傳感器技術(shù)在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中的應(yīng)用
加入技術(shù)交流群
柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的污染率高于汽油動(dòng)力汽車(chē)，這也是一個(gè)事實(shí)。尤其是，柴油微粒對(duì)人體有傷害，會(huì)造成肺部不適、癌癥和心臟疾病。老式柴油發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)排放出較大可見(jiàn)微粒，像黑煙一樣，而新型發(fā)動(dòng)機(jī)排放的微粒一般很小，無(wú)法用肉眼看到。
為使這些排放更清潔，汽車(chē)制造商建立了柴油微粒過(guò)濾器（diesel particulate filters，DPF）。自1980年以來(lái)，這些過(guò)濾器已用于越野車(chē)，從1996年起用于某些普通汽車(chē)?，F(xiàn)在DPF可以捕獲低至2.5微米的柴油煤煙微粒，因此將微粒排放從60%降低到7%。DPF采用多孔陶瓷材料，最終會(huì)飽和，需要清洗和再生。作這種維護(hù)時(shí)需要將DPF加熱到+600℃以上的排氣溫度。為了達(dá)到這種高于正常的溫度，ECU（電控單元）會(huì)暫時(shí)延緩噴油，并限制吸氣。這時(shí)傳感器就成為關(guān)鍵的控制元件：通過(guò)用壓力傳感器測(cè)量過(guò)濾器上的壓降，就可以確定開(kāi)始再生過(guò)程的最有效時(shí)點(diǎn)。
接口實(shí)現(xiàn)
以柴油過(guò)濾模塊為例，我們?cè)?DPF中安裝了一個(gè)采用傳統(tǒng)壓敏電阻元件的壓差傳感器。這個(gè)傳感器檢查一個(gè)較小的壓力范圍，一般為0至15psi。一只傳感器接口IC（如Melexis 公司的MLC90320 CMOS模擬傳感器接口）連接在傳感器的輸出端，構(gòu)成一個(gè)阻性Wheatstone橋式電路。這個(gè)接口可將電阻的小變化電壓（通常是數(shù)毫伏）轉(zhuǎn)換為相當(dāng)大的輸出電壓變動(dòng)。采用這種結(jié)構(gòu)，電路就能夠比較過(guò)濾器前、后的壓力信號(hào)（圖1）。接口芯片對(duì)傳感器的信號(hào)作放大和校正，將其變換為ECU能夠識(shí)別的值。當(dāng) DPF飽和時(shí)，接口會(huì)探測(cè)到在過(guò)濾器前、后的信號(hào)之間有一較大的壓力差。接口IC對(duì)這一差值作放大和補(bǔ)償，傳給ECU。這個(gè)過(guò)程可以使傳感器接口控制檢測(cè)元件與ECU之間的通信，保證過(guò)濾器的連續(xù)正常工作。
傳感器接口
在上述例子中，壓敏電阻檢測(cè)元件連接到傳感器接口的輸入端，它對(duì)信號(hào)作增益與偏移的補(bǔ)償，以確定有經(jīng)過(guò)良好校準(zhǔn)的輸出信號(hào)。此外，在不同的粗調(diào)階段采用3位和10位數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC），這種特殊接口的輸出架構(gòu)中采用了另外一片10位DAC，能夠?qū)敵鲎兓秶骶_的校準(zhǔn)（圖2）。
評(píng)論