中文名 | 進(jìn)氣壓力傳感器 | 外文名 | Manifold Absolute Pressure Sensor |
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類????別 | 航空部件 |
壓力傳感器對(duì)于壓力的測(cè)量采用的是壓力芯片,而壓力芯片在可發(fā)生壓力形變的硅膜片上集成的惠斯通電橋。壓力芯片是壓力傳感器的核心,各大生產(chǎn)壓力傳感器的廠商都有各自的壓力芯片,有的是傳感器廠商直接生產(chǎn),有的是委外生產(chǎn)的專用芯片(ASC),再者就是直接購(gòu)買芯片專業(yè)廠家的通用芯片。傳感器廠商直接生產(chǎn)的芯片或定制的ASC芯片一般都只用在自身產(chǎn)品上,這類芯片集成度高,往往把壓力芯片、放大電路、信號(hào)處理芯片、EMC保護(hù)電路及用于標(biāo)定傳感器輸出曲線的ROM都集成到一塊芯片上,整個(gè)傳感器就是一個(gè)芯片,芯片通過(guò)引線和接插件PIN腳相連。
如圖2的壓力傳感器就是將除壓力芯片(Sensorchip)外的其他處理電路集成為Circuitchip,也有的壓力傳感器廠家將兩者完全結(jié)合為一體。
壓力傳感器的這種設(shè)計(jì)及生產(chǎn)工藝,其實(shí)就是MEMS技術(shù)(microelectromechanicalsystems的縮寫,即微電子機(jī)械系統(tǒng))的實(shí)際應(yīng)用,MEMS建立在微米/納米技術(shù)(micro/nanotechnology)基礎(chǔ)上的21世紀(jì)前沿技術(shù),使之對(duì)微米/納米材料進(jìn)行設(shè)計(jì)、加工、制造和控制的技術(shù)。它可將機(jī)械構(gòu)件、光學(xué)系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)部件、電控系統(tǒng)、數(shù)字處理系統(tǒng)集成為一個(gè)整體單元的微型系統(tǒng)。這種微電子機(jī)械系統(tǒng)不但能夠采集、處理與發(fā)送信息或指令,還能夠按照所獲取的信息自主地或根據(jù)外部指令采取行動(dòng)。它用微電子技術(shù)和微加工技術(shù)(包括硅體微加工、硅表面微加工、LIGA和晶片鍵合等)相結(jié)合的制造工藝,制造出各種性能優(yōu)異、價(jià)格低廉、微型化的傳感器、執(zhí)行器、驅(qū)動(dòng)器和微系統(tǒng)。MEMS強(qiáng)調(diào)利用先進(jìn)工藝實(shí)現(xiàn)微系統(tǒng),突出集成系統(tǒng)的能力。
壓力傳感器就是MEMS技術(shù)的典型代表,另外一個(gè)常用的MEMS技術(shù)是微機(jī)電陀螺儀。幾大EMS系統(tǒng)供應(yīng)商,如BOSCH,DENSO,CONTI等公司,都有各自設(shè)計(jì)的專用芯片,結(jié)構(gòu)也類似。優(yōu)點(diǎn):集成度高,傳感器尺寸小,配合小尺寸的接插件傳感器尺寸很小,便于布置安裝。傳感器內(nèi)部的壓力芯片完全封裝在硅膠中,起到耐腐蝕、耐震動(dòng)等作用,大幅提高傳感器使用壽命。大規(guī)模批量生產(chǎn)成本低,成品率高,性能優(yōu)異。
另有些進(jìn)氣壓力傳感器廠家使用通用的壓力芯片,再通過(guò)PCR板將壓力芯片,EMC保護(hù)電路等外圍電路及接插件PIN腳集成,如圖3所示,壓力芯片安裝在PCB板背面,PCB為雙面PCB板。
此類壓力傳感器由于集成度較低,制造物料成本高。PCB板無(wú)全密封封裝,零件通過(guò)傳統(tǒng)的錫焊工藝集成在PCB板上,存在虛焊風(fēng)險(xiǎn)。在高振動(dòng),高溫高濕的環(huán)境下,PCB應(yīng)注意保護(hù),質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)高。
