2.3 壓力傳感器

壓力傳感器在汽車上有廣泛應用，主要檢測進氣歧管絕對壓力、真空度、大氣壓力、發動機油壓、制動系統油壓、輪胎壓力等。壓力傳感器所得收入占據傳感器銷售總收入的9%，是銷量第二大的傳感器。壓力傳感器在汽車上的測量范圍從10kPa真空（用于OBD檢測燃油泄漏形成的蒸氣）到180MPa（用于柴油機共軌燃油壓力系統），這樣壓力傳感器就需要有不同的類型，來滿足可檢測壓力之比在18000:1內的變化。目前已有若干種傳感器，依據不同原理分為壓阻式、電容式、壓電式、共振式、光學式等，見表2-5。

壓阻式壓力傳感器廣泛用于檢測發動機進氣歧管壓力（絕對壓力和大氣壓力）、渦輪增壓壓力、燃油泄漏蒸氣壓力。電容式壓力傳感器用于輪胎壓力、發動機機油壓力檢測，這兩處的壓力檢測無須零壓力指示。陶瓷電容式壓力傳感器用在汽車內復雜環境中檢測壓力，常用于檢測制動、動力轉向、懸架、巡航脫離、ABS制動調節、空調壓縮機等系統中的液體壓力。多晶硅壓阻式壓力傳感器用于高壓檢測，如柴油發動機的共軌燃油噴射壓力、懸架動態控制系統液壓力檢測。

2.3.1 壓阻式進氣歧管絕對壓力傳感器

壓阻效應原理：固體受到力的作用后，電阻率發生顯著變化，這種效應稱為壓阻效應。進氣歧管絕對壓力傳感器就是利用這種效應制成的。

進氣歧管絕對壓力（MAP）傳感器用于感知發動機負荷，并將壓力轉換成電信號傳輸給計算機。它主要用于點火正時和噴油的控制，這是D型電控發動機中最重要的傳感器之一。對于有些L型電控發動，用MAP傳感器檢測發動機起動時的進氣量，而發動機起動后的進氣量則由MAF傳感器檢測。

進氣歧管絕對壓力（MAP）傳感器有的通過軟管與進氣歧管相連，有的直接安裝在進氣歧管內。

典型的MAP傳感器包括一個密封的陶制膜片或硅膜片，膜片的一側是真空室，膜片的另一側導入進氣歧管壓力，見圖2-24。當發動機負荷變化（發動機進氣歧管真空改變）時，作用在膜片兩側的壓差使MAP傳感器輸出的信號電壓或信號頻率也隨之變化。

1.進氣歧管絕對壓力傳感器檢測原理

如圖2-25所示，進氣歧管絕對壓力（MAP）傳感器采用全橋差動電路，電橋中4個臂為4個壓變電阻，受壓應變，電阻兩增兩減，輸出與輸入電壓有如下關系：

在電橋沒有變化的情況下，有如下關系：

R_a=R_b=R_c=R_d=R

則

V_out=0

當施加一個力時，會造成電阻值的改變，在理想狀況下：

R_b=R_c=R-ΔR

R_a=R_d=R+ΔR

則

假如電阻變化是因施加壓力所造成，則可以得出電壓、電阻之間的關系：

故在彈性假設下：

由以上各式可知，電橋的輸出電壓V_out與呈線性關系，可利用電壓的變化來估計電阻的改變量，進而求得所受的壓力大小。

2.發動機負荷與進氣歧管真空度、進氣歧管絕對壓力之間的關系

如圖2-26所示，隨著發動機負荷的增加（節氣門開大），進氣歧管絕對壓力增加，而進氣歧管真空度下降，傳感器信號電壓升高。當點火開關“ON”但發動機不工作時，突然打開節氣門，信號電壓最大，而在減速期間隨著節氣門的關閉，信號電壓最小。

以通用汽車公司的MAP傳感器為例，怠速時MAP傳感器信號電壓范圍在0.88～1.62V之間，進氣歧管真空度為57.6kPa時信號電壓為1.62V，進氣歧管真空度為71.1kPa時信號電壓為0.88V。當節氣門全開時，進氣歧管內真空度為0，信號電壓達到最大，見表2-6。

3.典型的進氣歧管絕對壓力傳感器電路圖

信號端子為PIM，傳感器通過Vc接收來自ECU的5V電源電壓，經過E2端子通過ECU搭鐵。ECU的PIM端子在斷開時，信號應為5V，見圖2-27。

4.進氣歧管絕對壓力傳感器常規檢測方法

進氣歧管絕對壓力（MAP）傳感器是進行燃油噴射和點火正時控制用的最重要傳感器之一，對發動機的驅動能力有很大的影響。先要檢查該傳感器的連線、真空軟管外部連接情況，再進行電路檢測。

MAP傳感器常用三根接線：

①從ECU過來的5V電源線。

②返回給ECU的信號線。

③搭鐵或參考地線。

MAP傳感器具體電路檢測方法見表2-7。

2.3.2 電容式進氣歧管絕對壓力傳感器

福特汽車采用陶瓷電容式進氣歧管絕對壓力（MAP）傳感器，它的內部由兩片氧化鋁陶瓷極板和一層絕緣墊片組成。隨著發動機進氣歧管真空度的改變，電容極板受壓變形，極板間距發生改變，電容值也改變。通過振蕩電路、充放電電路等方法，可以將這個電容變化轉換為頻率信號輸出。信號頻率大小可以反映出壓力變化的大小，見圖2-28和表2-8。

