第3章-压力传感器课件.ppt
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1、P1第一节第一节 概述概述 第二节第二节 进气压力传感器进气压力传感器 第三节第三节 大气压力传感器大气压力传感器 第四节第四节 制动主缸油压传感器制动主缸油压传感器第五节第五节 蓄压器压力传感器蓄压器压力传感器 第六节第六节 空气滤清器真空开关空气滤清器真空开关第七节第七节 机油压力开关机油压力开关P2 压力传感器在汽车上应用较广,它的作用是检测压力传感器在汽车上应用较广,它的作用是检测气体或气体或液体的液体的压力变化情况,并把检测结果转换成电信号输入给电压力变化情况,并把检测结果转换成电信号输入给电控单元。控单元。第一节第一节 概概 述述 一、压力传感器的类型一、压力传感器的类型1.1.压
2、力传感器按结构可分为压力传感器按结构可分为3 3)电阻)电阻- -应变效应应变效应式式:电阻电阻- -应变效应应变效应是指金属导体的电阻是指金属导体的电阻 在导体受力产生变形在导体受力产生变形( (伸长或缩短伸长或缩短) )时发生变化的现象。时发生变化的现象。1)电磁式)电磁式:或称膜盒传动的可变电感式、差动变压器组合:或称膜盒传动的可变电感式、差动变压器组合 式。敏感元件有膜盒、波纹管、式。敏感元件有膜盒、波纹管、U形管等。形管等。2)压阻效应式)压阻效应式:压阻效应压阻效应是指当半导体受到应力作用时,是指当半导体受到应力作用时, 由于载流子迁移率的变化,其电阻率发生变化的现象。由于载流子迁
3、移率的变化,其电阻率发生变化的现象。 半导体半导体压阻式传感器具有灵敏度高、动态响应好、精度压阻式传感器具有灵敏度高、动态响应好、精度 高易于微型化和集成化等特点而应用广泛。高易于微型化和集成化等特点而应用广泛。P31) 电压型电压型:有压阻效应式:有压阻效应式(或半导体压敏电阻式或半导体压敏电阻式)压力传感压力传感 器、和电磁式器、和电磁式(膜盒传动的可变电感式膜盒传动的可变电感式)压力传感器。压力传感器。2.2.按信号产生的原理可分为按信号产生的原理可分为2) 频率性频率性:电容膜盒式电容膜盒式压力传感器和压力传感器和表面弹性波式表面弹性波式压力传压力传 感器。感器。3.3.按信号产生的应
4、用可分为按信号产生的应用可分为进气歧管压力传感器:进气歧管压力传感器:检测歧管压力,间接获取检测歧管压力,间接获取EFI系统系统 流量、流量、EGR控制。控制。大气压力传感器:大气压力传感器: 检测大气压力,空燃比修正。检测大气压力,空燃比修正。制动主缸压力传感器:制动主缸压力传感器:检测制动主缸压力,检测制动主缸压力,蓄压器压力传感器:蓄压器压力传感器: 检测蓄压器压力,控制检测蓄压器压力,控制空气滤清器真空开关:空气滤清器真空开关:检测压力差,判断滤清器是否堵塞。检测压力差,判断滤清器是否堵塞。机油压力开关:机油压力开关: 检测发动机有无机油压力。检测发动机有无机油压力。变速器油压力传感器
5、:变速器油压力传感器:检测变速器油压,控制换档。检测变速器油压,控制换档。轮胎气压传感器:轮胎气压传感器: 检测轮胎气压是否过高。检测轮胎气压是否过高。P4 1. 国际国际压力计量单位及其标识符号:压力计量单位及其标识符号: Pa ; kPa; MPa ;2. 其他其他常用压力计量单位常用压力计量单位 1)1bar=105Pa 2)PSi为英制压力单位为英制压力单位,磅力每平方英寸(磅力每平方英寸(1bf/in2) 1psi=6894.76 pa; 3)标准大气压标准大气压 1atm=101325pa ; 4)工程大气压工程大气压1at(千克力每平方厘米千克力每平方厘米kgf/cm2) 1at
