压力传感器在汽车测试中起到什么作用?

压力传感器在汽车测试中起到非常关键的作用,主要包括以下几个方面: 

一、发动机性能测试

1、进气压力测量

★汽车发动机的进气量对于燃烧效率至关重要。压力传感器可以精确测量进气歧管内的压力变化。通过监测进气压力,工程师能够了解发动机在不同工况下(如怠速、加速、高速行驶等)的进气情况。

★例如,在涡轮增压发动机中,进气压力传感器可以实时反馈涡轮增压后的进气压力。如果进气压力过高或过低,可能会影响发动机的动力输出和燃油经济性。正常情况下,涡轮增压发动机的进气压力可以达到 1.5 - 2.5 bar 左右,压力传感器能确保这个压力处于合理区间,保证发动机正常工作。

2、燃油压力监测

★燃油压力直接关系到燃油喷射的质量。压力传感器安装在燃油管路中,能够精确测量燃油的压力。合适的燃油压力可以保证燃油喷射器喷出的燃油雾化良好,与空气充分混合,实现高效燃烧。

★比如,一般汽油发动机的燃油压力在 3 - 4 bar 左右。如果燃油压力传感器检测到压力异常,可能是燃油泵故障或者喷油嘴堵塞等问题,这会导致发动机动力下降、油耗增加甚至无法启动。

3、缸内压力检测

★在发动机研发过程中,测量气缸内的压力变化可以帮助工程师了解燃烧过程。缸内压力传感器可以记录每个工作循环中压力的峰值、上升速率等参数。

★例如,通过分析缸内压力曲线,工程师可以判断点火时刻是否合适、混合气是否充分燃烧等。正常燃烧的汽油发动机缸内压力峰值可以达到 100 - 150 bar 左右,这些数据对于优化发动机的燃烧效率和性能有着重要的意义。 

二、制动系统测试 

1. 液压制动压力测量

★在汽车制动系统中,液压制动是常见的方式。压力传感器可以测量制动管路中的液压压力。当驾驶员踩下制动踏板时,压力传感器能够快速准确地反馈制动压力的大小。

★例如,在正常制动过程中,制动管路的压力可以从 0 bar 迅速上升到 100 - 150 bar 左右。通过监测制动压力,工程师可以评估制动系统的响应速度、制动效果以及制动管路是否存在泄漏等问题。

2. 真空助力系统压力检测

★许多汽车制动系统采用真空助力来减轻驾驶员踩制动踏板的力度。压力传感器可以检测真空助力系统中的真空度。合适的真空度可以保证助力效果良好,使驾驶员能够轻松地操作制动踏板。

★正常情况下,真空助力系统的真空度一般在 - 0.6 - - 0.8 bar 左右。如果压力传感器检测到真空度不足,可能是真空助力泵故障或者真空管泄漏,这会导致制动踏板沉重,影响制动的舒适性和安全性。 

三、轮胎性能测试 

1. 轮胎气压监测

★轮胎气压对于汽车的行驶安全性、舒适性和燃油经济性都有重要影响。压力传感器安装在轮胎内部,可以实时监测轮胎气压。

★例如,一般轿车的轮胎气压在 2.2 - 2.5 bar 左右。当轮胎气压过低时,会增加轮胎的滚动阻力,降低燃油经济性,同时还会影响车辆的操控性能,甚至可能导致爆胎。压力传感器能够及时发现气压异常并提醒驾驶员,保障行车安全。 

四、车辆动力学测试 

1. 悬挂系统压力测量

★在车辆行驶过程中,悬挂系统的压力变化反映了车辆对路面颠簸的缓冲情况。压力传感器安装在悬挂系统的液压减震器或空气弹簧中,可以测量悬挂系统的压力。

★例如,当车辆通过减速带或者坑洼路面时,悬挂系统的压力会发生明显变化。通过监测这些压力变化,工程师可以评估悬挂系统的性能,如减震效果、舒适性和对车辆姿态的控制能力等。根据压力传感器的数据,可以对悬挂系统的参数进行优化,提高车辆的行驶品质。

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在汽车测试中,会用到多种类型的压力传感器,森瑟科技压力传感器类型如下: 

一、动态压力传感器 P2802-0.05高频动态压力传感器 森瑟科技

高频动态压力传感器是一款专用于高频动态压力测量的 小型压力传感器。在测量流场、水下爆破、航空实验、 发动机试验等场合,不但要求传感器有足够高的响 应频率,同时体积也要做到很小。P2802-0.05高频动态压力传感器采用先进的硅微机械加工和封装技 术,不但响应频率很高,而且体积非常小,传感器最 小直径可以实现4mm,体积小、重量轻、结构紧凑。 经过宽带调理电路放大、归一化处理,传感器输出信 号稳定性好、可靠性高、对敏感元件的带宽无影响, 特点: 是要求高频响和小体积测量工况的理想选择。

二、硅压阻压力传感器 森瑟科技P2105https://www.senther.com/MEMSPressure/426.html

1. 原理:硅压阻式 MEMS 压力传感器的敏感元件主要由敏感芯片和支撑衬底构成。敏感芯片是将敏感元件与转换元件集成在同一单晶硅衬底基片上,其感知压力的部分是周边密封固支的弹性硅平面膜片,膜片背面的硅材料被去除,形成倒四边锥体空腔。在平面膜片的上表层,通常在边缘或中心附近,利用 MEMS 技术直接将四个高精密半导体应变片刻制在应力最大处,这些应变片构成惠斯顿测量电桥。当膜片受到被测压力作用发生形变时,在小挠度的前提下,利用压阻电阻率变化,使惠斯登电桥的对臂电阻一组增大、另一组减小,电桥输出一个与膜片挠度、即与压力变化成线性变化的电压信号,从而实现将压力变化转换为电信号的目的。

