进气压力温度传感器的介绍

吴磊 刘萃 王楠

摘 要：进气压力温度传感器作用为检测进气歧管内空气的压力及温度，将压力及温度信号输入ECU，ECU计算出当前进气量，与ECU设定进气量做比较，ECU控制节流阀的开度形成闭环控制。

进气压力温度传感器同时可以应用于检测中冷后的增压压力，将压力信号反馈至ECU，通过与设定压力比较，ECU控制增压器控制阀，形成闭环控制。进气压力温度传感器安装于进气歧管上，通过传感器内部的PRT "MEMS"（被动压力感应元件）测量进气歧管内的空气压力，通过NTC（负温度系数热敏电阻）测量进气温度。

关键词：传感器；进气压力；温度；材料

1、材料选择

1.1 进气压力温度传感器结构

部件信息：1，传感器头部盖；2，O型密封圈；3，无铅NTC负温度系数热敏电阻；4，热敏电阻支撑座；5被动压力感应单元；6，GSC信号芯片；7，胶合式电容；8，传感器壳体；9传感器端子。

1.2 外壳材料选择：

进气压力温度传感器外壳一般采用注塑成型，材料一般选用PBT-GF30（PBT加30%玻纤的工程塑料），该材料具有良好的耐高温性、耐化学性以及尺寸稳定性和抗热变形性等优点。

1.3 密封圈材料选择：

进气压力传感器密封圈材料一般选用FKM氟橡胶。

1.4 温度传感器材料选择：

进气压力温度传感器的热敏电阻一般选用NTC（负温度系数的热敏电阻），具体参数需根据传感器的应用条件来选用，一般汽油机及柴油机上使用的进气压力温度传感器的温度范围在-40℃-130℃。

1.5 端子材料選择：

端子一般选用铜合金，根据不同要求，表面可采用镀金、镀银、镀锡处理，G501进气压力温度传感器采用镀锡的表面处理。

1.6 压力传感器材料选择：

压力传感器的感应元件一般选用陶瓷电容

2、设计要点

进气压力温度传感器在传感器供应商内部已经形成平台产品，除装配可能导致的传感器外形可能需要开模以外，其余内部的元件均可以在平台内选用。

2.1 进气压力温度传感器外形设计

传感器的外形需按照发动机提供的安装边界进行设计，主要考虑传感器安装孔与螺栓安装孔的相对位置，传感器与周边零件的间隙，接插件的安装于拆卸空间三个方面；目前更多的情况是选用现有的传感器，而对发动机上传感器的安装进行匹配设计。

2.2 进气压力温度传感器的温度传感器设计

进气压力温度传感器的使用温度范围一般为-40℃-130℃之内。

3、布置要求

3.1进气压力温度传感器在进气歧管的安装位置

传感器安装在进气歧管位置时，需考虑节流阀开启和关闭，确保压力和温度信号的读取处于最优的位置。对于压力传感器，检测范围的中心具有最低的压力脉冲波动及压力比较平均， 对于温度传感器，接近节流阀提将会有更好的温度响应时间。

3.2进气压力温度传感器在带EGR发动机上的布置要求

对EGR的发动机，从EGR导入口的上游安装传感器。如果不能实现，安装为远离EGR导入口。压力检测位置不应该在EGR流。温度传感器选择与EGR气体和空气的均匀混合的位置。

3.3进气压力温度传感器布置角度要求

与压力端口朝下（连接器朝上）开始，从该方位传感器安装到60°，以防止传感器端口积水.

3.4接插件到传感器接口

一般原则与其他部件之间需留出25mm的间隙供传感器接插件的装配。

3.5电气考虑

线束设计时需远离高压线以防止电磁干扰，如无法避免，进气压力温度传感器的线束需与高压线保持垂直布置。

4、潜在失效模式

进气压力温度传感器是一个精度要求较高的元件，可能在使用过程中受温度、油污、水分、电磁辐射等环境因素影响而导致输出不准确或完全失效

4.1输出电压信号超出设定范围

可能原因：

1. 温度范围超出了传感器量程：-40～125℃。传感器型号选用不正确

2. 压力范围超出了传感器量程：20～270kPa。传感器型号选用不正确

3. 传感器受到碳烟和油雾等的污染

4. 传感器针脚氧化腐蚀

5. 传感器针脚接插次数过多磨损

6. 插接头老化、变形、损坏

7. 传感器装配位置角度超出设定要求

4.2传感器电压信号无输出

可能原因：

1.传感器内部元件损坏。

2.插接头未装配到位

4.3 O型密封圈处密封失效

可能原因：

1. 密封圈老化

2. 密封圈尺寸不合理或安装孔尺寸设计不合理

3. 传感器未装配到位

5、DV试验及试验目的

5.1热冲击试验

相关标准 ： IEC 60068-2-14 Na

传感器附带接插件放置在实验太，传感器的检测端用盖子密封住，在不通电的情况下，进行100次热冲击实验，实验循环工况为：传感器在-40℃的环境中维持40分钟，之后再130℃的环境中维持40分钟，温度交替的时间需小于5分钟，共100次循环，

实验完成后，传感器不得有机械性能退化，传感器性能需通过最终性能测试.

5.2耐化学腐蚀

每个传感器仅用于一种溶剂

将溶剂注入传感器腔内，在常温下保持48小时，完成后将溶剂去除，并将传感器储存在85℃±5℃的环境中24小时

实验完成后传感器目视需无任何表面缺陷及腐蚀，传感器需通过最终性能测试

项目液体参数

5.3震动试验

温度循环随机正弦震动

正弦震动：正弦震动试验每个轴进行一个循环的实验，每个循环8小时，共24小时

5.4通电压力温度循环试验

接受标准：IEC60068-2-14 Nb

通电压力温度循环试验共1000小时，每个循环8小时，温度从 -40℃提升至125℃，同时加入1秒20kPa和1秒270kPa的循环的压力。通电的阶段为t2-t3阶段及t5-t6阶段

试验结束后，必须有没有的机械特性退化和传感器必须通过最终测试。

5.5高温试验

将传感器置于130℃的温度下100小时，试验过程中不通电。

试验结束后，没有的机械特性退化，传感器必须满足电气功能规范。

5.6盐雾试验

接受标准：IEC 60068-2-11， DIN 50021 SS

传感器连接接插件安装于试验台，不通电，暴露于5%的NaCl喷雾，在35℃±2℃下进行240小时。

试验后，传感器目视检查无任何腐蚀。传感器必须满足有关电气功能规范。

5.7发动机/整车耐久试验

搭载发动机、整车耐久试验，要求试验过程中进气压力温度传感器不能出现任何形式的失效。