CN201173934Y - 汽车垂直方向加速度传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种汽车垂直方向加速度传感器，包括稳压电路、加速计单元、放大滤波电路，加速计单元感测汽车垂直方向的振动输出一个与振动信号强度成正比关系的电压信号，此电压信号通过放大滤波电路进行选频输出。选频输出的电压信号能提供给汽车发动机电子控制器分析，判断发动机失火状况，避免误报警。

Description

汽车垂直方向加速度传感器

技术领域

本实用新型涉及汽车发动机电子控制技术，特别涉及汽车垂直方向加速度传感器。

背景技术

E-OBD(European-On Board Diagnose)标准要求对汽车发动机失火率进行诊断，根据失火率判定发动机工作状态，确保整车在使用寿命过程中完全符合Euro3(欧III)规定。检测发动机失火有多种途径，其中之一为电子控制器(ECU)对曲轴旋转速率进行监测，抓取到每次汽缸内可燃混合气爆发时曲轴转速的变化，如未检测到该事件发生，则ECU认为发生失火1次。但车辆在颠簸路面下行驶时，由于曲柄连杆机构的惯性作用，同样会造成类似的曲轴转速突变及不稳定的转速变化，造成ECU误认为“失火率”上升，导致误报警。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种汽车垂直方向加速度传感器，能输出汽车垂直方向的振动加速度信号，供汽车发动机电子控制器(ECU)进行分析，准确判断发动机失火状况，避免误报警。

为解决上述技术问题，本实用新型的汽车垂直方向加速度传感器采用的技术方案，包括稳压电路、加速计单元、放大滤波电路，所述加速计单元的工作轴方向同汽车垂直方向一致，感测汽车垂直方向的振动输出一个与振动信号强度成正比关系的电压信号，此电压信号通过放大滤波电路进行选频输出加速计单元感测汽车垂直方向的振动输出一个与振动信号强度成正比关系的电压信号，此电压信号通过放大滤波电路进行选频输出。

所述加速计单元芯片可以是X轴为工作轴，加速计单元芯片固定在PCB电路板上，PCB电路板固定于汽车上后加速计单元芯片X轴方向同汽车垂直方向一致。

本实用新型所述的汽车垂直方向加速度传感器，在垂直方向的振动的影响下，加速计芯片输出一个与垂直方向的振动信号强度成正比的电压信号，通过放大滤波电路进行选频输出，输出信号提供给现有的发动机电子控制器(ECU)，ECU通过软件进行计算分析和判断，准确判断发动机失火状况，不会误报警，完全消除了汽车行驶在不平路面上时出现点不着火或误点现象的发生，从而改善了汽车的排放。

附图说明

下面结合附图及具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。

图1是本实用新型的汽车垂直方向加速度传感器一实施方式的结构框图；

图2是本实用新型的汽车垂直方向加速度传感器实施例中的稳压电路；

图3是本实用新型的汽车垂直方向加速度传感器一实施例中的放大滤波电路。

具体实施方式

本实用新型的汽车垂直方向加速度传感器一实施方式如图1所示，包括：稳压电路、加速计单元、放大滤波电路。

稳压电路：将外部输入的电压吸收后，输出稳定的工作电压Vres给加速计单元和放大滤波电路，并提供参考电压Vref给放大滤波电路使用。

加速计单元：当汽车在垂直方向有振动时，加速计单元输出一个与振动信号强度成正比关系的电压信号，此电压信号通过放大滤波电路进行选频输出电压信号Vout，提供给汽车电喷发动机电子控制器(ECU)分析判断和控制，ECU通过软件计算得到相应的汽车垂直方向加速度。在加速计单元的安装设计中，让加速计芯片的工作轴向与汽车垂直方向保持一致。

放大滤波电路：电路中采用多路运算放大器组成放大和低通的电路，并且具有使电路输出固定在某一偏置电压的功能(即可自动消除输入直流失调电压的功能)。电路输出共模电压保持在Vref，第一个和第二个运算放大器组成对交流信号的放大电路，第三个运算放大器作为积分器和前二个运算放大器组成负反馈电路，通过电容的的隔直、积分作用，无直流电流通过电容，保证了第二个运算放大器的输出直流电压为Vref。而第三个运算放大器为积分器，输出基本为直流电压信号。第二个运算放大器的输出电压信号再通过第四个运算放大器进行放大。

所述稳压电路一实施例如图2所示，由电阻R9～R18，三极管Q1～Q3组成，输出5V的稳定工作电压Vres向放大滤波电路和加速计单元供电，同时通过分压输出一个参考电压Vref供放大滤波电路使用。外部电源电压Vcc超出极限值时，稳压电路将输出低电压，保护放大滤波电路和加速计单元。

一实施例如图3所示，加速度计单元芯片U1为AD2880，3脚接地，7、8脚接稳压电路输出的工作电压Vres，6脚输出一个与振动信号强度成正比的电压信号，进入放大滤波电路，其余脚悬空。