6、 =98066.5pa 5)毫米汞柱毫米汞柱(mmHg),1mmHg =133.322Pa 6)毫米水柱毫米水柱(mmH2O),1mmH2O =9.80665Pa附:压力计量单位及其标识符号附:压力计量单位及其标识符号P5第二节第二节 进气压力传感器进气压力传感器一、进气压力传感器的结构、原理一、进气压力传感器的结构、原理进气压力传感器进气压力传感器是是进气歧管绝对压力传感器进气歧管绝对压力传感器的简称。的简称。绝对压力绝对压力:相对于真空的压力。:相对于真空的压力。 D型型EFI系统是利用系统是利用进气歧管绝对压力进气歧管绝对压力和和发动机转速发动机转速来来计算吸入气缸的空气量,又称为计算吸
7、入气缸的空气量,又称为速度速度密度型密度型EFI系统系统。其。其作用作用相当于相当于L型型EFI汽油喷射系统汽油喷射系统中的空气流量传感器。中的空气流量传感器。速度速度密度方式密度方式喷油器喷油器进气岐管进气岐管压力传感器压力传感器空气滤清器空气滤清器怠速空气怠速空气阀阀进气岐管进气岐管稳压室稳压室节气门体节气门体 P6BOSCH 压力型压力型(D型型)EFIP7传感器安装传感器安装:节气门后部的进气歧管上。节气门后部的进气歧管上。P8 按其信号产生原理可分为按其信号产生原理可分为电磁式电磁式( (膜盒传动的差动变压膜盒传动的差动变压器式器式) )、压阻式压阻式、电容式电容式和和表面弹性波式表
8、面弹性波式等传感器。等传感器。 压阻式传感器采用硅膜片与力敏电阻一体化的扩散型。压阻式传感器采用硅膜片与力敏电阻一体化的扩散型。这种传感器易于批量生产,能够方便地实现微型化、集成化这种传感器易于批量生产,能够方便地实现微型化、集成化和智能化,因而受到人们普遍重视。和智能化,因而受到人们普遍重视。 其中压阻式和电容式进气压力传感器在当今发动机电子其中压阻式和电容式进气压力传感器在当今发动机电子控制系统中应用较为广泛。控制系统中应用较为广泛。 2.2.进气压力传感器的种类:进气压力传感器的种类: 测量节气门之后的进气歧管的真空度,来间接的测量进测量节气门之后的进气歧管的真空度,来间接的测量进气量。
9、气量。 将进气管道中的气体绝对压力转换成电信号,并送将进气管道中的气体绝对压力转换成电信号,并送ECU,由由ECU控制电动喷油器喷油的喷油量。控制电动喷油器喷油的喷油量。1.1.进气压力传感器的作用进气压力传感器的作用P9(一)电磁式进气压力传感器(一)电磁式进气压力传感器铁心铁心弹片弹片接进气歧管接进气歧管传感线圈传感线圈真空膜盒真空膜盒电磁式进气压力传感器结构图电磁式进气压力传感器结构图1.1.传感器传感器结构:结构:2) 铁心和传感线圈:转换为电量的元件。铁心和传感线圈:转换为电量的元件。1) 一对真空膜盒(压力计):检测敏感元件。一对真空膜盒(压力计):检测敏感元件。a) 节气门开启状
10、态节气门开启状态b) 节气门关闭状态节气门关闭状态P10 具有弹性的真空膜盒抽成真空。外部气压变化时,膜盒具有弹性的真空膜盒抽成真空。外部气压变化时,膜盒产生凸出或凹进的现象,通过传动机构,使线圈中铁心的位产生凸出或凹进的现象,通过传动机构,使线圈中铁心的位置发生改变,从而使线圈中穿过的磁通量发生变化,于是线置发生改变,从而使线圈中穿过的磁通量发生变化,于是线圈变产生出大小不同的感应电动势来,由此即把气压变化的圈变产生出大小不同的感应电动势来,由此即把气压变化的物理量转换成由线圈两端输出的电信号。物理量转换成由线圈两端输出的电信号。铁心铁心弹片弹片接进气歧管接进气歧管传感线圈传感线圈真空膜盒真
11、空膜盒a) 节气门开启状态节气门开启状态b) 节气门关闭状态节气门关闭状态2.2.传感器工作原理传感器工作原理P11 当当节气门开启节气门开启时,进气歧管内气体的绝对压力增加即真时,进气歧管内气体的绝对压力增加即真空度减小,真空膜盒被压缩,把动铁心往右拉,如图空度减小,真空膜盒被压缩,把动铁心往右拉,如图a所示,所示,于是减小了磁轭与动铁心(衔铁)的间隙,使传感线圈中的于是减小了磁轭与动铁心(衔铁)的间隙,使传感线圈中的感应电动势增大。当此信号输出给感应电动势增大。当此信号输出给ECU后,后,ECU控制喷油器,控制喷油器,使燃油的喷射量增加。使燃油的喷射量增加。节气门关闭节气门关闭时,则相反。