發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí),隨著節(jié)氣門開(kāi)度的變化,進(jìn)氣歧管內(nèi)的真空度、絕對(duì)壓力以及輸出信號(hào)特性曲線均在變化。
D型噴射系統(tǒng)檢測(cè)的是節(jié)氣門后方進(jìn)氣歧管內(nèi)的絕對(duì)壓力。節(jié)氣門后方既反映了真空度又反映了絕對(duì)壓力,因而有人認(rèn)為真空度與絕對(duì)壓力是一個(gè)概念,其實(shí)這種理解是片面的。在大氣壓力不變的條件下(標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力為101.3kPa),歧管內(nèi)的真空度越高,反映歧管內(nèi)的絕對(duì)壓力越低,真空度等于大氣壓力減去歧管內(nèi)絕對(duì)壓力的差值。而歧管內(nèi)的絕對(duì)壓力越高,說(shuō)明歧管內(nèi)的真空度越低,歧管內(nèi)絕對(duì)壓力等于歧管外的大氣壓力減去真空度的差值。即大氣壓力等于真空度和絕對(duì)壓力之和。理解了大氣壓力、真空度及絕對(duì)壓力的關(guān)系后,進(jìn)氣壓力傳感器的輸出特性就明確了。
發(fā)動(dòng)機(jī)工作中,節(jié)氣門開(kāi)度越小,進(jìn)氣歧管的真空度越大,歧管內(nèi)的絕對(duì)壓力就越小,輸出信號(hào)電壓也越小。節(jié)氣門開(kāi)度越大,進(jìn)氣歧管的真空度越小,歧管內(nèi)的絕對(duì)壓力就越大,輸出信號(hào)電壓也越大。輸出信號(hào)電壓與歧管內(nèi)真空度的大小呈反比,與歧管內(nèi)絕對(duì)壓力的大小呈正比。
進(jìn)氣壓力傳感器(ManifoldAbsolutePressureSensor),簡(jiǎn)稱MAP。它以真空管連接進(jìn)氣歧管,隨著引擎不同的轉(zhuǎn)速負(fù)荷,感應(yīng)進(jìn)氣歧管內(nèi)的真空變化,再?gòu)母兄鲀?nèi)部電阻的改變,轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào),供ECM電腦修正噴油量和點(diǎn)火正時(shí)角度。換言之,ECM電腦輸出5V電壓給進(jìn)氣壓力感知器,再由信號(hào)端偵測(cè)電壓值,電腦,當(dāng)引擎在怠速時(shí),其電壓信號(hào)約1-1.5V,節(jié)氣門全開(kāi)時(shí),則約有4.5V電壓信號(hào)。
進(jìn)氣壓力傳感器安裝在進(jìn)氣管上。采用集成電路IC技術(shù),在一塊半導(dǎo)體基片上形成壓力傳感器、溫度補(bǔ)償電路和放大電路。在硅片中間從反面經(jīng)異向腐蝕形成了正方形膜片,利用膜片將大氣壓力變成應(yīng)力。在膜片表面通過(guò)擴(kuò)散...
進(jìn)氣壓力傳感器檢測(cè)的步驟:檢測(cè)電壓型較為方便:將萬(wàn)用表置于直流電壓檔(10或20V),測(cè)量Map的輸出電壓值即可,在怠速時(shí)約為0.9V,轉(zhuǎn)速升高,真空降低,電壓增加。如果信號(hào)電壓比正常值低(可能由信號(hào)...
傳統(tǒng)的壓力傳感器以機(jī)械結(jié)構(gòu)型的器件為主,以彈性元件的形變指示壓力,但這種結(jié)構(gòu)尺寸大、質(zhì)量重,不能提供電學(xué)輸出。靜電容量型壓力傳感器:將玻璃的固定極和硅的可動(dòng)極相對(duì)而形成電容,將通過(guò)外力(壓力)使可動(dòng)極...
