高压共轨压力传感器 共轨压力传感器原理与检测

共轨压力传感器原理与检测

共轨压力传感器是汽油机所没有的，柴油共轨发动机机所必须的。共轨压力是柴油机共轨系统的重要参数，目前，柴油机共轨系统的共轨压力是实时变化的，喷油量与共轨压力直接相关

共轨压力传感器安装在共轨上，Bosch、Delphi、Denso共轨系统的共轨压力传感器工作原理基本相同，为压敏电阻式，有3个接线端子（电源、搭铁、信号）。下面以长城车GW2.8TC型柴油机（Bosch共轨系统）为例分析。

▲共轨及共轨压力传感器

* 组成部件*

焊接在压力装置上的集成的传感器部件、装有电子检测回路的印刷电路板、装有电子插入式连线的传感器外壳。

燃油通过共轨上的一个小孔流向共轨压力传感器，有压力的燃油通过一个盲孔到达传感器膜片。一个将压力信号转换为电信号的传感器部件（半导体装置）别安装在此膜片上，传感器产生的信号被输入一个用于放大拾取信号并将它送入ECU的检测回路。

▲共轨压力传感器结构示意图及内部电路图

共轨压力传感器的工作过程如下：当膜片形状变化时，连接于膜片的电阻值也将改变。系统压力的建立，导致膜片形状变化，改变的电阻值将引起通过5V电桥的电压变化。电压变化范围为0～70mv(依赖于应用压力)，并且被放大电路增幅至0.5～4.5V。

通过设置共轨压力传感器，可以实现对燃油压力的闭环控制。ECU根据发动机当前工况下相关传感器输入的信号，计算出的理论所需要的轨压，通过调节进油计量比例阀的开度来实现轨压控制，并依靠共轨压力传感器检测当前实际轨压，将其与理论轨压进行对比修正，实现闭环控制。

共轨压力传感器的检测

共轨压力传感器为压敏效应式，有三个接线端子，RPS的1＃端子为搭铁线、2＃端子为信号线、3＃端子为电源线（5V）。

▲ GW2.8TC型柴油机RPS与ECU的电路连接

1：外线路检查

用万用表的电阻挡，分别测量1＃端子与A08＃端子、2＃端子与A43＃端子、3＃端子与A28＃端子之间的电阻值，来判断外线路是否存在短路及断路故障。

2：传感器电压值测量

关闭点火开关，拔下共轨压力传感器插头，点火开关ON，测量传感器侧插头3#端子与搭铁间的电压应为5V、2#端子与搭铁间的电压应为5V左右，1#端子与搭铁间的电压为0V。

3：数据流检测

用故障诊断仪读取发动机系统数据流，涉及到共轨压力的数据流共有4个：“燃油系统轨压”、“轨压设定值”、“实际轨压最大值”、“轨压传感器输出电压”。

当发动机水温达到80℃、怠速运转时，“轨压传感器输出电压”应为1V左右，“燃油系统轨压”及“轨压设定值”均为25.00 Mpa左右，“轨压设定值”与“燃油系统轨压”数值十分接近。

当逐渐踩加速踏板，提高发动机转速时，上述4个数据流逐渐增加，“燃油系统轨压”、“轨压设定值”、“实际轨压最大值”等最大数值为145.00 Mpa，“轨压传感器输出电压”的最大值为4.5V。

失效模式分析

当共轨压力传感器失效（例如，拔掉RPS插头）时，发动机能否打着火，不能一概而定，应视具体机型而考虑，即使采用了同一个电控系统（如Bosch的CRS2.0），有的车型可以打着火，有的车型不能，主要取决于系统的控制策略。下面具体举例说明。

1：长城GW2.8TC型增压共轨柴油机（Bosch的CRS2.0系统）

当共轨压力传感器失效，发动机无法起动及运行。

故障原因分析：起动时，ECU以共轨的压力为参量来控制喷油器的动作，在共轨压力已知的前提下，ECU通过控制喷油器的开启、关闭的时刻来控制进入气缸的喷油量，如果失去了共轨压力信号，ECU便失去了燃油喷射控制的重要参量，此时，ECU便控制发动机不能起动。同理，如果在发动机运转时突然失去了共轨压力信号，发动机会立即熄火。

2：玉柴及潍柴国Ⅲ柴油机Bosch共轨系统

当共轨压力传感器失效，发动机可以正常起动及运行（跛行回家-Limp Home）。

当ECU 判断轨压传感器信号失效、轨压传感器本身损坏、信号线损坏（开路或短路）等故障时，ECU采取下列措施：

①点亮故障灯，产生故障码P0193、P0192；

②控制器将加大高压泵的供油量；

③燃油压力超高、限压阀被冲开；

④实际轨压维持在700~760bar范围内（诊断仪读数720bar左右）；

⑤限制发动机转速（小于1700rpm左右，通过控制喷油量实现），在限制范围内，油门仍然起作用。

⑥关闭点火开关后，燃压力泄放阀关闭，恢复正常；

⑦如发动机起动过程中已进入此策略，仍能起动且没有明显感觉。

3：玉柴4F及4W国Ⅲ柴油机Delphi共轨系统

当共轨压力传感器失效（丢失）时，发动机无法起动及运行。会产生下列相关的故障码：P0192、P0193。

当共轨压力传感器失效（漂移）时，发动机功率不足（减扭矩模式）。会产生下列相关的故障码：P1191、P1192、P1193。

安培龙（301413SZ）：公司的GDI高压共轨压力传感器实现零交付突破

安培龙（301413.SZ）2024年3月8日发布消息称，2024年3月7日安培龙接受机构调研，董事长、总经理：邬若军；副总经理、董事会秘书：张延洪；证券事务代表：彭碧泳参与接待，并回答了调研机构提出的问题。

