
在电控多点燃油喷射系统中,准确测量进入发动机的空气量非常重要,这个信号是电控单元准确计算喷油量的主要依据。测量进气量的传感器用于检测发动机的进气量,并将进气量信息转化为电信号输入到电子控制单元(ECU)中,用于计算和确定喷油量。
测量空气量的传感器一般有两种:进气歧管压力传感器(负压式)和空气流量传感器。压力传感器检测进气歧管内的绝对压力,测量方法属于间接测量法。
由于空气在进气歧管中流动时会产生波动,使用压力传感器的测量精度不高,但控制系统的制造成本较低。很多电喷发动机用歧管压力传感器代替空气流量计,它和曲轴位置传感器一起决定发动机的基本供油量。
进气压力传感器的基本工作原理
进气压力传感器通过测量进气管内的绝对压力可以知道空气的密度,配合发动机转速计算进气量。这里需要说明的是,普通发动机的节气门和进气门之间的歧管一般处于真空状态。除了机械增压发动机。普通汽油机的进气动力来自活塞的吸力,即活塞端是驱动端,节气门通常是关闭的,所以供不应求,歧管会产生真空。即使节气门全开,由于气流的阻力也有一定的滞后,驱动端在活塞,所以还是会产生真空,只是真空度低。从这个原因就不难看出为什么涡轮增压发动机能产生更大的动力。主要原因是空气不是被动吸入的,而是主动注入的。风量越大,压缩比越高,当然功率也就越高。
当发动机工作时,歧管压力传感器测量进气歧管中的绝对压力和环境大气压力之间的差值,并将其转换为电压信号。电脑板根据这个信号计算出准确的进气量,然后使喷油器输出一定宽度的喷油脉冲信号,使混合气浓度为最佳空燃比。
进气压力传感器检测节气门后面进气歧管的绝对压力。它根据发动机转速和负荷来检测歧管内绝对压力的变化,然后转换成信号电压发送给ECU。ECU根据信号电压控制基本燃油喷射量。
图中的应变电阻器R1、R2、R3、R4形成惠斯通电桥,并附着在硅膜片上。硅膜片在歧管内绝对压力的作用下可以发生形变,从而引起应变电阻r的变化,歧管内真空度越大,硅膜片的形变越大,从而电阻r的变化也越大,即硅膜片的机械变化转化为电信号,通过集成电路放大后输出到ECU。
发动机工作时,随着节气门开度的变化,进气歧管的真空度、绝对压力和输出信号特性曲线都在变化。
发动机工作时,节气门开度越小,进气歧管真空度越大,歧管内绝对压力越小,输出电压越小。节气门开度越大,进气歧管的真空度越小,歧管内的绝对压力越大,输出信号越大,输出信号与歧管内的绝对压力成正比。
进气压力传感器的功能
1、检测节气门后进气管内的进气压力,计算进气量,确定基本喷油量和基本点火提前角。进气压力越大,进气量越多,喷油量越多,点火提前角越小。
2、监控油箱中的废气循环和蒸汽回收。
3、与进气流量传感器共用,以提高检测精度。
进气压力传感器的类型
在当今的发动机电子控制系统中,广泛使用的压力传感器根据其输出信号分为电压型和频率型。电压型压力传感器可分为两种:半导体压敏电阻型和真空膜片盒传输型。频率压力传感器有两种:电容式和表面弹性波式。
1、电压型压力传感器
用于进气管的半导体压敏电阻绝对压力传感器
用于进气歧管的半导体压阻式绝对压力传感器由压力转换元件(硅膜片)和放大转换元件输出信号的混合集成电路组成。
压力转换元件是由半导体压阻效应制成的硅膜片。硅膜片的一侧是真空室,另一侧引入进气歧管压力,所以进气歧管内的绝对压力越高,硅膜片的变形就越大,其变形与压力成正比。附着在薄膜上的应变电阻器的电阻与其变形成正比变化。利用这一原理,进气歧管中的压力变化可以转换成电信号。
这种传感器一般通过三根线与ECU连接:ECU给传感器供电的供电线,供电电压一般为4.8-5.1V,传感器的信号输出线,传感器的接地线。发动机怠速时,进气歧管真空度高(绝对压力低),传感器电阻值大,传感器输出1.5-2.1V的低电压信号;节气门全开时,歧管真空度低(绝对压力高),传感器电阻小,传感器输出3.9-4.8V的高压信号。
真空膜片盒驱动的可变电感进气歧管绝对压力传感器
真空波纹管驱动的可变电感进气歧管绝对压力传感器主要由波纹管、铁芯、感应线圈和电子电路组成。