電噴發(fā)動(dòng)機(jī)中采用進(jìn)氣壓力傳感器來(lái)檢測(cè)進(jìn)氣量的稱為D型噴射系統(tǒng)(速度密度型)。進(jìn)氣壓力傳感器檢測(cè)進(jìn)氣量不是像進(jìn)氣流量傳感器那樣直接檢測(cè),而是采用間接檢測(cè),同時(shí)它還受諸多因素的影響,因而在檢測(cè)和維修中就有許多不同于量傳感器進(jìn)氣流的地方,所產(chǎn)生的故障也有它的特殊性。
進(jìn)氣壓力傳感器是將發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管的壓力轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電信號(hào),發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制器根據(jù)此信號(hào)計(jì)算基本噴油時(shí)間、確定基本點(diǎn)火提前角等。
壓力傳感器有多種形式,根據(jù)其信號(hào)產(chǎn)生的原理可分為壓電式、半導(dǎo)體壓敏電阻式、電容式、差動(dòng)變壓器式及表面彈性波式等。
1.半導(dǎo)體壓敏電阻式進(jìn)氣壓力傳感器
(1)半導(dǎo)體壓敏電阻式壓力傳感器測(cè)量原理半導(dǎo)體壓敏電阻式壓力傳感器是利用半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng)將壓力轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓信號(hào),其原理如圖8-21所示。
半導(dǎo)體應(yīng)變片是一種受拉或受壓時(shí)其電阻值會(huì)相應(yīng)改變的敏感元件。將應(yīng)變片貼在硅膜片上,并連接成惠斯頓電橋,當(dāng)硅膜片受力變形時(shí),各應(yīng)變片受拉或受壓而其電阻發(fā)生變化,電橋就會(huì)有相應(yīng)的電壓輸出。
(2)壓敏電阻式進(jìn)氣壓力傳感器的結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體壓敏電阻式進(jìn)氣壓力傳感器的組成如圖8-22所示。傳感器的壓力轉(zhuǎn)換元件中有硅膜片,硅膜片受壓變形會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的電壓信號(hào)。硅膜片的一面是真空,另一面導(dǎo)入進(jìn)氣管壓力,當(dāng)進(jìn)氣管內(nèi)的壓力變化時(shí),硅膜片的變形量就會(huì)隨之改變,并產(chǎn)生與進(jìn)氣壓力相對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)。進(jìn)氣壓力越大,硅膜片的變形量也越大,傳感器的輸出壓力也就越大。
半導(dǎo)體壓敏電阻式進(jìn)氣管壓力傳感器的線性度好,且具有結(jié)構(gòu)尺寸小、精度髙、響應(yīng)特性好的優(yōu)點(diǎn)。
2.電容式進(jìn)氣壓力傳感器
(1)電容式壓力傳感器的測(cè)量原理電容式壓力傳感器利用膜片構(gòu)成一個(gè)電容值可變的壓力敏感元件,膜片受力變形時(shí),其電容值相應(yīng)改變,由傳感器測(cè)量電路將與壓力相對(duì)應(yīng)的電容變化轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號(hào)。電容式壓力傳感器測(cè)量電路主要有頻率檢測(cè)式和電壓檢測(cè)式兩種,如圖8-23所示。
1)頻率檢測(cè)式:振蕩電路的振蕩頻率隨壓力敏感元件電容值的大小變化而改變,經(jīng)整流、放大后輸出頻率與壓力相對(duì)應(yīng)的脈沖信號(hào)。
2)電壓檢測(cè)式:壓力敏感元件電容值的大小變化,經(jīng)載波與交流放大電路的調(diào)制、檢波電路的解調(diào)后,再經(jīng)濾波電路的濾波,輸出與壓力變化相對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)。
