发动机检测电路的设计研究

　　1 发动机的检测信号

　　发动机是一个复杂的电路系统， 汽车发动机电控技术是汽车工业与电子工业相互结合的产物， 是汽车发动机发展的必然方向。电控单元是汽车发动机电控系统可靠性与安全性的最后一道防线。电控发动机的发展可以有效地提高发动机的燃油效率， 提高发动机的动力性， 而且还有利于控制发动机对环境的污染。在发动机电控系统中， 其信号的检测是发动机自我调整的有效手段， 各种信号检测的好坏直接影响汽车发动机的效率。其中对发动机的控制比较有影响的检测电路主要有几种， 以下分别进行叙述。

　　2 发动机检测电路设计

　　2.1 冷却液和进气温度的测量电路设计

　　水温传感器和进气温度传感器一般都为热敏电阻传感器， 测量发动机冷却水温和发动机进气温度。其工作原理是： 用一个半导体热敏电阻作为感应元件， 它具有负温度系数特性， 即电阻值随温度升高而降低。工作时与一个标准电阻串联， 并在两端加5V 的参考电压。当温度变化时，从热敏电阻上测出的电压即代表温度信号。其输出电压(0V～5V) 随热敏电阻阻值变化， 可直接进行A /D 转换，电阻阻值的选择尽量使冷却水温度的变化范围介于20℃～100℃内， 电压的输出范围接A /D 转换器的设定量程， 并且使电压随温度的变化关系近似于线性。

　　空气质量大小与进气温度高低有关。当进气温度低时， 空气密度大， 相同体积气体的质量增大， 反之， 当进气温度升高时， 相同体积气体的质量将减少。采用速度一密度法测量空气质量时， 需要测量空气温度， 对喷油量进行修正。当大气温度低时， ECU 将控制喷油器增加喷油量; 反之， 当大气温度高时， 将减少喷油量。

　　针对以上分析设计出冷却液温度测量电路如图1 所示， 图中R1=5kΩ， R2为热敏电阻， 其阻值变化与水温变化呈负温度特性。当温度变化时， 从热敏电阻上测出的电压即代表温度信号。其输出电压(0V～5V) 随热敏电阻阻值变化， 可直接进行A /D 转换[2]。

　　2.2 进气压力测量电路设计

　　空气质量大小除与进气温度有关外， 还与进气压力有关。进气管真空度发生改变时， 进气速度将发生改变， 将直接影响到进气质量。进气歧管压力传感器选用半导体式压力传感器， 它可以把压力信号变换成电信号， 其工作温度范围为30℃～100℃ 。这种传感器的特点是： 耐振性好， 不易受温度变化的影响， 即使在严酷的环境中工作，精度也特别高， 响应速度快。本传感器是由半导体压力换元件和滤波器组成的， 其工作原理是： 硅片的电阻随压力有很大变化(压阻效应) 而产生电信号， 再用电子电路把电信号放大、向外输出。硅片装在保持真空的真空室内，进气管的压力可从一个方面作用到硅片上。当进气歧管的压力作用到硅片上时， 由于此压力与真空室压力之差， 硅片的电阻发生变化， 经真空室内的混合集成电路变换为电压信号并加以放大， 然后作为吸气管的压力信号集成电路变换为电压信号并加以放大， 再作为吸气管的压力信号输入到计算机中。其输出信号是模拟信号， 处理电路需要由分压电阻、低通滤波和过电压保护三部分组成。低通滤波时间常数为8.46ms。信号与+5V 电源之间连有一个二极管， 使送到微处理器A/D 转换端口的信号最大不超过+5V二极管压降， 如图2 所示。