吳磊 劉萃 王楠

摘 要：進(jìn)氣壓力溫度傳感器作用為檢測進(jìn)氣歧管內(nèi)空氣的壓力及溫度，將壓力及溫度信號輸入ECU，ECU計算出當(dāng)前進(jìn)氣量，與ECU設(shè)定進(jìn)氣量做比較，ECU控制節(jié)流閥的開度形成閉環(huán)控制。

進(jìn)氣壓力溫度傳感器同時可以應(yīng)用于檢測中冷后的增壓壓力，將壓力信號反饋至ECU，通過與設(shè)定壓力比較，ECU控制增壓器控制閥，形成閉環(huán)控制。進(jìn)氣壓力溫度傳感器安裝于進(jìn)氣歧管上，通過傳感器內(nèi)部的PRT "MEMS"（被動壓力感應(yīng)元件）測量進(jìn)氣歧管內(nèi)的空氣壓力，通過NTC（負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻）測量進(jìn)氣溫度。

關(guān)鍵詞：傳感器；進(jìn)氣壓力；溫度；材料

1、材料選擇

1.1 進(jìn)氣壓力溫度傳感器結(jié)構(gòu)

部件信息：1，傳感器頭部蓋；2，O型密封圈；3，無鉛NTC負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻；4，熱敏電阻支撐座；5被動壓力感應(yīng)單元；6，GSC信號芯片；7，膠合式電容；8，傳感器殼體；9傳感器端子。

1.2 外殼材料選擇：

進(jìn)氣壓力溫度傳感器外殼一般采用注塑成型，材料一般選用PBT-GF30（PBT加30%玻纖的工程塑料），該材料具有良好的耐高溫性、耐化學(xué)性以及尺寸穩(wěn)定性和抗熱變形性等優(yōu)點。

1.3 密封圈材料選擇：

進(jìn)氣壓力傳感器密封圈材料一般選用FKM氟橡膠。

1.4 溫度傳感器材料選擇：

進(jìn)氣壓力溫度傳感器的熱敏電阻一般選用NTC（負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻），具體參數(shù)需根據(jù)傳感器的應(yīng)用條件來選用，一般汽油機(jī)及柴油機(jī)上使用的進(jìn)氣壓力溫度傳感器的溫度范圍在-40℃-130℃。

1.5 端子材料選擇：

端子一般選用銅合金，根據(jù)不同要求，表面可采用鍍金、鍍銀、鍍錫處理，G501進(jìn)氣壓力溫度傳感器采用鍍錫的表面處理。

1.6 壓力傳感器材料選擇：

壓力傳感器的感應(yīng)元件一般選用陶瓷電容

2、設(shè)計要點

進(jìn)氣壓力溫度傳感器在傳感器供應(yīng)商內(nèi)部已經(jīng)形成平臺產(chǎn)品，除裝配可能導(dǎo)致的傳感器外形可能需要開模以外，其余內(nèi)部的元件均可以在平臺內(nèi)選用。

2.1 進(jìn)氣壓力溫度傳感器外形設(shè)計

傳感器的外形需按照發(fā)動機(jī)提供的安裝邊界進(jìn)行設(shè)計，主要考慮傳感器安裝孔與螺栓安裝孔的相對位置，傳感器與周邊零件的間隙，接插件的安裝于拆卸空間三個方面；目前更多的情況是選用現(xiàn)有的傳感器，而對發(fā)動機(jī)上傳感器的安裝進(jìn)行匹配設(shè)計。

2.2 進(jìn)氣壓力溫度傳感器的溫度傳感器設(shè)計

進(jìn)氣壓力溫度傳感器的使用溫度范圍一般為-40℃-130℃之內(nèi)。

3、布置要求

3.1進(jìn)氣壓力溫度傳感器在進(jìn)氣歧管的安裝位置

傳感器安裝在進(jìn)氣歧管位置時，需考慮節(jié)流閥開啟和關(guān)閉，確保壓力和溫度信號的讀取處于最優(yōu)的位置。對于壓力傳感器，檢測范圍的中心具有最低的壓力脈沖波動及壓力比較平均， 對于溫度傳感器，接近節(jié)流閥提將會有更好的溫度響應(yīng)時間。

3.2進(jìn)氣壓力溫度傳感器在帶EGR發(fā)動機(jī)上的布置要求

對EGR的發(fā)動機(jī)，從EGR導(dǎo)入口的上游安裝傳感器。如果不能實現(xiàn)，安裝為遠(yuǎn)離EGR導(dǎo)入口。壓力檢測位置不應(yīng)該在EGR流。溫度傳感器選擇與EGR氣體和空氣的均勻混合的位置。

3.3進(jìn)氣壓力溫度傳感器布置角度要求

與壓力端口朝下（連接器朝上）開始，從該方位傳感器安裝到60°，以防止傳感器端口積水.

