(二)進氣歧管絕對壓力傳感器
1.歧管壓力傳感器的功能與類型
歧管壓力傳感器的全稱是進氣歧管絕對壓力傳感器(MAP),其功能與空氣流量傳感器相似,是一種間接測量發(fā)動機進氣量的傳感器。它可以測量出發(fā)動機在各種負荷狀況下的進氣歧管的進氣絕對壓力值,并將其轉換成為電壓信號輸送給
ECU,與發(fā)動機轉速信號一起,作為燃油噴射和點火控制的主控信號。
進氣歧管絕對壓力傳感器的安裝位置比較靈活,一般位于節(jié)氣門體的后方的進氣總管上,也有的車型通過真空軟管與進氣總管連接。只要能將進氣歧管內的進氣壓力引入傳感器的真空管內,傳感器就可安放在任何位置。
按照工作原理不同,進氣歧管絕對壓力傳感器可分為壓阻效應式、電容式和電感式三類。其中,以壓阻效應式歧管壓力傳感器應用最廣,因其靈敏度高、尺寸小、成本低、動態(tài)響應性能和抗振性能良好。
2.壓阻效應式進氣歧管絕對壓力傳感器
(1)壓阻效應
單晶硅材料受到外界壓力作用后,其內部電阻率發(fā)生明顯變化的現(xiàn)象稱為壓阻效應。利用半導體硅的壓阻效應和微電子技術制成的壓阻式傳感器,具有靈敏度高、動態(tài)效應好、易于微型化和集成化等優(yōu)點,得到廣泛應用。
(2)壓阻效應式歧管壓力傳感器的結構
桑塔納轎車所用MAP的外形和結構如圖27所示。它主要由硅膜片、真空室、混合集成電路、真空管、線束插頭和殼體等組成,如圖28所示。
歧管壓力傳感器的內部結構
1)歧管壓力傳感器的壓力轉換元件是半導體硅膜片,硅膜片為邊長3mm的正方形,其中部采用光刻腐蝕的方法制成一個直徑2mm、厚約50μm的薄膜片。
2)在薄膜片上,采用集成電路加工技術和臺面擴散技術加工出4個阻值相等的應變電阻片,這4個應變電阻片連接成單臂橋式電路。
3)硅膜片的一測是真空室,另一測導入進氣歧管壓力。
(3)壓阻效應式歧管壓力傳感器的工作原理
進氣歧管壓力傳感器的等效電路如圖29所示。當接通點火開關時,單臂橋形電路便加上電源電壓Ucc。當發(fā)動機不工作時單臂橋式電路中的4個應變電阻片的電阻值相等,電橋平衡,電橋輸出電壓U0為0。
歧管壓力傳感器的工作原理
1)當發(fā)動機工作時,硅膜片在進行歧管壓力作用下產生應力,應變電阻片的阻值在硅膜片應力作用下發(fā)生變化,單臂電橋失去平衡,在電橋輸出端產生輸出電壓U0。
2)通過特殊加工,可使4個應變電阻片處于特殊位置,即在受到硅膜片應力作用下,R2、R4增加△R,R1、R3減少△R。
3)因此,當電源電壓為Ucc時,電橋輸出電壓U0=UR2-U R1=Ucc(△R/R)
式中:R------應變電阻的初始值;
△R------應變電阻的阻值變化量。
(4)壓阻效應式進氣歧管壓力傳感器的輸出特性
壓阻效應式進氣歧管壓力傳感器的輸出特性如圖30所示。
歧管壓力傳感器的輸出特性
由U0= Ucc(△R/R)可知,歧管壓力傳感器的輸出電壓U0與應變電阻的阻值變化量△R成正比,所以歧管壓力傳感器的輸出電壓U0與歧管內的氣體絕對壓力成直線關系。
(5)壓阻效應式歧管壓力傳感器的檢測(P61)
1)電源電壓檢測:壓阻效應式進氣歧管壓力傳感器與
ECU的連接電路如圖31所示。
歧管壓力傳感器電源電壓檢測方法
1.點火開關置于OFF位置,拔下傳感器的導線插接器,然后將點火開關置于ON位置,不起動發(fā)動機。
2.用萬用表直流電壓檔測量導線插接器中的電源端Vc和搭鐵端E2之間的電壓,應為5V。如有異常,應檢查傳感器與
ECU之間的連接導線是否接觸不良或斷路,并進行修理或更換。
2)輸出信號電壓檢測
①將點火開關置于“ON”位置但不起動發(fā)動機,拆下連接傳感器與進氣歧管的真空軟管。
②在
ECU導線插接器測,用萬用表電壓檔測量傳感器PIM端子與E2端子在大氣壓力下的輸出電壓,并記下此電壓值。
③然后用真空泵向歧管壓力傳感器內施加真空,從13. 3kPa(100mmHg)起,每次遞增13. 3kPa(100mmHg),一直增加到66.7kPa(500mmHg)為止。
④接著測量在上述各種真空度下,傳感器PIM端子與E2端子的輸出電壓,并記下各個輸出電壓值;該電壓值應隨著真空度的增加而不斷下降。
⑤將實測結果與標準值比較,如不符,應查明原因,進行檢修或更換傳感器。
表6所示為皇冠轎車2JZ-GE發(fā)動機歧管壓力傳感器輸出電壓與歧管壓力的關系,可供檢測中參考。