车用节气门传感器综合测试方法研究

摘 要：目前传感器越来越多地集成应用到汽车上，其中进气温度、进气压力传感器也集成到了车用节气门上了。因而设计一套适应性强的综合测试系统对节气门温度及压力传感器进行测试是十分必要的。文章针对这两种传感器的测试方法进行了分析，提出了一种新的综合测试、检测方案，并通过实验进行了初步验证。通过这套系统能够方便、快捷地得到这两种传感器的性能参数，并且能提高设备的利用率。

关键词：进气温度传感器；进气压力传感器；测试

引言

目前控制发动机进气歧管的节气门上除了安装有节气门位置传感器外，通常还安装有进气温度和进气压力传感器。传感器主要由PCB板、传感元件、支架、密封圈、不锈钢衬套和壳体等组成[1]。进气温度传感器是以热敏电阻为检测元件的传感器，通常是负温度系数（NTC）传感器[2]。进气压力传感器的作用是根据发动机的负荷状态测出进气歧管内绝对压力的变化，并转换成电压信号输送到电控单元（ECU）中，作为决定电动喷油器基本喷油量的依据[3]。两个传感器输出的信号将和确定发动机各种工况下喷油量的精度有密切关系。因此常常要对这两种传感器进行测试。

这里设计了一套比较系统的方案，能够方便地解决这一问题。该套测试方法有如下几个优点：传感器无需移动，安装好之后就可以对两种参数进行测试，避免了频繁挪动过程中造成的各种误差；可以利用控制器实现对外界环境条件的控制调节，操作方便快捷；两种传感器共用同一设备，设备的利用率提高，减少了资源的浪费。

1 车用节气门传感器综合测试方法

现有进气温度传感器和进气压力传感器大多是整合在同一个封装里，统称为节气门传感器，安装在节气门体上。进行综合测试时将传感器安装在测试容器外表面上，利用控制器控制执行机构，改变容器内的压力、温度环境，测试传感器和标准传感器采集信号变化送入数据采集卡，数据信息最后送入控制器供实验人员调用分析。其测试系统原理图如图1所示。

测试系统的硬件结构主要由传感器部分、提供测试环境容器部分和控制部分组成。传感器部分有检测实际温度、压力的标准温度传感器、标准压力传感器。另外还有待检测的节气门传感器。容器部分为该测试方法提供了可变化的外界条件，包含了可布置各种传感器及阀门的容器、真空泵、冷却水容器、加热器等。控制部分主要由数据采集卡、控制器，及其电磁阀、泄压阀组成。该部分主要对三种传感器采集到的数据进行采集、处理，以供上位机分析，另外可以控制各种阀门的开闭，以实现对环境变化的人为控制。

对温度传感器进行检测、标定时，控制器开启电磁阀时，水泵开始工作，将冷却水容器中的冷水通过进水口送入试验容器中，当水量足够时，断开阀门停止向容器中注水。完成此项后控制加热器工作，使水温达到85℃左右，停止对容器加热。让容器中的热水慢慢从最高温度冷却到室温。标准温度传感器每隔一段时间采集水温的变化，而节气门传感器中的进气温度传感器则将得到对应的阻值的大小，这两组数据送入数据采集卡。对温度传感器检测完毕后，开启水流出口，将容器中的液体排尽。

对压力传感器进行检测标定，将容器的所有通道关闭，打开真空泵对容器做抽空气的处理，至容器接近真空状态。此时标准压力传感器采集到压力信号，节气门传感器中的进气压力传感器将得到相应的电压信号，同样也将这两组数据送入数据采集卡。接下来，保持真空泵处于运转状态，调节泄压阀的开度，使容器中的真空度发生一定的变化，等到容器中的压力值较为稳定后，继续采集此时的压力、电压的大小。如此往复，即可得到压力传感器的输出特性曲线。

2 测试方法的验证

由于实验设备有限，在这里我们采用两套系统分别对上述系统的准确性和可实施性进行了验证。验证实验中，对一部分设备进行了简化。

进气压力传感器测试验证如图2所示。

这里将标准压力传感器改换成了负压表，同样用来监测压力的变化。

测试过程：用真空泵对密封容器做抽空处理，读取负压表数值和万用表的电压值，控制容器泄压阀开度大小，继续测量多次，转换得到绝对气压和电压的关系如图3所示。

压力传感器的输出特性曲线决定了传感器在不同压力输出的电压值，是压力传感器最重要的特性。传感器能否和发动机ECU匹配也是和其输出特性密切相关的。传感器输出为Y=KX+B的K为斜率的直线[4]。从实测的MAP图电压随压力变化的曲线可以看出，随着压力的升高，电压值也相应增大，但由于各种误差的影响，因此最终实际得到的曲线并非是理想的直线。和图4的理论输出特性曲线相比较，走势吻合，能大致反应实际的电压和压力的变化趋势。

进气温度测验证试原理图如图5所示。

在这里使用温度计代替标准温度传感器监测温度变化情况，用热水棒对冷却水加热。测试过程：将容器中的水加热，使空气温度升高。读取温度计读数和万能表阻值，继续冷却，得到下一组值。如此重复，从而得到温度和阻值的关系如图6所示。

通过实验可知，随着温度的升高，热敏电阻的电阻值随之减小，并且减小的速率会放缓。在温度为60℃时，可能是由于环境变化引起的误差，使得局部变化有些异常，可以在数据分析的时候将此点忽略掉，因此是不影响整体的曲线走向的。和理论ATC输出特性如图7相比，基本吻合。

3 结束语

通过对车用节气门传感器综合测试方法的理论研究，以及相关的实验验证，最终可以达到使该测试系统变得简洁方便、提高设备的利用率的目的，为实际的系统平台的搭建提供了可实施的方案。虽然通过实验及采集的数据证明了方案的可行性，但是在实际的应用中，还会出现诸多实际问题：比如说传感器和各个部件在密封容器上的布置；传感器采样频率的设定等等。因此，这一些问题还需要在实际应用中再加以进一步完善。

参考文献

[1]蒋浩丰.进气歧管绝对压力和温度传感器的结构原理与检修[J].学习园地，2011（9）：83-84.

[2]许佳云.进气温度传感器的识别与检修[J].科技风，2013（10）：34.

[3]朱彩云.进气压力传感器输出特性及温度补偿分析[J].汽车电器， 2008（10）：9-13.

[4]姜楠.车用进气压力传感器的原理及应用[J].轻型汽车技术，2013（10）：29-33.

指导老师：杨燕红。