汽车传感器
第三章 压力传感器的结构、 原理与检测
P
1
第一节 概述
第二节 进气压力传感器
第三节 大气压力传感器 第四节 制动主缸油压传感器 第五节 蓄压器压力传感器 第六节 空气滤清器真空开关
第七节 机油压力开关
P
2
第一节
概 述
压力传感器在汽车上应用较广，它的作用是检测气体或 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 控单元。 一、压力传感器的类型 1.压力传感器按结构可分为 1）电磁式：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、U形管等。 2）压阻效应式：压阻效应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。 半导体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。 3）电阻-应变效应式：电阻-应变效应是指金属导体的电阻 在导体受力产生变形(伸长或缩短)时发生变化的现象。
基片 半导体应变片
密封圈
传感 元件
壳体
P
23
安装位置：主缸下部。
P
24
第五节
蓄压器压力传感器
作用：检测牵引力控制系统(TRC)蓄压器油液压力，并将压力 信号转换为电信号输入ECU，以控制液压泵的工作。 1.传感器结构： 由压力检测部分(半导体压敏元件)、电路部分等组成。
2.传感器工作原理： 当油液压力低时，它 向ECU输入油压低信号， 以便起动油压泵，使之运 转；当油液压力高时，它 压力 开关 输入ECU的信号使液压 泵停止运转。 低压…
3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5
UO 输出电压/V
压力 kPa
17 34 51 68 85 100
真空室
硅片
P
0
传感器结构图
输出特性
21
二、检测方法 以三菱轿车大气压力传感器为例。安装在空气流量传感 器内，由惠斯登电桥组成，当海拔变化，输出信号到ECU的 16号端子。ECU据此修正喷油量。13和23端子并联以减少接 触电阻。
硅片 IC
P
14
说明：
发动机电喷系统的汽油喷射，除了受进气压力、发动机 转速等主要因素影响外，还必须考虑发动机在冷启动、热车 后、满负荷、加速及停车时燃油供给的中断等诸多因素。为 此，还设置许多附加或辅助装置，如节气门位置传感器和附 加空气阀等。
另外，由于压力传感器结构和测量原理的要求，因此压 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 管相连作为取气管。
弹片
铁心
接进气歧管 传感线圈 真空膜盒 b) 节气门关闭状态
P 12
a) 节气门开启状态
（二）压阻效应式进气压力传感器
1.传感器结构： 1) 硅膜片：用半导体材料硅制 成的，是利用半导体压阻效 应的压力转换元件。硅膜片 的一面是真空室，另一面是 进气 歧管压力。
2) 真空室：提供绝对压力基准。
硅膜片
3）对传感器施以 13.3~66.7kPa的负压(真空度)，再测ECU 连接器上PIM与E2端子之间的电压，应符合表所列值的 规律。
100 200 300 400 500 真空度/mmHg PIM/E2电压 0.3~0.5 0.7~0.9 1.1~1.3 1.5~1.7 1.9~2.1
P 19
第三节
3.安装位置： 液压控制组件的上方。
ABS/TRC ECU
TRC 执行器
2
Y-G
PR E2
1
BR
开关接通 高压… 开关关断
蓄压器压力传感器接线图
P 25
附：有关TRC相关的术语
TCS：英文全称是Traction Control System， 即牵引力控制系统，又称循迹控制系统。
ASR：ASR驱动防滑系统也叫牵引力控制系统， 即Acceleration Slip Regulation的缩写。
P 16
2.传感器工作原理 利用两个极板之间的电容与极板间的间隙成反比原理。
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，极板氧化 铝片弯曲变形，极板的间隙发生变化，其电容随之变化，从 而获得与压力成正比的电容值信号。 把电容式传感器作为谐振电路的一部分，当进气压力发 生变化时，谐振频率发生相应的变化，其输出信号的频率与 进气压力成正比。其频率大约在80～120Hz内变化。 ECU 根 据 信 号 的 频 率便可算出进气歧管的 绝对压力。
2.进气压力传感器的种类： 按其信号产生原理可分为电磁式(膜盒传动的差动变压 器式)、压阻式、电容式和表面弹性波式等传感器。
压阻式传感器采用硅膜片与力敏电阻一体化的扩散型。 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。 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。
真空室 IC
