德国久茂JUMO压力传感器在汽车行业的应用


德国JUMO久茂是工业传感器及自动化技术领域处于*地位的*制造商*。JUMO产品范围包括温度、压力、流量、液位、湿度的测量与控制、以及水质分析测量设备，从单个传感器到全面的自动化解决方案。主要是生产温度传感器，压力传感器及相关的控制变送器等，主要产品有电化学水质分析仪表（ph值，电导率，溶解氧，余氯，二氧化氯，臭氧，液氨的电极和变送器及部分调节器），压力仪表（压力变送器，智能压力，差压变送器， 压力表，投入式液位仪），温度开关和度盘式温度计， 调节器，温度变送器，记录仪，可控硅调节器和监控软件，温湿度传感器，薄膜铂电阻元件（pt *, pt 500, pt *0 或其他客户定义阻值的薄膜铂电阻元件）等。





随着汽车行业越来越多人关注，使用，燃油经济性的要求以及排放标准的要求也开始严格起来，越来越多的系统应用到汽车当中，例如进气/尾气管理系统、燃油蒸汽管理系统、刹车助力系统、柴油颗粒滤清系统等。这些系统都需要借助压力传感器快速准确获得的压力信息来确定系统的状态和下一步的动作。





进气/尾气管理系统





汽车引擎管理系统需要在适当的时间喷射适量的燃油到气缸中，这样可以使得燃油充分有效的燃烧，达到*佳的燃烧效率，减小污染。引擎管理器的ECU做决定是基于一系列的传感器信号的，例如曲轴位置、凸轮轴位置、空气流量、进气歧管温度、进气歧管压力等。其中进气歧管压力传感器是一个工作在绝压模式的压力传感器，ECU根据该压力信号计算需要喷射的燃油量，使得燃烧过程获得*佳的空燃比。MLX90808-1和MLX90810适合于这样的应用(满量程范围为*KPa左右)，可以提供准确的进气歧管压力信息。有些车辆搭载了涡轮增压系统，进气歧管在涡轮增压器之后，这会使进气歧管中的压强高达约400KPa。MLX90808-2可以用于带有涡轮增压系统的进气歧管压力检测。为了减少氮氧化物的排放，有些车辆搭载EGR(Exhaust Gas Recirculation, 废气再循环)系统。EGR系统将一小部分废气引入进气歧管，由于废气具有惰性会延缓燃烧过程，燃烧速度将会放慢，燃烧*高温度降低，燃烧室中的压力形成过程放慢，从而减少氮氧化物的产生。由于废气温度高并且含有多种有腐蚀性的物质，因此搭载了EGR系统的车辆对进气歧管压力传感器提出了更高的介质兼容性要求。





燃油蒸汽管理系统





由于燃油的挥发是碳氢排放的主要原因*，在美国一些州的法令中强制要求对汽车的燃油蒸汽进行管理。在加油站给汽车加油时燃油蒸汽会直接排放到大气中，这样既不环保又浪费了燃油。搭载燃油蒸汽管理系统汽车的油箱蒸汽通过分离阀经管道进入活性炭罐，活性炭罐中的活性炭多孔且表面积很大，可吸附大量燃油蒸汽分子。活性炭罐与引擎的进气歧管相连，当引擎运转在进气冲程时时，活塞运动使进气歧管产生低压，在进气歧管低压吸力作用下，空气从活性炭罐中经过，将活性炭罐中吸附的燃油蒸汽分子送入引擎燃烧，使之得到充分应用，活性炭罐中活性炭的吸附能力得到恢复。燃油蒸汽管理系统中需要微压传感器(表压模式)来检测燃油蒸汽是否有泄露，迈来芯公司的MLX90807-0适合这种微压强(例如满量程5KPa)的应用。





刹车助力系统





真空刹车助力器是真空助力伺服制动系统的核心部件，利用引擎进气歧管的真空和大气压的压差进行刹车助力。如图所示是一个真空助力器的示意图，在刹车未踩下时，气室膜片隔板将真空助力器分为的两个腔是连通的，通过真空单向阀接到引擎的进气歧管，两个气室均为真空。踩下刹车制动踏板时，气室膜片隔板移动，空气阀打开，真空阀关闭，气室的前腔为真空，气室的后腔与大气相连。两个腔之间的压力差作用在气室膜片隔板上，相当于增加了刹车制动力，制动力通过制动主缸推杆传到制动主缸，实现刹车功能。





如果刹车助力系统出现漏气现象，会造成在刹车时气室前后腔的压差很小甚至消失，刹车助力系统失效，造成制动距离增加，制动困难等。另外燃油直喷系统和起停系统的搭载使得汽车进气歧管的真空度降低，就需要安装真空泵提供真空来源以满足刹车助力系统的要求。在上述两种情况下都有必要增加一个压力传感器来监测气室前后腔之间的压力差是否合适，如有漏气则应启动相应的警告系统，如果真空度不够则应通知ECU启动真空泵提供额外的真空。MLX90809是一款专门针对该应用设计的压力传感器，可工作在*KPa满量程的差压/表压模式，适合刹车助力系统的应用。





柴油尾气滤清系统





由于柴油引擎的物理特性，其排放的废气中除了一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物以外还有一些微小的颗粒物，这些颗粒物是造成黑烟的主要原因。为了满足排放要求，减少环境污染，越来越多的柴油引擎都搭载了柴油颗粒滤清系统(DPF, Diesel Particulate Filter)。柴油引擎燃烧产生的尾气经过柴油颗粒滤清器时，滤清器的多孔系统会捕捉其中的颗粒，当柴油尾气颗粒不断在滤清器中累积就会造成滤清器饱和甚至堵塞，因此需要对滤清器进行再生。通过一个差压传感器检测滤清器进气口和出气口之间的压差，当压差高于设定的阈值时认为滤清器达到饱和，ECU控制提高引擎温度，引擎排放出高温尾气以燃烧存储在滤清器中的颗粒，完成滤清器的再生。MLX90807-1可以测量40KPa到200KPa的差压，适合该应用。由于尾气温度高，并且含有多种有腐蚀性的气体和颗粒，需要考虑介质兼容性的问题。