_blank">電腦板根據(jù)這個(gè)信號計(jì)算出精確的進(jìn)氣量，進(jìn)而使噴油嘴輸出一定寬度的噴油脈沖信號，使混合氣濃度為最佳空燃比。

進(jìn)氣壓力傳感器檢測的是節(jié)氣門后方的進(jìn)氣歧管的絕對壓力，它根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的大小檢測出歧管內(nèi)絕對壓力的變化，然后轉(zhuǎn)換成信號電壓送至ECU，ECU依據(jù)信號電壓的大小，控制基本噴油量的大小。

圖中應(yīng)變電阻R1，R2，R3，R4，他們構(gòu)成惠思頓電橋并與硅膜片粘連在一起，硅膜片在歧管內(nèi)的絕對壓力作用下可以變形，從而引起應(yīng)變電阻R值得變化，歧管內(nèi)的真空度越大，硅膜片的變形越大，從而電阻R的阻值變化也越大，即把硅膜片機(jī)械式的變化轉(zhuǎn)變成了電信號，再有集成電路放大輸出至ECU。

發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，隨著節(jié)氣門開度的變化，進(jìn)氣歧管的真空度、絕對壓力以及輸出信號特性曲線均在變化。

發(fā)動(dòng)機(jī)工作，節(jié)氣門開度越小，進(jìn)氣歧管的真空度越大，歧管內(nèi)的絕對壓力就越小，輸出電壓也越小。節(jié)氣門開度越大，進(jìn)氣歧管的真空度越小，歧管內(nèi)的絕對壓力就越大，輸出信號也越大，輸出信號與歧管內(nèi)絕對壓力的大小成正比。

進(jìn)氣壓力傳感器的功用

1、檢測節(jié)氣門后方進(jìn)氣管內(nèi)的進(jìn)氣壓力，計(jì)算進(jìn)氣量，決定基本噴油量和基本點(diǎn)火提前角。進(jìn)氣壓力越大，進(jìn)氣量越多，噴油越多，點(diǎn)火提前角越小。

2、監(jiān)測廢氣循環(huán)量和油箱蒸汽回收量。

3、與進(jìn)氣流量傳感器共用，提高檢測精度。

進(jìn)氣壓力傳感器的種類

在當(dāng)今發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)中，應(yīng)用較為廣泛的壓力傳感器按輸出信號分類有電壓型和頻率型兩種。電壓型壓力傳感器又可分為半導(dǎo)體壓敏電阻式和真空膜盒傳動(dòng)式兩種。頻率型壓力傳感器有電容式和表面彈性波式兩種。

1、電壓型壓力傳感器

半導(dǎo)體壓敏電阻式進(jìn)氣歧管絕對壓力傳感器

半導(dǎo)體壓敏電阻式進(jìn)氣歧管絕對壓力傳感器由壓力轉(zhuǎn)換元件（硅膜片）和把轉(zhuǎn)換元件輸出信號進(jìn)行放大的混合集成電路組成。

壓力轉(zhuǎn)換元件是利用半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng)制成的硅膜片。硅膜片的一側(cè)是真空室，另一側(cè)導(dǎo)入進(jìn)氣歧管壓力，所以進(jìn)氣歧管內(nèi)絕對壓力越高，硅膜片的變形越大，其變形量與壓力成正比。附著在薄膜上的應(yīng)變電阻的阻值則產(chǎn)生與其變形量成正比的變化。利用這種原理，可把進(jìn)氣歧管內(nèi)壓力的變化變換成電信號。

一般此種傳感器與ECU有3根導(dǎo)線相連：ECU向傳感器供電的電源線，供電電壓一般為4.8-5.1V，傳感器的信號輸出線和傳感器的接地線。在發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，進(jìn)氣歧管的真空度高（絕對壓力低），傳感器的電阻值大，傳感器輸出1.5-2.1V的低電壓信號；當(dāng)節(jié)氣門全開時(shí)，歧管真空度低（絕對壓力高），傳感器電阻小，傳感器輸出3.9-4.8V的高電壓信號。

真空膜盒傳動(dòng)的可變電感式進(jìn)氣歧管絕對壓力傳感器

真空膜盒傳動(dòng)的可變電感式進(jìn)氣歧管絕對壓力傳感器主要由膜盒、鐵心、感應(yīng)線圈和電子電路等組成。

膜盒是由薄金屬片焊接而成，其內(nèi)部被抽成真空，外部與進(jìn)氣歧管相通。外部壓力變化將使膜盒產(chǎn)生膨脹和收縮的變化。置于感應(yīng)線圈內(nèi)部的鐵芯和膜盒聯(lián)動(dòng)。感應(yīng)線圈由2個(gè)繞組構(gòu)成，其中一個(gè)與振蕩電路相連，產(chǎn)生交流電壓，在線圈周圍產(chǎn)生磁場，另一個(gè)為感應(yīng)繞組，產(chǎn)生信號電壓。當(dāng)進(jìn)氣歧管壓力變化時(shí)，膜盒帶動(dòng)鐵心在磁場中移動(dòng)，使感應(yīng)線圈產(chǎn)生的信號電壓隨之變化。該信號電壓由電子電路檢波、整形和放大后，作為傳感器的輸出信號送至