波纹管由薄金属板焊接而成,内部抽真空,外部与进气歧管连通。外界压力的变化会使波纹管膨胀和收缩。放置在感应线圈内的铁芯与膜片相连。感应线圈由两个绕组组成,一个绕组与振荡电路相连,在线圈周围产生交流电压和磁场,另一个绕组是感应绕组,产生信号电压。当进气歧管压力变化时,膜片带动铁芯在磁场中运动,使感应线圈产生的信号电压相应变化。信号电压经电子电路检测、整形和放大后,作为传感器的输出信号送至。
电子控制单元(ECU)。
因为这种传感器使用12V电源完成转换,拔下插座无法检查传感器的质量。测试时,将万用表(电压块)的探针插入导线接头,分别接触两个端子,测量其输出电压。测量方法如下:打开点火开关,不移动插座,用万用表表笔接触Vs和E端子。在打开真空管路并加大气压力的情况下,电压值约为1.5V,而在通过嘴吸入真空管路的情况下,电压值要从1.5V向递减方向变化;发动机怠速时,电压值约为0.4V,当发动机转速升高时,电压值也升高。
2、频率压力传感器
3、电容式进气压力传感器
电容式进气压力传感器是利用氧化铝膜片和底板紧密排列构成电容,利用电容膜片上下两部分压力差变化的性质,获得与压力成正比的电容信号。电容器连接到传感器混合集成电路的振荡器电路,并且传感器产生具有可变频率的信号。输出频率与进气压力成正比,在80.120赫兹之间变化
4、表面弹性波进气压力传感器
表面弹性波进气压力传感器是在压电基片上用超声波方法加工的薄膜敏感区,其上刻有换能器(压敏SAW延迟线),换能器与电路结合形成振荡器。该传感器由抛光压电基板上的两个金属指组成。如果将电信号施加到输入换能器指T1,则通过逆压电效应将在基板的表面上激发表面声波,该表面声波将被传输到换能器指T2以被转换成电信号,该电信号将被放大并反馈到T1以保持振荡状态。表面弹性波在两个换能指之间的传播时间就是所获得的延迟时间,该延迟时间取决于两个换能指之间的距离。因为引入的进气歧管压力作用在压电基板上,所以即使换能器指状物之间的距离改变,压力变化也会在薄膜的敏感区域产生应变。因此,表面弹性波传播的延迟时间也随之变化。这样,根据与延迟时间成反比的振荡频率,就可以输出压力信号。
频率压力传感器的信号电压一般为5V或12V。当空气流量变化时,电压始终不变,但输出脉冲频率发生变化,因此无法根据测得的电压确定流量变化。测试时,用万用表找到压力传感器的频率信号输出线,将汽车万用表拨到“DC”位置,按选择功能键切换到“DC赫兹”位置。启动发动机,逐渐观察,主显示器上的DC电压和辅助显示器上的频率是否随着转速的变化而变化,一般频率压力传感器的频率也随着进气量的增加而变化。
发动机进气压力传感器的故障表现及检测
1、故障性能
发动机运转不正常。
怠速不稳定
频繁熄火
无法开始
油耗惊人。
2、检测方法
2.1传感器电源电压的检测
a .将点火开关转到“OFF”位置,拔下进气歧管绝对压力传感器的导线连接器。
b .将点火开关转到“ON”位置(不要起动发动机),用万用表电压档测量电源端子VCC和线束接插件内接地端子E2之间的电压。其电压值应为4.5-5.5V,如有异常,检查进气歧管绝对压力传感器与ECU之间的线路是否导通。如果存在开路,更换或修理线束。
2.2传感器输出电压的检测
A.打开点火开关。
b、断开进气室一侧的真空软管。
C.用万用表电压档测量ECU连接器侧进气压力传感器PIM-E2端子之间大气压下的输出电压,并记下该电压值。
D.用手持式真空泵给进气压力传感器抽真空,从13.3千帕(100毫米汞柱)开始,每次增加13.3千帕(100毫米汞柱),直到达到66.7千帕(500毫米汞柱),并测量不同真空度下PIM-E2传感器端子之间的输出电压。电压应能随着真空度的增加而不断升高。将不同真空度下的输出电压降与标准值进行比较。如果不匹配,更换进气歧管压力传感器。
3、进气压力传感器的检查步骤
3.1读取数据、图纸和识别电路
3.2故障点分析
3.3检测方法
故障诊断仪:读取故障代码并读取数据流。
万用表:流量信号,地线,电源线。
示波器:测量流量信号的波形
3.4万用表检测
信号线:PIM脚和E2脚之间的动态信号电压随着进气压力的增加而增加,大气压力为3.3V~3.9V。
接地线:插头E2与地之间的接地电阻应为0。
电源线:插头ACC与地之间的电源电压应为4.5-5.5V。










