车用进气压力传感器的原理及应用.pdf

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1、轻型汽车技术2013(10)总290技术纵横29车用进气压力传感器的原理及应用姜楠(上汽乘用车技术中心(南京))摘要本文主要介绍进气压力传感器测量原理、内部结构、输出特性以及在整车上的应用及发展趋势。关键词：压力传感器测量原理内部结构应用安装发展趋势压力越高，硅膜片的变形越大，从而电阻R的阻值前言变化也越大。电桥越远离平衡状态，此时a,b端产当前，随着汽车工业的飞速发展，汽车已经从生电流，输出到传感器的集成电路上，通过信号处简单的代步工具向着更舒适、安全、环保、智能化理得到变化的电压信号，即把硅膜片由压力产生方向发展。而汽车电子已经成为汽车工业发展的的机械变化转

2、变成电信号(电压)，再由集成电路核心技术，整车的各控制系统，如发动机控制系放大后输出至ECU。统，ABS／ASR／ESP主动安全系统，变速箱控制系电纛僖搭SV号统，新能源电池管理系统都是电子技术在汽车高C8A技术领域的应用。车用传感器则是这些系统最关，键、最基础的配套产品，而基于MEMS技术的压力传感器用于测量发动机进气系统压力，在发动机进气系统使用广泛，本文主要介绍其结构原理及麓■J}应用。1压力传感器的测量原理进气压力传感器种类较多，有压敏电阻式，电图1压力传感器电路原理图容式等。由于压敏电阻式具有响应时间快，检测精2压力传感器的内部结构度高，尺寸小且安装灵

3、活等优点，被广泛使用。工作原理图如图1。压力传感器对于压力的测量采用的是压力芯图(a)中的R是图㈣中的应变电阻R1，R2，片，而压力芯片即为上文所述的，在可发生压力形R3，R4，它们构成惠斯顿电桥并集成在硅膜片上。变的硅膜片上集成的惠斯通电桥。压力芯片是压由惠斯通电桥的测量原理可知，当电桥平衡时电力传感器的核心，各大生产压力传感器的厂商都桥交叉臂的电阻乘积相等，a,b两端电压相等，电有各自的压力芯片，有的是传感器厂商直接生产，流为0。否则在a,b端会产生电流，即电桥不平衡。有的是委外生产的专用芯片(ASC)，再者就是直相对于传感器的初始状态，如电桥平衡状态，接购

4、买芯片专业厂家的通用芯片。传感器厂商直有R1*R4=R2*R3，当集成在硅膜片上的惠斯通电接生产的芯片或定制的ASC芯片一般都只用在桥在绝对压力作用下产生形变，RI*R4R2*R3，自身产品上，这类芯片集成度高，往往把压力芯从而引起应变电阻R阻值的变化，歧管内的绝对片、放大电路、信号处理芯片、EMC保护电路及用轻型汽车技术2013(10)总290技术纵横31图4为压力传感器在高温高湿的环境中，对4车用进气压力传感器的应用PCB板造成腐蚀的应用实例。4．1发动机进气量的测量方法及传感器的3压力传感器的一般输出特性布置传感器的输出特性曲线决定了传感器在不同进气压力传

5、感器往往带有NTC测量温度电压力下输出的电压值，是压力传感器最重要的特阻，实现对发动机进气温度压力的测量，加上曲轴性。传感器能否和发动机ECU匹配也是和其输出传感器的发动机转速信号计算出发动机的进气特性密切相关的。压力传感器输出为Y=KX+B的量。这种方法称之为压力一转速法。K为斜率的直线，如图5。单一使用进气压力传感器测量发动机进气量，传感器一般布置在进气歧管上，距节气门远端，以保证测量静态压力稳定。具体安装位置如图7'缁圈5压力传感器输出特性曲线为了满足不同传感器输出特性，可通过更改传感器芯片的标定数据实现。此外，应根据发动机的进气压力范围选择量程最接近的压

6、力传感器，这样可以更好的保证传感器在量程内的精度。此外，传感器测量的压力值和测量的进气温度都和其测量精度密切相关，这也是传感器具有图7传感器安装位置的特性之一，图6为压力传感器公差系数区间。而在有些车上，则使用空气流量计直接测量发动机进气量，得到响应更快、测量更精确的发动机进气量信号，这种方法称为直接测量法。这也是目前应用的趋势之一。Inllke1蝓对压力‘●慌l^)IF栅图6压力传感器公差系数区间图8压力传感器安装位置图