電控單元（ECU）。

由于這種傳感器是利用12V電源完成變壓作用的，所以拔下插座就無法檢查傳感器的好壞。檢測時(shí)，將萬用表（電壓擋）的表筆分別插入導(dǎo)線連接器與兩端子接觸，測量其輸出電壓。測量方法如下：在不動(dòng)插座的情況下閉合點(diǎn)火開關(guān)(ON)，將萬用表表筆與Vs、E端子接觸。在開放真空管道、加上大氣壓的情況下，電壓值約為1.5V，而在用嘴巴對真空管道吸氣的情況下，電壓值應(yīng)從1.5V起向降低方向變化；發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電壓值約為0.4V ,而當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速升高時(shí)，此電壓值也升高。

2、頻率型壓力傳感器

3、電容式進(jìn)氣壓力傳感器

電容式進(jìn)氣壓力傳感器是用氧化鋁膜片和底板彼此靠近排列形成電容，利用電容膜片上下壓力差而改變的性質(zhì)，獲得與壓力成正比的電容值信號。將電容連接到傳感器混合集成電路的震蕩電路中，傳感器產(chǎn)生可變頻率的信號。輸出頻率與進(jìn)氣壓力成正比，在80.120Hz之間變化。

4、表面彈性波式進(jìn)氣壓力傳感器

表面彈性波式進(jìn)氣壓力傳感器是在一塊壓電基片上用超聲波方法加工出一個(gè)薄膜敏感區(qū)，上面刻制換能器（壓敏SAW延時(shí)線），換能器與電路組合成振蕩器。換能器是在拋光的壓電基片上設(shè)置2個(gè)金屬叉指構(gòu)成，若在輸入換能叉指T1上加電信號，便由逆壓電效應(yīng)在基片壽面激勵(lì)起彈性表面波，傳播到換能文指T2轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)放大后反饋到T1以便保持振蕩狀態(tài)。表面彈性波（SAW）在2個(gè)換能叉指之間的傳播時(shí)間即是所獲得的延遲時(shí)間，其大小取決于2個(gè)換能叉指間的距離。由于導(dǎo)入的進(jìn)氣歧管壓力作用于壓電基片上，壓力變化將在薄膜敏感區(qū)產(chǎn)生應(yīng)變，即使換能叉指間距離發(fā)生變化。因而，表面彈性波傳播的延遲時(shí)間相應(yīng)變化。這樣，根據(jù)與延遲時(shí)間成反比的振蕩頻率，即可輸出壓力信號。

頻率型壓力傳感器信號電壓一般是5V或12V。當(dāng)空氣流量變化時(shí)，電壓始終不變，而輸出的脈沖頻率發(fā)生變化，因此不能根據(jù)測量電壓高低確定流量變化。檢測時(shí)用萬用表找到壓力傳感器的頻率信號輸出線，將汽車萬用表打到“DC”擋，按SELECT功能選擇鍵轉(zhuǎn)換成“DC+Hz”擋。起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)逐漸加速觀察，主顯示直流電壓和副顯示上的頻率，是否隨轉(zhuǎn)速變化而變化，一般的頻率型的壓力傳感器隨著進(jìn)氣量的增加頻率也在改變。

發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣壓力傳感器的故障表現(xiàn)及檢測

1、故障表現(xiàn)

發(fā)動(dòng)機(jī)不能正常工作

怠速不穩(wěn)

經(jīng)常熄火

不能啟動(dòng)

油耗驚人。

2、檢測方法

2.1傳感器電源電壓的檢測

A、點(diǎn)火開關(guān)置于“OFF”位置，拔下進(jìn)氣歧管絕對壓力傳感器的導(dǎo)線連接器，

B、將點(diǎn)火開關(guān)置于“ON”位置（不起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)），用萬用表電壓檔測量導(dǎo)線連接器中電源端VCC和接地端E2之間的電壓。其電壓值應(yīng)為4.5-5.5V。如有異常，應(yīng)檢查進(jìn)氣歧管絕對壓力傳感器與ECU之間的線路是否導(dǎo)通。若斷路，應(yīng)更換或修理線束。

2.2傳感器輸出電壓的檢測

A、接通點(diǎn)火開關(guān)。

B、脫開進(jìn)氣室一側(cè)的真空軟管。

C、用萬用表電壓檔測量ECU插接器側(cè)進(jìn)氣壓力傳感器PIM-E2端子間在大氣壓力狀態(tài)下的輸出電壓，并記下這一電壓值。

D、用手提式真空泵向進(jìn)氣壓力傳感器內(nèi)施加真空，從13.3kPa (100mmHg）起，每次遞增13.3kPa(100mmHg)，一直增加到66.7kPa (500 mmHg）為止，測量在不同真空度下傳感器PIM-E2端子間的輸出電壓。該電壓應(yīng)能隨真空度的增大而不斷上升。將不同真空度下的輸出電壓下降量與標(biāo)準(zhǔn)值相比較，如不符，應(yīng)更換進(jìn)氣歧管壓力傳感器。

3、進(jìn)氣壓力傳感器檢修步驟

3.1讀資料，讀圖，識別電路

3.2分析故障點(diǎn)

3.3檢測方法

故障診斷儀：讀取故障碼、讀取數(shù)據(jù)流。

萬用表：流量信號、搭鐵線、電源線

示波器：測量流量信號波形

3.4萬用表檢測

信號線：接腳PIM與E2間的動(dòng)態(tài)信號電壓，隨進(jìn)氣壓力增大而增大,大氣壓3.3V~3.9V。

搭鐵線：插頭E2與搭鐵間的搭鐵電阻電阻，應(yīng)為0Ω。

電源線：插頭ACC與搭鐵間的供電電壓，應(yīng)為4.5-5.5V。

責(zé)任編輯：xj

原文標(biāo)題：發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣壓力傳感器

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