(2)電容式進(jìn)氣壓力傳感器的結(jié)構(gòu)電容式進(jìn)氣壓力傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖如圖8-24所示,氧化鋁膜片與中空的絕緣介質(zhì)構(gòu)成一個(gè)內(nèi)部為真空的電容式壓力敏感元件,并連接傳感器混合集成電路。傳感器導(dǎo)入進(jìn)氣管的壓力后,氧化鋁膜片在進(jìn)氣壓力的作用下產(chǎn)生變形,使其電容值發(fā)生改變,經(jīng)混合集成電路處理后,輸出與進(jìn)氣壓力變化相對(duì)應(yīng)的電信號(hào)。
相比于起相同作用的進(jìn)氣流量傳感器,進(jìn)氣壓力傳感器對(duì)進(jìn)氣無(wú)干擾,安裝位置靈活(可利用真空管的引導(dǎo),將進(jìn)氣壓力傳感器安裝在遠(yuǎn)離發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管的地方)。因此,現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)使用進(jìn)氣壓力傳感器的日漸增多。
進(jìn)氣壓力傳感器檢測(cè)的是節(jié)氣門后方的進(jìn)氣歧管的絕對(duì)壓力,它根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的大小檢測(cè)出歧管內(nèi)絕對(duì)壓力的變化,然后轉(zhuǎn)換成信號(hào)電壓送至發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元(ECU),ECU依據(jù)此信號(hào)電壓的大小,控制基本噴油量的大小。
進(jìn)氣壓力傳感器種類較多,有壓敏電阻式、電容式等。由于壓敏電阻式具有響應(yīng)時(shí)間快、檢測(cè)精度高、尺寸小且安裝靈活等優(yōu)點(diǎn),因而被廣泛用于D型噴射系統(tǒng)中。
圖1是壓敏電阻式進(jìn)氣壓力傳感器與電腦的連接。圖2是壓敏電阻式進(jìn)氣壓力傳感器的工作原理,圖1中的R是圖2中的應(yīng)變電阻R1、R2、R3、R4,它們構(gòu)成惠斯頓電橋并與硅膜片粘接在一起。硅膜片在歧管內(nèi)絕對(duì)壓力作用下可以變形,從而引起應(yīng)變電阻R阻值的變化,歧管內(nèi)的絕對(duì)壓力越高,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(hào),再由集成電路放大后輸出至ECU。
ABS傳感器是輪速傳感器,用于檢測(cè)車輪的轉(zhuǎn)速,它其實(shí)就是一個(gè)電磁線圈,2線制。
2.節(jié)氣門位置傳感器有3線的,也有4線的;三線的里面就是個(gè)滑動(dòng)變阻器,四線的里面除了有一個(gè)滑動(dòng)變阻器之外還有一對(duì)怠速觸點(diǎn)。
3.進(jìn)氣壓力傳感器一般是3線制的,兩根形成供電電路,還有一根是信號(hào)線。
4.進(jìn)氣溫度傳感器一般是2線制的,一根是供電,另外一根是信號(hào)線。
5.冷卻液溫度傳感器有2線制的,有3線制的,還有4線制的。2線制的一根供電,另外一根是信號(hào)線通ECU;3線制的一根供電,一根是是信號(hào)線通ECU,還有一根也是信號(hào)線連儀表板的水溫表;4線制的,其中兩根接ECU,另外的兩根接儀表板的水溫表。
6.曲軸轉(zhuǎn)速位置傳感器,有磁電式的和霍爾式的。磁電式的有2線制的也有3線制的,2線制的兩根線都是信號(hào)線連接ECU;3線制的其中兩根是信號(hào)線,另外還有一根是信號(hào)屏蔽線?;魻柺降氖?線制的,兩根形成供電電路,另外還有一根的信號(hào)線。
7.凸輪軸相位傳感器和曲軸轉(zhuǎn)速位置傳感器是一樣的,有磁電式的和霍爾式的。