调研主要内容：

问题1：公司MEMS压力传感器的竞争优势有哪些？

回复：（1）公司基于MEMS技术平台开发的MEMS压力传感器在汽车应用场景广泛，具体包括进气压力温度传感器、碳罐脱附压力传感器、油箱蒸汽压力传感器、刹车真空度压力传感器、曲轴箱通风压力传感器、汽油颗粒过滤器前后压差传感器、柴油颗粒过滤器前后压差传感器、EGR压差传感器等，覆盖汽车动力总成领域绝大部分MEMS压力传感器应用场景。公司目前已取得欧洲一家知名主机厂客户多款MEMS压力传感器项目，包括进气歧管压力温度传感器、刹车真空度压力传感器以及曲轴箱通风压力传感器项目，部分项目已于2024年第一季度开始实现了SOP。

（2）公司具备自主研发MEMS感压元件能力以及核心零部件的自主开发能力，产品性能及介质兼容性好。

（3）针对MEMS压力传感器采用平台化、标准化设计，不同产品可以一定程度上共用自动化产线，在产品可靠性以及生产成本上具有一定优势。

（4）公司MEMS压力传感器核心技术涉及的“高导热、高效率、高稳定性的陶瓷基板”项目荣获中国发明协会的“发明创业奖·项目奖”金奖，“具有温感功能的陶瓷基板及其制作方法”荣获第二十一届中国专利奖优秀奖。

问题2：公司基于MEMS技术平台开发的压力传感器产品主要有哪些，其工作原理如何，是否可用于机器人(300024)领域？在机器人应用场景，公司战略布局是怎样的？

回复：公司基于MEMS技术平台开发的产品目前主要包括MEMS压力传感器以及玻璃微熔压力传感器。MEMS压力传感器其是在硅片上生成的微机电传感器，采用半导体工艺将四个以上电阻集成在单晶硅或者扩散硅膜片上，形成惠斯通电桥，制成硅压阻芯片。基于MEMS技术开发的玻璃微熔压力传感器采用高温烧结工艺，将硅应变计与不锈钢结构结合的一种压力传感器。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引起电桥变化，形成正比于压力变化的电压信号。公司采用玻璃微熔工艺生产的压力传感器产品与机器人用力矩传感器技术路线及工艺具有同源性。公司利用玻璃微熔技术采用半导体硅基应变计作为关键感应器件生产用于汽车制动系统以及动力系统的压力传感器外，同时也正在开发EMB电子机械制动系统用力传感器。公司管理层高度关注机器人与人工智能领域的技术发展，重点分析其对智能传感器行业的影响，公司已组建研发技术团队，加大力传感器产品研发力度，加强与下游应用客户需求交流，同时做好相关技术储备开发工作。

问题3：公司对于2024年毛利率和净利率如何展望？

回复：近年来，公司毛利率与净利率基本维持在一个较为健康的良好水平，其主要得益于公司成本制造端和市场销售端的拓展优势。2024年，公司也将全力维持合理健康的毛利率，但净利率和毛利率受到原材料、人工、下游市场、同行竞争等多种综合因素的影响。公司将会通过技术降本、优化产品和客户结构、开发新品以及通过自动化提高人效、加强费用控制等各种措施，将公司整体毛利率和净利率维持在合理、健康的水平。

问题4：公司2023年的分红规划如何？

回复：公司管理层在关注可持续发展的同时也高度重视全体股东的投资回报。未来，公司将按照相关规定及公司的分红政策，综合考虑公司经营情况和资金需求计划等确定合理的利润分配方案。

问题5：请介绍下公司不同产品产能及产能利用率？

回复：公司的主营业务产品主要包括热敏电阻及温度传感器、压力传感器和氧传感器的研发、生产和销售。公司各产品产线产能均根据客户及市场需求建设，产能利用率较为理想，基本可以满足市场订单需求。

问题6：公司对于2024年各产品系列的预期和展望是怎样的？

回复：公司各产品领域2024年业务预期如下：

1、热敏电阻及温度传感器产品：随着公司产品在光伏、储能、充电桩等新能源温控领域市场占有率的不断提升，同时公司热敏电阻器及温度传感器在汽车及汽车零部件应用场景取得的交付突破，此系列产品2024年预期将保持稳定增长趋势。

2、压力传感器产品：随着公司现有客户产品供应份额的提升，同时众多新客户新项目的陆续SOP及批量供应，预计2024年公司的陶瓷电容式压力传感器业务仍将会保持快速的增长趋势。

MEMS压力传感器随着2024年在汽车真空度传感器实现主机厂SOP并批量供货，将会贡献一定的业务增量。同时公司的玻璃微熔压力传感器也将在GDI高压共轨压力传感器上实现零交付突破。

3、氧传感器产品：公司目前氧传感器已取得国内知名汽车主机厂前装市场的定点突破，同时随着公司氮氧传感器在柴油车发动机和尾气后处理芯体技术的突破，将会对氧传感器的营收提供助力。综上所述，预计在2024年，公司热敏电阻及温度传感器将会保持稳定增长趋势，同时陶瓷电容式压力传感器业务和MEMS压力传感器业务将为公司整体营收增长贡献较大增量，成为公司最重要的增长引擎；氧传感器将继续较为稳健发展趋势。

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