車用節氣門傳感器綜合測試方法研究

摘 要：目前傳感器越來越多地集成應用到汽車上，其中進氣溫度、進氣壓力傳感器也集成到了車用節氣門上了。因而設計一套適應性強的綜合測試系統對節氣門溫度及壓力傳感器進行測試是十分必要的。文章針對這兩種傳感器的測試方法進行了分析，提出了一種新的綜合測試、檢測方案，并通過實驗進行了初步驗證。通過這套系統能夠方便、快捷地得到這兩種傳感器的性能參數，并且能提高設備的利用率。

關鍵詞：進氣溫度傳感器；進氣壓力傳感器；測試

引言

目前控制發動機進氣歧管的節氣門上除了安裝有節氣門位置傳感器外，通常還安裝有進氣溫度和進氣壓力傳感器。傳感器主要由PCB板、傳感元件、支架、密封圈、不銹鋼襯套和殼體等組成[1]。進氣溫度傳感器是以熱敏電阻為檢測元件的傳感器，通常是負溫度系數（NTC）傳感器[2]。進氣壓力傳感器的作用是根據發動機的負荷狀態測出進氣歧管內絕對壓力的變化，并轉換成電壓信號輸送到電控單元（ECU）中，作為決定電動噴油器基本噴油量的依據[3]。兩個傳感器輸出的信號將和確定發動機各種工況下噴油量的精度有密切關系。因此常常要對這兩種傳感器進行測試。

這里設計了一套比較系統的方案，能夠方便地解決這一問題。該套測試方法有如下幾個優點：傳感器無需移動，安裝好之后就可以對兩種參數進行測試，避免了頻繁挪動過程中造成的各種誤差；可以利用控制器實現對外界環境條件的控制調節，操作方便快捷；兩種傳感器共用同一設備，設備的利用率提高，減少了資源的浪費。

1 車用節氣門傳感器綜合測試方法

現有進氣溫度傳感器和進氣壓力傳感器大多是整合在同一個封裝里，統稱為節氣門傳感器，安裝在節氣門體上。進行綜合測試時將傳感器安裝在測試容器外表面上，利用控制器控制執行機構，改變容器內的壓力、溫度環境，測試傳感器和標準傳感器采集信號變化送入數據采集卡，數據信息最后送入控制器供實驗人員調用分析。其測試系統原理圖如圖1所示。

測試系統的硬件結構主要由傳感器部分、提供測試環境容器部分和控制部分組成。傳感器部分有檢測實際溫度、壓力的標準溫度傳感器、標準壓力傳感器。另外還有待檢測的節氣門傳感器。容器部分為該測試方法提供了可變化的外界條件，包含了可布置各種傳感器及閥門的容器、真空泵、冷卻水容器、加熱器等。控制部分主要由數據采集卡、控制器，及其電磁閥、泄壓閥組成。該部分主要對三種傳感器采集到的數據進行采集、處理，以供上位機分析，另外可以控制各種閥門的開閉，以實現對環境變化的人為控制。

對溫度傳感器進行檢測、標定時，控制器開啟電磁閥時，水泵開始工作，將冷卻水容器中的冷水通過進水口送入試驗容器中，當水量足夠時，斷開閥門停止向容器中注水。完成此項后控制加熱器工作，使水溫達到85℃左右，停止對容器加熱。讓容器中的熱水慢慢從最高溫度冷卻到室溫。標準溫度傳感器每隔一段時間采集水溫的變化，而節氣門傳感器中的進氣溫度傳感器則將得到對應的阻值的大小，這兩組數據送入數據采集卡。對溫度傳感器檢測完畢后，開啟水流出口，將容器中的液體排盡。

對壓力傳感器進行檢測標定，將容器的所有通道關閉，打開真空泵對容器做抽空氣的處理，至容器接近真空狀態。此時標準壓力傳感器采集到壓力信號，節氣門傳感器中的進氣壓力傳感器將得到相應的電壓信號，同樣也將這兩組數據送入數據采集卡。接下來，保持真空泵處于運轉狀態，調節泄壓閥的開度，使容器中的真空度發生一定的變化，等到容器中的壓力值較為穩定后，繼續采集此時的壓力、電壓的大小。如此往復，即可得到壓力傳感器的輸出特性曲線。

2 測試方法的驗證

由于實驗設備有限，在這里我們采用兩套系統分別對上述系統的準確性和可實施性進行了驗證。驗證實驗中，對一部分設備進行了簡化。

進氣壓力傳感器測試驗證如圖2所示。

這里將標準壓力傳感器改換成了負壓表，同樣用來監測壓力的變化。

測試過程：用真空泵對密封容器做抽空處理，讀取負壓表數值和萬用表的電壓值，控制容器泄壓閥開度大小，繼續測量多次，轉換得到絕對氣壓和電壓的關系如圖3所示。

壓力傳感器的輸出特性曲線決定了傳感器在不同壓力輸出的電壓值，是壓力傳感器最重要的特性。傳感器能否和發動機ECU匹配也是和其輸出特性密切相關的。傳感器輸出為Y=KX+B的K為斜率的直線[4]。從實測的MAP圖電壓隨壓力變化的曲線可以看出，隨著壓力的升高，電壓值也相應增大，但由于各種誤差的影響，因此最終實際得到的曲線并非是理想的直線。和圖4的理論輸出特性曲線相比較，走勢吻合，能大致反應實際的電壓和壓力的變化趨勢。

進氣溫度測驗證試原理圖如圖5所示。

在這里使用溫度計代替標準溫度傳感器監測溫度變化情況，用熱水棒對冷卻水加熱。測試過程：將容器中的水加熱，使空氣溫度升高。讀取溫度計讀數和萬能表阻值，繼續冷卻，得到下一組值。如此重復，從而得到溫度和阻值的關系如圖6所示。

通過實驗可知，隨著溫度的升高，熱敏電阻的電阻值隨之減小，并且減小的速率會放緩。在溫度為60℃時，可能是由于環境變化引起的誤差，使得局部變化有些異常，可以在數據分析的時候將此點忽略掉，因此是不影響整體的曲線走向的。和理論ATC輸出特性如圖7相比，基本吻合。

3 結束語

通過對車用節氣門傳感器綜合測試方法的理論研究，以及相關的實驗驗證，最終可以達到使該測試系統變得簡潔方便、提高設備的利用率的目的，為實際的系統平臺的搭建提供了可實施的方案。雖然通過實驗及采集的數據證明了方案的可行性，但是在實際的應用中，還會出現諸多實際問題：比如說傳感器和各個部件在密封容器上的布置；傳感器采樣頻率的設定等等。因此，這一些問題還需要在實際應用中再加以進一步完善。

參考文獻

[1]蔣浩豐.進氣歧管絕對壓力和溫度傳感器的結構原理與檢修[J].學習園地，2011（9）：83-84.

[2]許佳云.進氣溫度傳感器的識別與檢修[J].科技風，2013（10）：34.

[3]朱彩云.進氣壓力傳感器輸出特性及溫度補償分析[J].汽車電器， 2008（10）：9-13.

[4]姜楠.車用進氣壓力傳感器的原理及應用[J].輕型汽車技術，2013（10）：29-33.

指導老師：楊燕紅。