发动机进气压力传感器工作原理及故障排查方法(发动机进气压力传感器工作原理及故障排查记录)

  测量进气量的传感器,其作用是检测发动机进气量大小,并将进气量信息转换成电信号输入电控单元(ECU)以供计算确定喷油量。

  通常,测量空气量方法的传感器可分为两种,进气歧管压力传感器(即负压力型)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内流动时会产生压力波动,因此,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。有很多电喷发动机不用空气流量计而用歧管压力传感器,它和曲轴位置传感器一起决定着发动机工作的基本供油量。

  进气压力传感器基本工作原理

  进气压力传感器通过测量进气管中的绝对压力来获知空气的密度,配合发动机的转速,计算出进入的空气量。这里需要说明的是普通发动机从节气门到进气门之间的歧管一般是处于真空状态的。除了增压型发动机外。普通汽油发动机的进气动力来自活塞的抽吸,也就是说,活塞端是主动端,而节气门平常是关闭的,这样需求多于供给,于是歧管就会产生真空度。即使节气门完全打开,由于空气的流动存在的阻力,有一定的滞后性,主动端在于活塞,所以还是会产生真空,只是真空度较低而已。从这个道理我们也不难看出,为什么涡轮增压发动机能产生更大的功率。主要原因还在于空气不是被动吸入,而是被主动灌入,空气量大了,压缩率也就高了,当然功率也就大了。

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  发动机工作时,歧管压力传感器测量进气歧管内的绝对压力和环境大气压之间的差值,使其转变为电压信号。电脑板根据这个信号计算出精确的进气量,进而使喷油嘴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的是节气门后方的进气歧管的绝对压力,它根据发动机转速和负荷的大小检测出歧管内绝对压力的变化,然后转换成信号电压送至ECU,ECU依据信号电压的大小,控制基本喷油量的大小。

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  图中应变电阻R1.R2.R3.R4.他们构成惠思顿电桥并与硅膜片粘连在一起,硅膜片在歧管内的绝对压力作用下可以变形,从而引起应变电阻R值得变化,歧管内的真空度越大,硅膜片的变形越大,从而电阻R的阻值变化也越大,即把硅膜片机械式的变化转变成了电信号,再有集成电路放大输出至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、绝对压力以及输出信号特性曲线均在变化。

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  发动机工作,节气门开度越小,进气歧管的真空度越大,歧管内的绝对压力就越小,输出电压也越小。节气门开度越大,进气歧管的真空度越小,歧管内的绝对压力就越大,输出信号也越大,输出信号与歧管内绝对压力的大小成正比。

  进气压力传感器的功用

  1、检测节气门后方进气管内的进气压力,计算进气量,决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,喷油越多,点火提前角越小。

  2、监测废气循环量和油箱蒸汽回收量。

  3、与进气流量传感器共用,提高检测精度。

  进气压力传感器的种类

  在当今发动机电子控制系统中,应用较为广泛的压力传感器按输出信号分类有电压型和频率型两种。电压型压力传感器又可分为半导体压敏电阻式和真空膜盒传动式两种。频率型压力传感器有电容式和表面弹性波式两种。

  1、电压型压力传感器

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  半导体压敏电阻式进气歧管绝对压力传感器

  半导体压敏电阻式进气歧管绝对压力传感器由压力转换元件(硅膜片)和把转换元件输出信号进行放大的混合集成电路组成。

  压力转换元件是利用半导体的压阻效应制成的硅膜片。硅膜片的一侧是真空室,另一侧导入进气歧管压力,所以进气歧管内绝对压力越高,硅膜片的变形越大,其变形量与压力成正比。附着在薄膜上的应变电阻的阻值则产生与其变形量成正比的变化。利用这种原理,可把进气歧管内压力的变化变换成电信号。

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  一般此种传感器与 ECU有3根导线相连:ECU向传感器供电的电源线,供电电压一般为4.8-5.1V,传感器的信号输出线和传感器的接地线。在发动机怠速运转时,进气歧管的真空度高(绝对压力低),传感器的电阻值大,传感器输出1.5-2.1V的低电压信号;当节气门全开时,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的高电压信号。

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  真空膜盒传动的可变电感式进气歧管绝对压力传感器

  真空膜盒传动的可变电感式进气歧管绝对压力传感器主要由膜盒、铁心、感应线圈和电子电路等组成。

  膜盒是由薄金属片焊接而成,其内部被抽成真空,外部与进气歧管相通。外部压力变化将使膜盒产生膨胀和收缩的变化。置于感应线圈内部的铁芯和膜盒联动。感应线圈由2个绕组构成,其中一个与振荡电路相连,产生交流电压,在线圈周围产生磁场,另一个为感应绕组,产生信号电压。当进气歧管压力变化时,膜盒带动铁心在磁场中移动,使感应线圈产生的信号电压随之变化。该信号电压由电子电路检波、整形和放大后,作为传感器的输出信号送至