8.爆震傳感器有單線制的、2線制的和3線制的。單線制的就是一根信號(hào)線接ECU,地線是搭鐵;2線制的一根是信號(hào)線連接ECU,另外一根是地線也是連接ECU;3線制的一根是信號(hào)線連接ECU,一根是地線也是連接ECU,還有一根是信號(hào)屏蔽線。
9.氧傳感器的有單線制的、2線制的、3線制的和4線制的。單線制的只有一根線是信號(hào)線,接ECU;2線制的一根是信號(hào)線連接ECU,另外一根是地線也是連接ECU;3線制的一根是信號(hào)線連接ECU,另外兩根是氧傳感器加熱線圈的供電的線路,一根接EFI繼電器,一根接ECU;4線制的一根是信號(hào)線接ECU,一根是地線接ECU,一根是加熱線圈供電線接EFI繼電器,還有一根是加熱線圈控制線接ECU。
進(jìn)氣壓力傳感器采用全鋁合金外殼結(jié)構(gòu),具有良好的防潮能力及優(yōu)異的介質(zhì)兼容性。美國(guó)高精度硅壓阻式差壓芯體,適用于介質(zhì)壓力微弱的場(chǎng)合的測(cè)量與控制。主要用在測(cè)量真空,氣壓,食品醫(yī)療等行業(yè)的壓力測(cè)量與控制。
該產(chǎn)品同時(shí)也稱之為:微壓傳感器,微壓力傳感器,管道壓力傳感器,氣體壓力傳感器,風(fēng)壓傳感器,恒壓送風(fēng)壓力傳感器,通用壓力變送器,氣壓變送器,風(fēng)壓變送器,恒壓送風(fēng)壓力變送器,風(fēng)機(jī)壓力測(cè)控儀器,管道氣壓力傳感器,風(fēng)道壓力傳感器,多用途壓力傳感器。
學(xué)習(xí)情境1 傳感器故障檢修
學(xué)習(xí)單元1.1 發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)認(rèn)識(shí)
學(xué)習(xí)單元1.2 空氣流量/進(jìn)氣壓力傳感器故障檢修
學(xué)習(xí)單元1.3 冷卻液/進(jìn)氣溫度傳感器故障檢修
學(xué)習(xí)單元1.4 曲軸位置、凸輪軸位置傳感器故障檢修
學(xué)習(xí)單元1.5 氧傳感器故障檢修
學(xué)習(xí)情境2 燃油控制系統(tǒng)故障檢修
學(xué)習(xí)單元2.1 缸內(nèi)直接噴射式燃油供給系統(tǒng)故障檢修
學(xué)習(xí)單元2.2 噴油器故障檢修
學(xué)習(xí)單元2.3 燃油供給壓力異常故障檢修
學(xué)習(xí)情境3 點(diǎn)火控制系統(tǒng)故障檢修
學(xué)習(xí)單元3.1 點(diǎn)火系統(tǒng)低壓電路故障檢修
學(xué)習(xí)單元3.2 點(diǎn)火系統(tǒng)高壓電路故障檢修
學(xué)習(xí)單元3.3 發(fā)動(dòng)機(jī)爆震故障檢修
學(xué)習(xí)情境4 進(jìn)氣不良故障檢修
學(xué)習(xí)單元4.1 發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣增壓控制系統(tǒng)故障檢修
學(xué)習(xí)單元4.2 可變氣門正時(shí)和升程控制系統(tǒng)故障檢修
學(xué)習(xí)單元4.3 發(fā)動(dòng)機(jī)可變進(jìn)氣控制系統(tǒng)檢修
學(xué)習(xí)單元4.4 發(fā)動(dòng)機(jī)怠速控制閥故障檢修
學(xué)習(xí)單元4.5 電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)故障檢修
學(xué)習(xí)情境5 排放超標(biāo)故障檢修
學(xué)習(xí)單元5.1 三元催化轉(zhuǎn)換器故障檢修
學(xué)習(xí)單元5.2 燃油蒸發(fā)控制不良故障檢修
學(xué)習(xí)單元5.3 二次空氣噴射控制不良故障檢修
學(xué)習(xí)情境6 發(fā)動(dòng)機(jī)綜合故障檢修
學(xué)習(xí)單元6.1 發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)不良故障診斷
學(xué)習(xí)單元6.2 發(fā)動(dòng)機(jī)怠速不良故障診斷
參考文獻(xiàn)