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本文以德国博世公司生产的进气歧管绝对压力和温度传感器为例,详细分析其结构原理与检修方法。
1. 结构组成
进气歧管绝对压力和温度传感器安装在进气歧管上,其外形如图 1 所示,剖面图如图 2 所示。
2. 工作原理
进气歧管绝对压力传感元件由一片硅芯片组成。在硅芯片上蚀刻出一片压力膜片。压力膜片上有 4 个压电电阻,这 4 个压电电阻作为应变元件组成一个惠斯顿电桥。硅芯片上除了这个压力膜片以外,还集成了信号处理电路。硅芯片跟一个金属壳体组成一个封闭的参考空间,参考空间内的气体被抽空,因此绝对压力接近于零。硅芯片的活性面上经受着一个接近于零的压力,他的背面上经受着通过一根接管引入的、待测的进气歧管绝对压力。硅芯片的厚 度 只 有 几 个 微 米(μm),所以进气歧管绝对压力的改变会使硅芯片发生机械变形,4 个压电电阻跟着变形,其电阻值改变。通过硅芯片的信号处理电路处理后,形成与压力成线性关系的电压信号,压力传感器的传递函数为:
UA=(c1Pabs+c0)US式中,UA=信号输出电压(V)
US=电源电压(V)Pabs = 绝 对 压 力(kPa)C0=-9.4/95C1
=0.85/95(1/kPa)由上式看出,在大气压力下,压力传感器的信号输出电压接近电源电压。如果电源电压为 5V,则节气门全开时压力传感器的信号输出电压等于 4V 左右。
进气温度传感元件是 一 个 负 温 度 系 数(NTC)的电阻,电阻随进气温度变化,此传感器输送给控制器一个表示进气温度变化的电压,测试范围是-40℃至125℃。其在 20℃额定电阻为 2.5 kΩ± 5%。温度与电阻值的对应关系如图 3 所示。