3) 滤清器：滤除进气杂质，以 免膜片受到腐蚀和脏污而 。
4) IC：集成传感器电路。
滤清器
接线端 进气歧管压力
5) 接线端：
压阻效应式进气压力传感器 结构图
P 13
2.传感器工作原理 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 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 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 上电阻值的平衡就被打破，从而 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 真空室 的放大处理后，从ECU的PIM端 子提供给微电脑电路。
P 3
2.按信号产生的原理可分为 1) 电压型：有压阻效应式(或半导体压敏电阻式)压力传感 器、和电磁式(膜盒传动的可变电感式)压力传感器。 2) 频率性：电容膜盒式压力传感器和表面弹性波式压力传 感器。 3.按信号产生的应用可分为 进气歧管压力传感器：检测歧管压力，间接获取EFI系统 流量、EGR控制。 大气压力传感器： 检测大气压力，空燃比修正。 制动主缸压力传感器：检测制动主缸压力， 蓄压器压力传感器： 检测蓄压器压力，控制 空气滤清器真空开关：检测压力差，判断滤清器是否堵塞。 机油压力开关： 检测发动机有无机油压力。 变速器油压力传感器：检测变速器油压，控制换档。 轮胎气压传感器： 检测轮胎气压是否过高。
P 4
附：压力计量单位及其标识符号
1. 国际压力计量单位及其标识符号： Pa ； kPa； MPa ； 2. 其他常用压力计量单位 1）1bar=105Pa 2）PSi为英制压力单位，磅力每平方英寸（1bf/in2） 1psi=6894.76 pa； 3）标准大气压 1atm=101325pa ； 4）工程大气压1at(千克力每平方厘米kgf/cm2) 1at =98066.5pa 5）毫米汞柱(mmHg)，1mmHg =133.322Pa 6）毫米水柱(mmH2O)，1mmH2O =9.80665Pa
弹片
铁心
接进气歧管 传感线圈 真空膜盒 b) 节气门关闭状态
P 11
a) 节气门开启状态
当节气门开启时，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a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 感应电动势增大。当此信号输出给ECU后，ECU控制喷油器， 使燃油的喷射量增加。节气门关闭时，则相反。
作用：检测储压器压力，以控制制动系统中油压助力装置中的 油液压力，向外发出液压制动油泵接通与断开信号，油 压异常时报警信号。 1.传感器结构： 由基片、半导体应变片、 传感元件及壳体组成。 2.传感器工作原理： 利用应变片的电阻随形 状变化的性质，通过金属膜 片检测出压力的变化，并转 变成电信号向外输出。
通进气歧管 真空腔 引线 硅片
17
绝缘垫
氧化铝片
P
二、进气压力传感器的检测 检测步骤： 1）拔下传感器插头，接通点火开关，测量VCC端子与E2间 电压应该为4.5~5.5V。
进气压力传感器 VCC
PIM
电子控制单元ECU
稳压电源
混合IC
A/D转换
E2
单片机
硅片
E1
进气
进气压力传感器与ECU的连接电路示意图
P
15
（三）电容膜盒式进气歧管压力传感器
1.传感器结构：
由两片用绝缘垫平行 隔开的氧化铝膜片形成电 容。在铝片的内表面贴有 两片极薄的硅片，分别与 一根引线相连。 氧化铝膜片与绝缘垫 围成的空腔抽成真空提供 绝对压力基准。
通进气歧管 绝缘垫
真空腔 引线 硅片
氧化铝片
电容膜盒式进气压力传感器 结构图
PR E2
电源电压的检查
3) 发动机熄火，打开点 火开关，用万用表测 量 ECU 连接器PR端 子与 E2端子间电压， 应为 5V。
ABS/TRC ECU
TRC 执行器
压力 开关
低压… 开关接通 高压… P 开关关断
2 1
Y-G
PR
BR
E2
27
2.检查压力开关 1）拆下压力开关导线连接器，测量压力开关（传感器）连 接器端子1与端子2之间的电阻值，应为0Ω。 2）接好连接器，起动发动机，使之怠速运转30s，以使TRC 执行器压力升高。 3）发动机熄火，接通点火开关，测量连接器端子1与2间电 阻，应为1.5K Ω 若检测不符合上述结果，应更换TRC执行器。
进气岐管 压力传感器
节气门体
进气岐管 稳压室
怠速空气阀
空气滤清器
速度—密度方式 P
6
BOSCH 压力型（D型）EFI
P 7
传感器安装：节气门后部的进气歧管上。
P
8
1.进气压力传感器的作用 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。 将进气管道中的气体绝对压力转换成电信号，并送ECU， 由ECU控制电动喷油器喷油的喷油量。