机油压力传感器

汽车零配件

汽车的机油压力传感器是对车辆发动机的机油压力进行检测的重要装置，检测的数据可以帮助控制发动机的正常运转。

结构

电子式机油压力传感器由厚膜压力传感器芯片、信号处理电路、外壳、固定线路板装置以及2根引线(信号线和报警线) 等组成。信号处理电路由电源电路、传感器补偿电路、调零电路、电压放大电路、电流放大电路、滤波电路以及报警电路等组成。

图1是传感器的结构图，图2是其原理框图。厚膜压力传感器是20世纪80年代出现的新型应变式压力传感器, 利用印刷烧结在陶瓷弹性体上的厚膜电阻的压阻效应研制而成。在陶瓷弹性膜片上直接印刷、烧结4个厚膜电阻，并通过导带连接成惠斯顿电桥。当所测量的液位压力作用在陶瓷弹性体上时, 弹性膜片产生挠曲变形，与此同时，印烧在弹性膜片上的厚膜电阻也产生同样大小的应变，其中2个厚膜电阻受压应变，阻值减小；另2个受拉应变，阻值增大。这样，所测的压力值即被转换成桥路输出信号，而且信号大小和压力成正比。

工作原理

机油压力传感器安装在发动机的主油道上，当发动机运行时，压力测量装置检测机油的压力，将压力信号转变为电信号送至信号处理电路，经过电压放大和电流放大，通过信号线将放大后的压力信号连接至油压指示表，改变油压指示表内部2个线圈通过的电流之比，从而指示出发动机的机油压力。经过电压放大和电流放大的压力信号，同时还与报警电路中设定的报警电压进行比较，当低于报警电压时，报警电路则输出报警信号，并通过报警线点亮报警灯。

电子式机油压力传感器的接线方式与传统的机械式传感器完全一致，能替代机械式压力传感器，直接与汽车机油压力指示表和低压报警灯连接，指示柴油汽车发动机的机油压力和提供低压报警信号。与传统的压阻式油压传感器相比，电子式汽车机油压力传感器具有无机械运动部件(即无触点)、精度高、可靠性高、寿命长等优点，并且符合汽车电子化发展的要求。

由于汽车的工作环境十分恶劣，对传感器的要求十分严格，在电子式汽车机油力传感器的设计中，不仅需要选择耐高温、耐腐蚀、精度高的压力测量装置, 选用性能可靠、工作温度范围宽的元器件，而且在电路中还需要采取抗干扰措施，以提高传感器的可靠性。

分类

半导体压阻传感器

此种传感器所利用的是半导体的压阻效应。普通的半导体材料应变要优于金属材料的应变灵敏系数。利用单晶硅的压阻效应在单晶硅的基础上利用半导体工艺制成的元件，当半导体受到压力作用的时候，其电阻会发生变化，从而形成压力变化的信号输出。普遍采用的压阻传感器都是4个等值应变元件来形成一个电桥，当压力作用变化的时候，分为两对产生变化效果，一对变大一对变小，导致电桥出现失衡，输入一个与压力成正比的电压信号。其最大的特点就是灵敏度高、测量范围大、输出信号强,容易实现集成。但是其抗油污和微粒影响的能力较差，必须利用介质对其进行隔离，才能达到准确的效果。

传统弹性应变传感器

此种传感器的特点是测量范围宽、精度高、稳定性好，且使用寿命长能够抵御高温、高速、高压和振动的影响，因此在汽车的检测环境中较为适应。应变式传感器通常是由四个电桥电阻组成，相对的一组桥臂电阻在受到压力是产生拉力变化，而另一种产生的是压力变化，以此产生对电阻的影响，其信号的大小相等而符号相反，提高了传感器的灵敏度。此种传感器的输出信号幅值变化小，在温度环境变化剧烈的情况下，需要温度补偿，但是难度较大。

厚膜压力传感器

此种传感器是新型的力敏性传感器。其利用的是厚膜电阻的压阻效应所研制而成的，其应变电阻是具有压阻效应的厚膜钌酸盐电阻，采用厚膜工艺技术直接印刷和烧结在陶瓷弹性体上。经过高温烧制，应变电阻和陶瓷体牢固的结合起来，不需要进行粘贴。此种形式避免了常用的应力式力敏传感器因粘贴工艺而容易产生老化的弊端。厚膜应变电阻性能稳定、耐高温、温度系数比扩散硅小一个量级以上。

陶瓷压阻传感器

此种传感器采用的是陶瓷材料经过特殊工艺制成的，干式陶瓷压力传感器。陶瓷是一种具有较高弹性、抗腐蚀、抗磨损、抗震动的优质材料。陶瓷的热稳定性要明显优于厚膜电阻传感器的工作范围，其温度范围可以达到-40℃～125℃，而且在高温下仍然具有较高的精度和稳定性。电气绝缘强度＞2kV，输出信号强且具有长期的稳定性。工作的原理是：被测压力直接作用在陶瓷膜片表面上，使得陶瓷膜片产生变形，厚膜电阻印刷在陶瓷膜片的背面，形成一个电桥，在压敏电阻的作用下，电桥就会产生一个与压力和电压相关的正比电信号；同时信号根据压力量程的差距进行划分，并和感应式传感器进行兼容。通过激光标定，传感器具有了温度稳定性和时间稳定性，传感器自带温度补偿，可以和绝大多数介质的接触并保证检测效果。但是其成本较高，推广还需要时间。

需要适应问题

工作的可靠性

油压检测的过程需要在发动机工作中进行，其工作的条件温度变化明显，同时在车辆行驶过程中，路况条件也将对检测产生影响。发动机所承担的是巨大的热量载荷、冲击、振动等，所以传感器的工况也随之受到高温、湿度、冲击、振动、腐蚀、油污等恶劣环境的负面影响。所以可靠性是产品设计首先考虑的问题，可靠性设计和产品的可靠性分析贯穿着整个研制的过程中。在满足可靠性的时候，最为重要的就是产品元件的选择和组合，发动机留给传感器的空间本来就很有限，所以传感器应尽量采用贴片型元件。如：常见的电解电容工作温度为-20℃～70℃之间，所以长期的高温将使其质量恶化，导致其可靠性下降，所以采用高温电容是一个重要的可靠性保证措施。

经济性保证

经济性是制约产品推广和使用的重要条件。一些厂家的电子式机油压力传感器虽然工艺和使用效果都达到了较高的水平，但是价格的因素却影响了其推广的速度。因此开发经济性和可靠性兼备的产品就成为了传感器的关键。

兼容性保证

汽车是一个复杂的系统，其中电子信息系统已经成为了汽车不可缺少的控制系统。电子传感器的应用需求实际上就是在电子控制的需求下发展起来的。因此其余控制电路兼容的能力就成为了提高其使用效果的重要基础。同时电子传感器也是一种有源的器件，必须有电源对其进行支撑。所以如何使之融入到整个电子线路中也是一个需要重点考虑的问题。因此，电子式机油压力传感器的发展和改进的方向也包括了其兼容性的提高。

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