放大滤波电路由多路运算放大集成电路U2及其外围元件电阻R1～R8、电容C1～C7组成，所述多路运算放大集成电路U2包括第一个运算放大器U2A、第二个运算放大器U2B、第三个运算放大器U2C、第四个运算放大器U2D。所述多路运算放大集成电路U2的四个运算放大器的4个正相输入端3、5、10、12接稳压电路输出的参考电压Vref。加速计单元U1输出包含受重力加速度影响的直流电压和汽车垂直方向振动产生的交流电压信号，该信号反映的汽车垂直方向加速度为5个g以内。放大滤波电路输出共模电压保持在Vref，第一个及第二个运算放大器组成对交流信号的放大电路，第三个运算放大器U2C作为积分器和前二个运算放大器组成负反馈电路，通过电容的的隔直、积分作用，无直流电流通过电容，保证了第二个运算放大器U2B的输出直流电压为Vref，该输出把传感器包括受重力加速度影响而输出的直流电压保持在Vref。而第三个运算放大器为积分器，输出基本为直流电压信号。第二个运算放大器U2B的输出电压信号再通过第四个运算放大器进行放大，电路输出共模电压保持在Vref。

第一个运算放大器U2A和第二个运算放大器U2B组成对交流信号的放大电路，交流增益为(C1会对交流信号有一定的衰减作用)：

$G=\frac{R_2*R_4}{R_1*R_3}$

第三个运算放大器U2C作为积分器和前二个运算放大器组成负反馈电路，通过电容的的隔直、积分作用，保证了第二个运算放大器U2B的输出直流电压为Vref。而第三个运算放大器U2C为积分器，输出基本为直流电压信号，输出电压由输入信号、R1、R6决定。因此第二个运算放大器直流电压输出

$V_{B0}=V_{\mathrm{ref}}-\frac{R_6(V_{\mathrm{in}}-V_{\mathrm{ref}})}{R_1}$

信号V_B0输入第四个运算放大器U2D，输出的信号

$V_0=V_{\mathrm{ref}}-\frac{R_8*R_6(V_{\mathrm{in}}-V_{\mathrm{ref}})}{R_7*R_1}$

X轴方向是指加速计芯片U1的缺口所指的方向，也就是与加速计芯片U1两排管脚的排列方向平行的方向，加速计芯片U1以X轴为工作轴，可检测X轴方向的加速度，加速计芯片紧贴在PCB电路板上，加速度传感器PCB电路板安装在汽车上后，加速计芯片X轴的方向与汽车垂直方向(Z轴)平行。

上述实施例所述的汽车垂直方向加速度传感器，加速计芯片U1可检测X轴方向的加速度，加速计芯片U1的X轴方向与加速计芯片的安装平面为90度角，在安装到汽车上时，保证该X轴方向与汽车垂直(Z轴)方向保持一致，在传感器的设计中，电路具有输出固定在某一偏置电压的功能，因此输出信号中消除了重力加速度的影响，该传感器可以正向、反向安装。放大滤波电路进行选频输出(Vout)，提供给汽车电喷发动机电子控制器(ECU)分析判断和控制，ECU对应的软件计算公式为

g＝2.5*(V_out-2.5)

ECU通过软件计算得到相应的加速度g，判断是否行驶在颠簸路面上，将在颠簸路面下的“失火”与正常的失火分辨出来，避免发动机ECU误报警，从而改善汽车的排放。

本实用新型所述的汽车垂直方向加速度传感器，在汽车垂直(Z轴)方向的振动的影响下，加速计单元输出一个与垂直方向的振动信号强度成正比的电压信号，通过放大滤波电路进行选频输出，输出信号提供给现有的发动机电子控制器(ECU)，ECU通过软件进行计算分析和判断，完全消除了汽车行驶在不平路面上时出现点不着火或误点现象的发生，从而改善了汽车的排放，使排放达到欧III排放标准。

Claims (5)

1、一种汽车垂直方向加速度传感器，其特征在于，包括稳压电路、加速计单元、放大滤波电路，所述加速计单元的工作轴方向同汽车垂直方向一致，感测汽车垂直方向的振动输出一个与振动信号强度成正比关系的电压信号，此电压信号通过放大滤波电路进行选频输出。

2、根据权利要求1所述的汽车垂直方向加速度传感器，其特征在于，所述加速计单元芯片X轴为工作轴，加速计单元芯片固定在PCB电路板上，PCB电路板固定于汽车上后加速计单元芯片X轴方向同汽车垂直方向一致。

3、根据权利要求2所述的汽车垂直方向加速度传感器，其特征在于，加速计单元采用AD2880。

4、根据权利要求1、2或3所述的汽车垂直方向加速度传感器，其特征在于，放大滤波电路选频输出的电压信号，提供给汽车发动机电子控制器进行车身垂直振动分析。

5、根据权利要求1至3任一项所述的汽车垂直方向加速度传感器，其特征在于，所述放大滤波电路，由四个运算放大器及其外围元件电阻、电容组成，第一个及第二个运算放大器组成对交流信号的放大电路，第三个运算放大器作为积分器和前二个运算放大器组成负反馈电路，并通过电容隔直、积分，第二个运算放大器的输出信号再通过第四个运算放大器进行放大。

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