2. 应用场景:适合用于对精度要求较高、压力变化范围相对较小的汽车测试环境。比如在轮胎气压监测系统中,压阻式压力传感器可以安装在轮胎内部,精确地测量轮胎气压的变化。由于轮胎内部空间有限,其较小的尺寸能够很好地适应安装要求,并且能够及时、准确地向驾驶员反馈轮胎气压信息。 

三、充油压力芯体https://www.senther.com/PressureChip/499.html 

1. 原理:当被测介质的压力作用在波纹膜片上时,波纹膜片会产生弹性形变,这种形变会使充油腔内的填充油受到挤压。由于填充油的不可压缩性,压力会均匀地传递到硅压芯片上。硅压芯片根据压阻效应,其内部的电阻值会随着所受压力的变化而改变,从而导致惠斯登电桥的输出电压发生变化。通过检测电桥输出电压的大小,就可以计算出被测介质的压力值。

2. 应用场景:用于监测汽车燃油系统中的燃油压力,为发动机控制单元提供准确的压力信号,以便精确控制燃油喷射量,提高发动机的性能和燃油经济性,降低尾气排放等。 

四、压力变送器https://www.senther.com/PressureTransmitter/639.html

1. 原理:压力变送器主要基于 MEMS 微熔技术,采用高温烧结工艺将硅应变计与不锈钢膜片结合为一体,硅应变计等效的四个电阻组成惠斯通电桥。当不锈钢膜片的另一侧有介质压力时,不锈钢膜片产生微小形变,从而引起电桥中应变计电阻发生变化。当电桥有电压供电时,会产生一个与压力成正比的电压输出,该电压输出信号经过温度补偿及归一化处理后,再通过信号放大处理,最终转换为工业用的标准信号,如 4-20mA、0-5V 等。

2. 应用场景:在汽车车身及舒适系统中,可用于测量车内气压、空调系统压力等,以保证车内环境的舒适性;在底盘及制动系统中,如用于 EHB 线控刹车压力传感器、液压悬架压力传感器等,确保车辆的制动性能和行驶稳定性;在动力及传动系统中,可监测发动机进气压力、燃油压力、变速器油压等,有助于提高发动机性能和传动效率。

那么在汽车测试中压力传感器的安装位置有哪些呢?

1. 发动机系统

★进气歧管:压力传感器安装在进气歧管上,用于测量进入发动机气缸的空气压力。这个位置能够最直接地获取进气压力数据,因为进气歧管是将空气分配到各个气缸的通道。例如在涡轮增压发动机中,进气歧管压力传感器可以监测涡轮增压后的进气压力,确保发动机获得合适的进气量,以实现最佳的燃烧效率和动力输出。

★燃油管路:在燃油管路中安装压力传感器,通常靠近燃油泵和喷油嘴。这样可以精确测量燃油的输送压力,确保燃油以合适的压力被喷射到气缸内。以直喷式汽油发动机为例,压力传感器在这里能够监测燃油压力是否在正常的 3 - 4 bar 左右的范围,保障燃油能够良好地雾化并与空气充分混合。

★气缸内部:部分高性能发动机测试或研究燃烧过程的实验中,会在气缸内部安装压力传感器。这种传感器能够最精准地记录气缸内燃烧时的压力变化情况,如压力峰值(汽油发动机正常燃烧时缸内压力峰值可达 100 - 150 bar 左右)、压力上升速率等,这些数据对于优化发动机的燃烧过程、调整点火时刻等参数至关重要。

2. 制动系统

★制动管路:在液压制动管路中安装压力传感器,位置一般靠近制动主缸和各个车轮的制动分缸。当驾驶员踩下制动踏板时,制动主缸产生液压,压力传感器可以监测液压在管路中的传递情况和压力大小。例如,在正常制动过程中,它可以检测到制动管路压力从 0 bar 迅速上升到 100 - 150 bar 左右,从而判断制动系统的响应速度和制动效果。

★真空助力系统:在真空助力系统中,压力传感器安装在真空管路上或者助力泵附近。这个位置可以监测真空助力系统中的真空度,正常情况下真空度一般在 - 0.6 - - 0.8 bar 左右。通过检测真空度是否正常,能够判断真空助力泵是否正常工作以及真空管是否泄漏,确保驾驶员踩制动踏板时能获得合适的助力。

3. 轮胎部分

★轮胎内部:压力传感器安装在轮胎内部,通常靠近气门嘴的位置。这是为了能够最直接地测量轮胎内部的气压。一般轿车轮胎气压在 2.2 - 2.5 bar 左右,传感器可以实时监测气压变化,一旦气压异常,能够及时提醒驾驶员,保障行车安全和轮胎的正常使用寿命。

4. 车辆动力学系统 - 悬挂系统

★液压减震器或空气弹簧内部:对于采用液压减震器的车辆,压力传感器安装在减震器内部的液压腔室附近;如果是空气弹簧悬挂系统,则安装在空气弹簧的内部或附近。在车辆行驶过程中,当经过减速带、坑洼路面或者转弯等情况时,悬挂系统的压力会发生变化。通过这些位置的压力传感器,可以监测悬挂压力的变化,评估悬挂系统的减震效果、舒适性和对车辆姿态的控制能力,进而优化悬挂系统的参数。