  电控单元(ECU)。

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  由于这种传感器是利用12V电源完成变压作用的,所以拔下插座就无法检查传感器的好坏。检测时,将万用表(电压挡)的表笔分别插入导线连接器与两端子接触,测量其输出电压。测量方法如下:在不动插座的情况下闭合点火开关(ON),将万用表表笔与Vs、E端子接触。在开放真空管道、加上大气压的情况下,电压值约为1.5V,而在用嘴巴对真空管道吸气的情况下,电压值应从1.5V起向降低方向变化;发动机怠速运转时,电压值约为0.4V ,而当发动机转速升高时,此电压值也升高。

  2、频率型压力传感器

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  3、电容式进气压力传感器

  电容式进气压力传感器是用氧化铝膜片和底板彼此靠近排列形成电容,利用电容膜片上下压力差而改变的性质,获得与压力成正比的电容值信号。将电容连接到传感器混合集成电路的震荡电路中,传感器产生可变频率的信号。输出频率与进气压力成正比,在80.120Hz之间变化。

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  4、表面弹性波式进气压力传感器

  表面弹性波式进气压力传感器是在一块压电基片上用超声波方法加工出一个薄膜敏感区,上面刻制换能器(压敏SAW延时线),换能器与电路组合成振荡器。换能器是在抛光的压电基片上设置2个金属叉指构成,若在输入换能叉指T1上加电信号,便由逆压电效应在基片寿面激励起弹性表面波,传播到换能文指T2转换成电信号,经放大后反馈到T1以便保持振荡状态。表面弹性波(SAW)在2个换能叉指之间的传播时间即是所获得的延迟时间,其大小取决于2个换能叉指间的距离。由于导入的进气歧管压力作用于压电基片上,压力变化将在薄膜敏感区产生应变,即使换能叉指间距离发生变化。因而,表面弹性波传播的延迟时间相应变化。这样,根据与延迟时间成反比的振荡频率,即可输出压力信号。

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  频率型压力传感器信号电压一般是5V或12V。当空气流量变化时,电压始终不变,而输出的脉冲频率发生变化,因此不能根据测量电压高低确定流量变化。检测时用万用表找到压力传感器的频率信号输出线,将汽车万用表打到“DC”挡,按SELECT功能选择键转换成“DC+Hz”挡。起动发动机逐渐加速观察,主显示直流电压和副显示上的频率,是否随转速变化而变化,一般的频率型的压力传感器随着进气量的增加频率也在改变。

  发动机进气压力传感器的故障表现及检测

  

  发动机不能正常工作

  怠速不稳

  经常熄火

  不能启动

  油耗惊人。

  2、检测方法

  2.1传感器电源电压的检测

  A、点火开关置于“OFF”位置,拔下进气歧管绝对压力传感器的导线连接器,

  B、将点火开关置于“ON”位置(不起动发动机),用万用表电压档测量导线连接器中电源端VCC和接地端E2之间的电压。其电压值应为4.5-5.5V。如有异常,应检查进气歧管绝对压力传感器与ECU之间的线路是否导通。若断路,应更换或修理线束。

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  2.2传感器输出电压的检测

  A、接通点火开关。

  B、脱开进气室一侧的真空软管。

  C、用万用表电压档测量ECU插接器侧进气压力传感器PIM-E2端子间在大气压力状态下的输出电压,并记下这一电压值。

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  D、用手提式真空泵向进气压力传感器内施加真空,从13.3kPa (100mmHg)起,每次递增13.3kPa(100mmHg),一直增加到66.7kPa (500 mmHg)为止,测量在不同真空度下传感器PIM-E2端子间的输出电压。该电压应能随真空度的增大而不断上升。将不同真空度下的输出电压下降量与标准值相比较,如不符,应更换进气歧管压力传感器。

  3、进气压力传感器检修步骤

  3.1读资料,读图,识别电路

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  3.3检测方法

  故障诊断仪:读取故障码、读取数据流。

  万用表:流量信号、搭铁线、电源线

  示波器:测量流量信号波形

  3.4万用表检测

  信号线:接脚PIM与E2间的动态信号电压,随进气压力增大而增大,大气压3.3V~3.9V。

  搭铁线:插头E2与搭铁间的搭铁电阻电阻,应为0Ω。

  电源线:插头ACC与搭铁间的供电电压,应为4.5-5.5V。

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