进气压力传感器是将发动机进气管的压力转变为相应的电信号,发动机电子控制器根据此信号计算基本喷油时间、确定基本点火提前角等。
压力传感器有多种形式,根据其信号产生的原理可分为压电式、半导体压敏电阻式、电容式、差动变压器式及表面弹性波式等。
1.半导体压敏电阻式进气压力传感器
(1)半导体压敏电阻式压力传感器测量原理半导体压敏电阻式压力传感器是利用半导体的压阻效应将压力转换为相应的电压信号,其原理如图8-21所示。
半导体应变片是一种受拉或受压时其电阻值会相应改变的敏感元件。将应变片贴在硅膜片上,并连接成惠斯顿电桥,当硅膜片受力变形时,各应变片受拉或受压而其电阻发生变化,电桥就会有相应的电压输出。
(2)压敏电阻式进气压力传感器的结构半导体压敏电阻式进气压力传感器的组成如图8-22所示。传感器的压力转换元件中有硅膜片,硅膜片受压变形会产生相应的电压信号。硅膜片的一面是真空,另一面导入进气管压力,当进气管内的压力变化时,硅膜片的变形量就会随之改变,并产生与进气压力相对应的电压信号。进气压力越大,硅膜片的变形量也越大,传感器的输出压力也就越大。
半导体压敏电阻式进气管压力传感器的线性度好,且具有结构尺寸小、精度髙、响应特性好的优点。
2.电容式进气压力传感器
(1)电容式压力传感器的测量原理电容式压力传感器利用膜片构成一个电容值可变的压力敏感元件,膜片受力变形时,其电容值相应改变,由传感器测量电路将与压力相对应的电容变化转换为相应的电信号。电容式压力传感器测量电路主要有频率检测式和电压检测式两种,如图8-23所示。
1)频率检测式:振荡电路的振荡频率随压力敏感元件电容值的大小变化而改变,经整流、放大后输出频率与压力相对应的脉冲信号。
2)电压检测式:压力敏感元件电容值的大小变化,经载波与交流放大电路的调制、检波电路的解调后,再经滤波电路的滤波,输出与压力变化相对应的电压信号。
(2)电容式进气压力传感器的结构电容式进气压力传感器的结构示意图如图8-24所示,氧化铝膜片与中空的绝缘介质构成一个内部为真空的电容式压力敏感元件,并连接传感器混合集成电路。传感器导入进气管的压力后,氧化铝膜片在进气压力的作用下产生变形,使其电容值发生改变,经混合集成电路处理后,输出与进气压力变化相对应的电信号。
相比于起相同作用的进气流量传感器,进气压力传感器对进气无干扰,安装位置灵活(可利用真空管的引导,将进气压力传感器安装在远离发动机进气管的地方)。因此,现代发动机电子控制系统使用进气压力传感器的日渐增多。