12、时,则相反。铁心铁心弹片弹片接进气歧管接进气歧管传感线圈传感线圈真空膜盒真空膜盒a) 节气门开启状态节气门开启状态b) 节气门关闭状态节气门关闭状态P12(二)压阻效应式进气压力传感器(二)压阻效应式进气压力传感器1) 硅膜片:用半导体材料硅制硅膜片:用半导体材料硅制 成的,是利用半导体成的,是利用半导体压阻效压阻效 应应的压力转换元件。硅膜片的压力转换元件。硅膜片 的一面是真空室,另一面是的一面是真空室,另一面是 进气进气 歧管压力。歧管压力。硅膜片硅膜片真空室真空室ICIC滤清器滤清器接线端接线端进气歧管压力进气歧管压力1.1.传感器结构:传感器结构:2) 真空室:提供绝对压力基准。真空室
13、:提供绝对压力基准。3) 滤清器:滤除进气杂质,滤清器:滤除进气杂质,以以 免膜片受到腐蚀和脏污而免膜片受到腐蚀和脏污而 。4) IC:集成传感器电路。:集成传感器电路。5) 接线端:接线端:压阻效应式进气压力传感器压阻效应式进气压力传感器结构图结构图P13真空室真空室硅片硅片IC 压阻式歧管压力传感器的硅压阻式歧管压力传感器的硅膜片一面通真空室,另一面导入膜片一面通真空室,另一面导入进气歧管压力。在压差作用下,进气歧管压力。在压差作用下,硅膜片就会产生机械应变而产生硅膜片就会产生机械应变而产生应力,应变电阻的阻值在膜片应应力,应变电阻的阻值在膜片应力的作用下就会发生变化,电桥力的作用下就会发
14、生变化,电桥上电阻值的平衡就被打破,上电阻值的平衡就被打破,从而从而使电桥输出电压变化。由于该电使电桥输出电压变化。由于该电压值很小,再经过混合集成电路压值很小,再经过混合集成电路的放大处理后,从的放大处理后,从ECU的的PIM端端子提供给微电脑电路。子提供给微电脑电路。2.2.传感器工作原理传感器工作原理P14说明:说明: 发动机电喷系统的汽油喷射,除了受发动机电喷系统的汽油喷射,除了受进气压力进气压力、发动机发动机转速转速等主要因素影响外,还必须考虑发动机在等主要因素影响外,还必须考虑发动机在冷启动冷启动、热车热车后后、满负荷满负荷、加速加速及及停车停车时燃油供给的中断等诸多因素。为时燃油
15、供给的中断等诸多因素。为此,还设置许多附加或辅助装置,如此,还设置许多附加或辅助装置,如节气门位置传感器节气门位置传感器和和附附加空气阀加空气阀等。等。 另外,由于压力传感器结构和测量原理的要求,另外,由于压力传感器结构和测量原理的要求,因此因此压压力传感器安装在振动较小的车身处,用一根橡胶管与进气总力传感器安装在振动较小的车身处,用一根橡胶管与进气总管相连作为取气管。管相连作为取气管。P15 由两片用绝缘垫平行由两片用绝缘垫平行隔开的氧化铝隔开的氧化铝膜片形成电膜片形成电容容。在铝片的内表面贴有。在铝片的内表面贴有两片极薄的硅片,分别与两片极薄的硅片,分别与一根引线相连。一根引线相连。 氧化
16、铝氧化铝膜片与膜片与绝缘垫绝缘垫围成的空腔抽成真空提供围成的空腔抽成真空提供绝对压力基准。绝对压力基准。(三)电容膜盒式进气歧管压力传感器(三)电容膜盒式进气歧管压力传感器1.1.传感器结构:传感器结构:真空腔真空腔通进气歧管通进气歧管氧化铝片氧化铝片硅片硅片引线引线绝缘垫绝缘垫电容膜盒式进气压力传感器电容膜盒式进气压力传感器结构图结构图P16 氧化铝片和绝缘垫圈构成真空腔的膜盒,该盒装在与进氧化铝片和绝缘垫圈构成真空腔的膜盒,该盒装在与进气管相通的容器内。当进气歧管压力发生变化时,气管相通的容器内。当进气歧管压力发生变化时,极板极板氧化氧化铝片弯曲变形,铝片弯曲变形,极板的间隙发生变化,其电
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