汽车发动机进气压力传感器基础知识普及
2014-07-23 09:49 艾森ECU升级(北京运营中心)
一、进气压力传感器的工作原理
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电子控制器（ECU），ECU依据此信号电压的大小，控制基本喷油量的大小。
进气压力传感器种类较多，有压敏电阻式、电容式等。由于压敏电阻式具有响应时间快、检测精度高、尺寸小且安装灵活等优点，因而被广泛用于D型喷射系统中。
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阻值的变化，歧管内的绝对压力越高，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，再由集成电路放大后输出至ECU。
二、进气庄力传感器的输出特性
发动机工作时，随着节气门开度的变化，进气歧管内的真空度、绝对压力以及输出信号特性曲线均在变化。但是它们之间变化的关系是怎样的？输出特性曲线是正的还是负的？这个问题常常不易被人理解，以致有些检修人员在工作中有一种“吃不准”的感觉。
D型喷射系统中检测的是节气门后方的进气歧管内的绝对、压力。节气门的后方既反映了真空度又反映了绝对压力，因而有人认为真空度与绝对压力是一个概念，其实这种理解是片面的。在大气压力不变的条件下（标准大气压力为101.3kPa)，歧管内的真空度越高，反映歧管内的绝对压力越低，真空度等于大气压力减去歧管内绝对压力的差一值。而歧管内的绝对压力越高，说明歧管内的真空度越低，歧管内绝对压力等于歧管外的大气压力减去真空度的差值。即大气压力等于真空度和绝对压力之和。理解了大气压力、真空度、绝对压力的关系后，进气压力传感器的输出特性就明确了。
发动机工作中，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，输出信号电压也越小。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，输出信号电压也越大。输出信号电压与歧管内真空度的大小成反比（负特性），与歧管内绝对压力的大小成正比（正特性）。
三、D型喷射系统故障的特殊性
由于D型喷射系统采用进气压力传感器间接测量进气量，它与L型喷射系统有许多不同的地方，尤其是歧管内的真空度对D型喷射系统影响很大。同是一个故障点，在D型喷射系统和L型喷射系统故障的表现是不一样的。例如：节气门后方漏气，对于L型喷射系统来说，外漏的气体没有经过进气流量传感器的计量，所以ECU不会令喷油量增加，以致使混合气变稀，发动机动力不足、怠速不稳甚至熄火。对于D型喷射系统来说，节气门后方的真空漏气，会使歧管内的真空度下降，绝对压力升高。由于D型喷射系统都是以绝对压力的信号输出给ECU的，所以ECU根据绝对压力升高的信号，令喷油量增加，提高发动机的转速，造成怠速过高。如果漏气严重且.ECU有超速断油功能，当转速增加到1500r/min左右时，ECU将开始断油降速，当降到一定的转速时，ECU又开始供油提高转速……循环不已，以致发动机产生游车现象。
由此可以看出，L型与D型喷射、系统的真空漏气故障，主要表现在发动机怠速工况下的不同。L型喷射系统表现为怠速不稳，甚至熄火。而D型喷射系统则表现为怠速过高，甚至游车。另外，D型喷射系统若在节气门前方漏气，将不影响发动机的工作，这也是D型喷射系统的一个特点。
D型喷射系统中除了真空漏气外，还有许多因素会影响到歧管的真空度。如：机械配气相位不对、点火时间晚、排气管堵塞等。
由正时皮带（或链条）错位造成的配气相位不对，在进气行程活塞已下行时，而进气门仍未开启，造成缸内高度真空，绝对压力很低，送给ECU的信号电压也很低，使ECU令喷油量减小，造成发动机怠速不稳甚至难以起动。
点火时间过晚，造成发动机过热和动力不足。如果靠加大节气门的开度来增加动力，会使歧管内的真空度降低，绝对压力升高，送给ECU的信号电压也升高，使ECU令喷油量增加，造成混合气过浓。其实ECU接收到的绝对压力升高的信息，不是发动机正常工作时的信息，而是一个误导ECU增加喷油量的错误信息，结果造成喷油量过多，混合气太浓引起排气管冒黑烟的一个假象。这种现象只有在D型喷射系统中才会出现。
