壓力傳感器在汽車中的常見應用

簡介

隨著汽車行業(yè)燃油經(jīng)濟性的要求日益提高以及排放標準越來越嚴格，越來越多的系統(tǒng)應用到汽車當中，例如進氣/尾氣管理系統(tǒng)、燃油蒸汽管理系統(tǒng)、剎車助力系統(tǒng)、柴油顆粒濾清系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)都需要借助壓力傳感器快速準確獲得的壓力信息來確定系統(tǒng)的狀態(tài)和下一步的動作。
邁來芯公司在壓力傳感器的研發(fā)和生產(chǎn)上積累了多年的經(jīng)驗，其集成的壓力傳感器系列能夠根據(jù)客戶應用的要求提供不同工作模式、不同量程范圍的芯片。邁來芯將MEMS工藝和CMOS工藝集成到同一個芯片上，實現(xiàn)了從壓力傳感到信號處理整個流程的單芯片解決方案。

應用

本文主體部分針對幾種典型的應用進行了簡要介紹，并推薦了適合該應用的邁來芯相應的壓力傳感器芯片。

1. 進氣/尾氣管理系統(tǒng)

汽車引擎管理系統(tǒng)需要在適當?shù)臅r間噴射適量的燃油到氣缸中，這樣可以使得燃油充分有效的燃燒，達到最佳的燃燒效率，減小污染。引擎管理器的ECU做決定是基于一系列的傳感器信號的，例如曲軸位置、凸輪軸位置、空氣流量、進氣歧管溫度、進氣歧管壓力等。其中進氣歧管壓力傳感器是一個工作在絕壓模式的壓力傳感器，ECU根據(jù)該壓力信號計算需要噴射的燃油量，使得燃燒過程獲得最佳的空燃比。MLX90808-1和MLX90810適合于這樣的應用(滿量程范圍為100KPa左右)，可以提供準確的進氣歧管壓力信息。有些車輛搭載了渦輪增壓系統(tǒng)，進氣歧管在渦輪增壓器之后，這會使進氣歧管中的壓強高達約400KPa。MLX90808-2可以用于帶有渦輪增壓系統(tǒng)的進氣歧管壓力檢測。為了減少氮氧化物的排放，有些車輛搭載了EGR(Exhaust Gas Recirculation, 廢氣再循環(huán))系統(tǒng)。EGR系統(tǒng)將一小部分廢氣引入進氣歧管，由于廢氣具有惰性會延緩燃燒過程，燃燒速度將會放慢，燃燒最高溫度降低，燃燒室中的壓力形成過程放慢，從而減少氮氧化物的產(chǎn)生。由于廢氣溫度高并且含有多種有腐蝕性的物質(zhì)，因此搭載了EGR系統(tǒng)的車輛對進氣歧管壓力傳感器提出了更高的介質(zhì)兼容性要求。

圖1. 引擎管理系統(tǒng)示意圖

2. 燃油蒸汽管理系統(tǒng)

由于燃油的揮發(fā)是碳氫排放的主要原因之一，在美國一些州的法令中強制要求對汽車的燃油蒸汽進行管理。在加油站給汽車加油時燃油蒸汽會直接排放到大氣中，這樣既不環(huán)保又浪費了燃油。搭載燃油蒸汽管理系統(tǒng)汽車的油箱蒸汽通過分離閥經(jīng)管道進入活性炭罐，活性炭罐中的活性炭多孔且表面積很大，可吸附大量燃油蒸汽分子。活性炭罐與引擎的進氣歧管相連，當引擎運轉(zhuǎn)在進氣沖程時時，活塞運動使進氣歧管產(chǎn)生低壓，在進氣歧管低壓吸力作用下，空氣從活性炭罐中經(jīng)過，將活性炭罐中吸附的燃油蒸汽分子送入引擎燃燒，使之得到充分應用，活性炭罐中活性炭的吸附能力得到恢復。燃油蒸汽管理系統(tǒng)中需要微壓傳感器(表壓模式)來檢測燃油蒸汽是否有泄露，邁來芯公司的MLX90807-0適合這種微壓強(例如滿量程5KPa)的應用。

圖2. 燃油蒸汽管理系統(tǒng)示意圖