2.3.3 大氣壓力傳感器

大氣壓力（簡稱BP或BARO）傳感器用于感知大氣壓力，并將大氣壓力轉換為電壓信號輸送給ECU。由于天氣的原因大氣壓力在不斷發生變化，ECU依據該傳感器的信號能感知到這種變化，并進行相應地調整。大氣壓力傳感器也是ECU用于判斷海拔的主要傳感器。該傳感器常裝于ECU內。

進氣歧管絕對壓力傳感器和大氣壓力傳感器工作原理是基本相同的，只不過MAP傳感器與進氣歧管相通，而大氣壓力傳感器與大氣相通。點火開關打到“ON”位置，發動機不起動，此時MAP傳感器讀取的是大氣壓力，海平面應約為4V。如果處于較高的海拔，則每增加305m的高度，它的電壓應降低約0.5V（因型號而異）。車輛在高山地區行駛期間，先停下車，再起動發動機，有利于讓計算機讀取現在的大氣壓力信號。

2.3.4 蒸氣壓力傳感器

蒸氣壓力傳感器（簡稱VAP）用于燃油蒸發控制系統中（EVAP），該傳感器位于燃油箱內、活性炭罐附近，也可位于遠離燃油箱的位置。

蒸氣壓力傳感器如果安裝在燃油箱中，就無軟管；如果安裝在遠離燃油箱的地方，就有兩種情況，一種情況只裝一根軟管，這根軟管就只接燃油蒸氣道；如果有兩根軟管，則一根接燃油蒸氣道，另一根接大氣，如圖2-29所示。實際工作中應注意兩根軟管不能裝反。

VAP傳感器檢測的是壓力差，以大氣壓力為參考，當燃油蒸氣壓力上升時，則它的信號電壓也上升，如圖2-30所示。

蒸氣壓力（VAP）傳感器電路原理圖如圖2-31所示，其檢測方法與進氣歧管絕對壓力傳感器相似。注意不要給太大的壓力，以防止損壞傳感器。

2.3.5 進氣歧管絕對壓力傳感器的故障診斷

OBDⅡ系統設置進氣歧管絕對壓力（MAP）傳感器故障碼的條件，見表2-9。

1.進氣歧管絕對壓力傳感器電路故障

當MAP傳感器電路開路或短路時，MAP傳感器信號持續過高或過低，信號超出正常范圍，OBD系統設置P0105故障碼時。診斷該故障碼時，發動機只需運行一個驅動循環，即可檢測出該故障碼。出現該故障碼時，ECU進入失效保護模式，固定點火提前角為上止點前5°。

故障碼P0105：進氣歧管絕對壓力/大氣壓力傳感器電路。

與P0105相關的故障碼：

P0107：進氣歧管絕對壓力/大氣壓力電路低輸入故障。

P0108：進氣歧管絕對壓力/大氣壓力電路高輸入故障。

P0109：進氣歧管絕對壓力/大氣壓力電路間歇故障。

MAP傳感器故障引起的故障現象：

1）發動機運轉不良。

2）發動機運轉超負荷。

3）發動機無怠速。

4）排氣管回火。

5）發動機在負載或怠速時失火。

6）MIL指示燈亮。

7）在某些極端情況下，除了MIL亮外，可能沒有其他癥狀。

引起故障的原因：

1）MAP傳感器真空軟管斷開或堵塞。

2）壞MAP傳感器。

3）TPS故障。

4）MAP傳感器插接器損壞或有問題。

5）TPS插接器損壞或有問題。

6）接線損壞。

7）MAP傳感器信號電路上的參考電壓短路。

8）MAP傳感器或TPS的搭鐵丟失。

9）MAP傳感器的信號開路。

10）ECU故障。

2.進氣歧管絕對壓力傳感器信號與其他傳感器信號相矛盾

ECU根據實際檢測到的MAP傳感器信號值算出進氣量，再與節氣門位置（TP）和發動機轉速信號對比，最終判斷MAP傳感器信號不可信，OBD系統設置P0106故障碼。診斷該故障碼，發動機需運行兩個驅動循環，見表2-9。

MAP傳感器的真空管有問題，造成發動機燃油經濟性變差、加速遲緩、失速、怠速不穩等現象，ECU也會設置故障碼。

更換真空管時應該用原廠生產的，真空管不要過長，否則真空管下垂易引起可燃混合氣在真空管處積存，造車發動機驅動性問題及出現有關的故障碼。

對于D型噴射系統來說，節氣門后方的真空漏氣，會使進氣歧管內的真空度下降，絕對壓力升高。由于D型噴射系統都是以絕對壓力的信號輸出給ECU的，所以ECU根據絕對壓力升高的信號，令噴油量增加，提高發動機的轉速，造成怠速過高。如果漏氣嚴重且ECU有超速斷油功能，當轉速增加到1500r/min左右時，ECU將開始斷油降速，當降到一定的轉速時，ECU又開始供油提高轉速，循環不已，以致發動機產生游車現象。

3.與進氣歧管絕對壓力（MAP）傳感器相關數據流

MAP：× × × kPa（× ×. × inHg）。顯示進氣歧管絕對壓力值，最小為0kPa，最大為255kPa。