排气管（三元催化反应器）堵塞，轻者卜会使发动机无力，重者会造成发动机难以起动。如果拆下某一缸的火花塞后，发动机由不能起动变为能起动，说明排气管确已堵塞。排气管堵塞后，只进气不排气或排气极少，使缸内的真空度降低接近0,绝对压力升高甚至接近于大气压力，以致送给ECU的信号电压也很高，ECU令喷油量大大增加，最终使混合气太浓，发动机不能起动。
综上所述，D型喷射系统的主要因素—歧管真空度，是评定发动机性能的一项综合指标。歧管真空度受电控和机械两部分的影响，因此诊断故障时，首先要排除电控部分的故障，其后才是机械部分（点火正时、配气、密封器件）。在诊断机械部分的故障时，应首先使用真空表来测量歧管内的真空度，这样可使检修工作便捷，不致于走弯路。在标准大气压下，一台机械配气良好、点火正时的发动机在怠速工作时，其歧管真空度为58-70kPa。如果数值不在此范围，说明这台发动机有故障，可用真空表进一步诊断。诊断时，应把真空表接在节气门后方进气歧管的真空管接口上，一待发动机运转达到正常的工作温度时，在怠速工况下即可测量其真空度。测量时，歧管真空度一般有以下几种情况。
a．真空表的低端数值比正常值低16kPa左右、高端低1.3kPa左右时，说明进气歧管部位和真空管漏气。
b．真空表的读数比正常值低3-23kPa，说明气门密封不良或正时皮带错位。
c．真空表的读数在0数值左右摆动，有时出现正压，说明排气管堵塞（三元催化反应器损坏）。
d．发动机2000r/min时，迅速关闭节气门，真空表的读数下降5-r17kPa，说明活塞环漏气，缸内压力降低。
e．发动机2000r/ruin时，迅速关闭节气门，真空表的读数下降10-30kPa,说明进排气歧管垫漏气。
f．真空表读数稳定地为47.57kPa时，说明点火时间过晚。
g．时，快速开启和关闭节气门，真空表的读数在8-82kPa跟随变化，说明发动机工作性能良好。
作为D型喷射系统的主要部件——进气压力传感器，也可以单独给它施加真空来检测。检测时，拆下、通向进气压力传感器的真空管，把手持真空泵接在进气压力传感器的真空管接头上。当施加的真空度为0kPa时，相当于进气歧管内的绝对压力很高，信号电压为4.5V左右。当施加的真空度为75kPa时，相当于歧管绝对压力很低，信号电压为1V左、右，这时若立即打开真空开关，真空表的读数应从75kPa不停滞地回到原来的位置，同时信号电压也应跟随上升，这说明进气压力传感器性能良好。
半导体压敏电阻式进气压力传感器的识别与检测
半导体压敏电阻式压力传感器是利用半导体的压敏效应制成的。它的特点是尺寸小，精度高，响应性好， 再现性、抗震性好,且生产成本低，所以得到广泛应用。如通用汽车公司、丰田汽车公司、克莱斯勒汽车公 司生产的汽车，以及国产桑塔纳2000GLi型轿车等都使用半导体压敏电阻式压力传感器。该传感器它由压力转换元件和把转换元件输出信号进行放大的混合集成电路构成。压力转换元件是利用半导体的电压效应制成的硅膜片。硅膜片的一面是真空室，另一面导人进气歧管压力。硅膜片为边长3mm的正方形，它的中部经光刻腐蚀形成直径约2mm、厚约5μm的薄膜。薄膜周围有四个应变电阻，以惠斯登电桥方式连接，
由于硅膜片的一侧是真空室,所以进气歧管压力越高．硅膜片的变形越大，它的应变与压力成正比。附着在薄膜上的应变电阻的阻值与压力成正比变化，这样就可以利用惠斯登电桥把硅膜片的变形变成电信号。因为输出的电信号绎微弱，所以用混合集成电路进行放大后输出。
（2）通用汽车进气歧管压力传感器的检测
进气歧管压力传感器产生故障或其连接线路不良，会使发动机出现怠速不良、起动不容易或起动后发动机易熄火等故障。当确诊出故障部位时，应及时检查歧管压力传感器及其连接电路。
歧管压力传感器与ECU的连接电路如图3所示。从图中可知，它有三条连线，一条为Vcc电源线，一条为PIM信号输出线，另一条为地线。这种传感器应检查输出信号电压值。在怠速时为0.9V，转速升高时，真空度随之降低，输出电压升高，最高不超过5V。
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