3.4接插件到傳感器接口

一般原則與其他部件之間需留出25mm的間隙供傳感器接插件的裝配。

3.5電氣考慮

線束設(shè)計時需遠(yuǎn)離高壓線以防止電磁干擾，如無法避免，進(jìn)氣壓力溫度傳感器的線束需與高壓線保持垂直布置。

4、潛在失效模式

進(jìn)氣壓力溫度傳感器是一個精度要求較高的元件，可能在使用過程中受溫度、油污、水分、電磁輻射等環(huán)境因素影響而導(dǎo)致輸出不準(zhǔn)確或完全失效

4.1輸出電壓信號超出設(shè)定范圍

可能原因：

1. 溫度范圍超出了傳感器量程：-40～125℃。傳感器型號選用不正確

2. 壓力范圍超出了傳感器量程：20～270kPa。傳感器型號選用不正確

3. 傳感器受到碳煙和油霧等的污染

4. 傳感器針腳氧化腐蝕

5. 傳感器針腳接插次數(shù)過多磨損

6. 插接頭老化、變形、損壞

7. 傳感器裝配位置角度超出設(shè)定要求

4.2傳感器電壓信號無輸出

可能原因：

1.傳感器內(nèi)部元件損壞。

2.插接頭未裝配到位

4.3 O型密封圈處密封失效

可能原因：

1. 密封圈老化

2. 密封圈尺寸不合理或安裝孔尺寸設(shè)計不合理

3. 傳感器未裝配到位

5、DV試驗及試驗?zāi)康?/p>

5.1熱沖擊試驗

相關(guān)標(biāo)準(zhǔn) ： IEC 60068-2-14 Na

傳感器附帶接插件放置在實驗太，傳感器的檢測端用蓋子密封住，在不通電的情況下，進(jìn)行100次熱沖擊實驗，實驗循環(huán)工況為：傳感器在-40℃的環(huán)境中維持40分鐘，之后再130℃的環(huán)境中維持40分鐘，溫度交替的時間需小于5分鐘，共100次循環(huán)，

實驗完成后，傳感器不得有機(jī)械性能退化，傳感器性能需通過最終性能測試.

5.2耐化學(xué)腐蝕

每個傳感器僅用于一種溶劑

將溶劑注入傳感器腔內(nèi)，在常溫下保持48小時，完成后將溶劑去除，并將傳感器儲存在85℃±5℃的環(huán)境中24小時

實驗完成后傳感器目視需無任何表面缺陷及腐蝕，傳感器需通過最終性能測試

項目液體參數(shù)

5.3震動試驗

溫度循環(huán)隨機(jī)正弦震動

正弦震動：正弦震動試驗每個軸進(jìn)行一個循環(huán)的實驗，每個循環(huán)8小時，共24小時

5.4通電壓力溫度循環(huán)試驗

接受標(biāo)準(zhǔn)：IEC60068-2-14 Nb

通電壓力溫度循環(huán)試驗共1000小時，每個循環(huán)8小時，溫度從 -40℃提升至125℃，同時加入1秒20kPa和1秒270kPa的循環(huán)的壓力。通電的階段為t2-t3階段及t5-t6階段

試驗結(jié)束后，必須有沒有的機(jī)械特性退化和傳感器必須通過最終測試。

5.5高溫試驗

將傳感器置于130℃的溫度下100小時，試驗過程中不通電。

試驗結(jié)束后，沒有的機(jī)械特性退化，傳感器必須滿足電氣功能規(guī)范。

5.6鹽霧試驗

接受標(biāo)準(zhǔn)：IEC 60068-2-11， DIN 50021 SS

傳感器連接接插件安裝于試驗臺，不通電，暴露于5%的NaCl噴霧，在35℃±2℃下進(jìn)行240小時。

試驗后，傳感器目視檢查無任何腐蝕。傳感器必須滿足有關(guān)電氣功能規(guī)范。

5.7發(fā)動機(jī)/整車耐久試驗

搭載發(fā)動機(jī)、整車耐久試驗，要求試驗過程中進(jìn)氣壓力溫度傳感器不能出現(xiàn)任何形式的失效。