進(jìn)氣壓力傳感器檢測的是節(jié)氣門后方的進(jìn)氣歧管的壓力,它根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的大小檢測出歧管內(nèi)壓力的變化,然后轉(zhuǎn)換成信號(hào)電壓送至發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元(ECU),ECU依據(jù)此信號(hào)電壓的大小,控制基本噴油量的大小。
進(jìn)氣壓力傳感器種類較多,有壓敏電阻式、電容式等。由于壓敏電阻式具有響應(yīng)時(shí)間快、檢測精度高、尺寸小且安裝靈活等優(yōu)點(diǎn),因而被廣泛用于D型噴射系統(tǒng)中。
圖1是壓敏電阻式與電腦的連接。圖2是壓敏電阻式的工作原理,圖1中的R是圖2中的應(yīng)變電阻R1、R2、R3、R4,它們構(gòu)成惠斯頓電橋并與硅膜片粘接在一起。硅膜片在歧管內(nèi)壓力作用下可以變形,從而引起應(yīng)變電阻R阻值的變化,歧管內(nèi)的壓力越高,硅膜片的變形越大,從而電阻R的阻值變化也越大。即把硅膜片機(jī)械式的變化轉(zhuǎn)變成了電信號(hào),再由集成電路放大后輸出至ECU。
內(nèi)部結(jié)
壓力傳感器對于壓力的測量采用的是壓力芯片,而壓力芯片在可發(fā)生壓力形變的硅膜片上集成的惠斯通電橋。壓力芯片是壓力傳感器的核心,各大生產(chǎn)壓力傳感器的廠商都有各自的壓力芯片,有的是傳感器廠商直接生產(chǎn),有的是委外生產(chǎn)的芯片(ASC),再者就是直接購買芯片專業(yè)廠家的通用芯片。傳感器廠商直接生產(chǎn)的芯片或定制的ASC芯片一般都只用在自身產(chǎn)品上,這類芯片集成度高,往往把壓力芯片、放大電路、信號(hào)處理芯片、EMC保護(hù)電路及用于標(biāo)定傳感器輸出曲線的ROM都集成到一塊芯片上,整個(gè)傳感器就是一個(gè)芯片,芯片通過引線和接插件PIN腳相連。
如圖2的壓力傳感器就是將除壓力芯片(Sensorchip)外的其他處理電路集成為Circuitchip,也有的壓力傳感器廠家將兩者*結(jié)合為一體。
壓力傳感器的這種設(shè)計(jì)及生產(chǎn)工藝,其實(shí)就是MEMS技術(shù)(microelectromechanicalsystems的縮寫,即微電子機(jī)械系統(tǒng))的實(shí)際應(yīng)用,MEMS建立在微米/納米技術(shù)(micro/nanotechnology)基礎(chǔ)上的21世紀(jì)前沿技術(shù),使之對微米/納米材料進(jìn)行設(shè)計(jì)、加工、制造和控制的技術(shù)。它可將機(jī)械構(gòu)件、光學(xué)系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)部件、電控系統(tǒng)、數(shù)字處理系統(tǒng)集成為一個(gè)整體單元的微型系統(tǒng)。這種微電子機(jī)械系統(tǒng)不但能夠采集、處理與發(fā)送信息或指令,還能夠按照所獲取的信息自主地或根據(jù)外部指令采取行動(dòng)。它用微電子技術(shù)和微加工技術(shù)(包括硅體微加工、硅表面微加工、LIGA和晶片鍵合等)相結(jié)合的制造工藝,制造出各種性能優(yōu)異、價(jià)格低廉、微型化的傳感器、執(zhí)行器、驅(qū)動(dòng)器和微系統(tǒng)。MEMS強(qiáng)調(diào)利用*工藝實(shí)現(xiàn)微系統(tǒng),突出集成系統(tǒng)的能力。
壓力傳感器就是MEMS技術(shù)的典型代表,另外一個(gè)常用的MEMS技術(shù)是微機(jī)電陀螺儀。目前幾大EMS系統(tǒng)供應(yīng)商,如BOSCH,DENSO,CONTI等公司,都有各自設(shè)計(jì)的芯片,結(jié)構(gòu)也類似。優(yōu)點(diǎn):集成度高,傳感器尺寸小,配合小尺寸的接插件傳感器尺寸很小,便于布置安裝。傳感器內(nèi)部的壓力芯片*封裝在硅膠中,起到耐腐蝕、耐震動(dòng)等作用,大幅提高傳感器使用壽命。大規(guī)模批量生產(chǎn)成本低,成品率高,性能優(yōu)異。
另有些廠家使用通用的壓力芯片,再通過PCR板將壓力芯片,EMC保護(hù)電路等外圍電路及接插件PIN腳集成,如圖3所示,壓力芯片安裝在PCB板背面,PCB為雙面PCB板
此類壓力傳感器由于集成度較低,制造物料成本高。PCB板無全密封封裝,零件通過傳統(tǒng)的錫焊工藝集成在PCB板上,存在虛焊風(fēng)險(xiǎn)。在高振動(dòng),高溫高濕的環(huán)境下,PCB應(yīng)注意保護(hù),質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)高。 [3