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新闻主题	柴油发电机的压力传感器的工作原理

 

导读：机油压力传感器信号主要用于柴油发电机保护。当ECU计算进气量时，进气压力信号和进气温度信号一起被ECU调用。当进气压力信号失准时，进气量计算会出现偏差，并直接影响喷油量。当柴油发电机出现动力不足、油耗过高故障时，需要检查进气压力传感器的性能。

 

 一、压力传感器分类

 

柴油机控制系统中典型的压力传感器包括机油压力传感器、进气压力传感器、燃油压力传感器、大气压力传感器。

1、压电式压力传感器

      利用压电晶体的压电效应，将压力转换为电压信号。压电效应指压电晶体（如石英晶体）在压力作用下，产生电压信号的现象。

（1）特点：

      结构简单、紧凑，小巧轻便，工作可靠，具有线性度高量程范围大等优点。

2、电容式压力传感器

       电容式压力传感器原理是使介质压力作用于电容的一个极板上，压力的变化使极板移动，两极板间的电容随之改变，再经过集成电路将电容的改变转换为电压信号。

      电容式压力传感器通常是使用镀金属薄膜或者是圆形金属薄膜来做电容器的其中一个电极。在薄膜感受到压力的时候，电容式压力传感器会变形的，此时薄膜跟固定的电极间所产生的电容量就会发生改变。测量电路就可以输出跟电压形成一定的关系的电信号。电容式压力传感器的应用非常广泛，之所以应用这么广泛，是因为它的优点有很多：电容式压力传感器的分辨率很高；可以进行动态的检测；结构很简单，并不复杂；可以在很恶劣的工作环境下正常工作，解决人不可以测量的很多问题；可以是非接触测量的，很方便。

3、压阻式压力传感器

      压阻式压力传感器是由平面应变传感器发展而来的一种新型压力传感器。它以硅膜片作为弹性敏感元件，膜片上用集成电路扩散工艺制成四个等值电阻，组成惠斯通电桥。当膜片受压力作用后，由于半导体的压阻效应，电阻值会发生变化，使电桥输出，进而测得压力的变化。利用这种方法制成的压力传感器叫压阻式压力传感器。下面介绍压阻式压力传感器的结构原理（图1）。

（1）结构

测量单元位于压力传感器的中心，由一片硅片2组成，其上有一片蚀刻的薄膜。四个电阻桥分布于膜片上，当有机械压力时，应变片电阻就会发生变化。有的压力传感器和温度传感器集成在一起，完成温度和压力检测，其结构如图1所示。

 

图1 压电式压力传感器结构图

图2 压阻式压力传感器结构图

 

（2）压阻式压力传感器工作原理

      测量压力的变化，传感器膜片在10～100m范围内弯曲。分布在膜片上的四个应变电阻的阻值在机械应力的作用下发生变化。当膜片发生变形时，其中两个应变电阻的阻值增大，而另外两个电阻值则减小，这使惠斯顿电桥的输出电压发生变化。传感器芯片外部是基准真空室，测量的是介质的绝对压力，因此，这种传感器称为绝对压力传感器。传感器芯片外部气室若与大气相通，则测量压力的是介质相对于大气的压力差，这种传感器称为相对压力传感器。

      信号处理电路集成在硅芯片上。它的作用是放大测量电压，补偿温度影响。图2所示为压力传感器工作特征曲线。这种压力信号与压力值成正比的压力传感器应用广泛。

 

图3 压力传感器特性曲线图

      根据压力传感器测量压力时参考压力的不同，压力传感器又可以分为相对压力传感器和绝对压力传感器2种。相对压力传感器测量压力时的参考压力为大气压力，因此其测量大气时的测量值为零；绝对压力传感器测量压时的参考压力是真空，其测得的压力值为绝对压力。

 

二、压力传感器工作原理

 

1、传统压力传感器原理

      压力传感器主要由硅片、真空室和电路组成，硅片由于受到进气压力作用而变形，引起电阻值的变化，从而导致其输出的电压发生变化，压力上升时，输出电压曾大，压力下降时，则输出电压随之下降。

      大部分压力传感器无法通过测量电阻的方式来判断好坏，而需要在压力传感器作时通过输出的信号电压来判断。因此在检测压力传感器时需要专用的检测导线，保证传感器正常工作的时将条线引出供检测，不同的压力传感器需要不同的检测导线。

 

2、 共轨压力传感器

      共轨压力传感器的作用是以足够的精度，在相应较短的时间内，测定共轨中的实时压力，并向ECU提供电信号。

（1）共轨压力传感器构件组成

      压力敏感元件（焊接在压力接头上）；带求值电路的电路板和带电气插头的传感器外壳，燃油经一个小孔流向共轨压力传感器，传感器的膜片将孔的末端封住。高压燃油经压力室的小孔流向膜片。膜片上装有半导体型敏感元件，可将压力转换为电信号。通过连接导线将产生的电信号传送到一个向ECU提供测量信号的求值电路。

 

三、安装位置

 

1、 进气压力传感器

      进气压力传感器安装在增压器后的进气歧管上，用于测量进气歧管中的绝对压力。该压力值通常相对于真空而不是环境压力，这可使空气质量和进气压力得到精确控制，优化柴油发电机性能。

2、大气压力传感器

      大气压力传感器可集成在ECU内，也可外置。它的作用是为ECU提供大气压力信号，ECU依据海拔高度对一些控制量进行调节。例如，废气再循环（EGR）和进气压力控制都要利用大气压力信号。大气压力传感器测量的是绝对压力（60～150kPa）。大气压力传感器发生故障时，柴油发电机动力会下降。

3、 机油压力传感器

      机油压力传感器安装在主油道上或机油滤清器内，用于测量机油的绝对压力。机油压力传感器的测量范围为0，5～10bar。

 

四、检测方法

 

1、导线检测

不同的压力传感器其插头不同，所选用的专用测试导线不同，但其测试方法是一样的。测试方法是：

① 断开传感器与线路的插头，插头导线连接图如图4所示；

② 选择正确的测试导线（即测试导线插头与传感器插头相同）；

③ 用万用表在测试端分别测出输入电压和输出信号电压。

      把测得的电压值分别与发电机厂给出的标准技术规范相比较，即可判断该传感器是否正常。

2、传感器电压的检测

      若检查传感器端不正常则应进一步检查ECM端的5V输出是否正常，若仍不正常则检测或更换ECM。

3、传感器信号电压的检测

      接上传感器连接头，接通开关：

① 在静态下测量信号线与地线之间的电压应为：4V 左右；

② 怠速时的电压应为：1.0~1.5V左右；

③ 大负荷时的电压应为：4.5~5.0V左右，信号变化如图5所示。

 

图4 柴油机压力传感器插口接线图

图5 柴油机压力传感器信号电压

 

 

 

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