压力传感器如何守护内燃机迈向绿色未来？

MEMS 2023-07-17 00:02

导语

汽车的电气化伴随着一个过渡时期，在这个时期，经济适用的电动汽车与环保的内燃机汽车同时存在，在没有完全到达百分之百纯绿世界之前，PHEV便成为了重要的中转站。迈来芯（Melexis）致力于提升内燃机的环保性能，使PHEV中的内燃机发动机在不增加环境负担的情况下使用，助力能源交通领域“双碳”目标的实现。

压力传感器助力内燃机节能减排

在“双碳”目标和新能源汽车突飞猛进的背景下，作为碳排放大户的汽车行业迎来转型的分水岭，拥抱电动化成为中国汽车业乃至全球汽车业的发展趋势。高效发动机、混合动力、增程、零碳燃料、合成燃料、内燃机等符合低碳目标的产品或技术陆续被提出并实践，但在这众多种技术路线竞相发展中，还没有一项技术能完美实现“双碳”目标。作为落实“双碳”目标的有利抓手，车用内燃机的绿色低碳转型迫在眉睫。然而，技术提升不是一蹴而就的，在动力实现纯绿之前，新化石燃料汽车的生产还将延续二三十年。对此，迈来芯（Melexis）致力于提升内燃机的环保性能，积极支持能源交通领域推动低碳化、减排措施，为实现“双碳”目标贡献力量。

要提高内燃机的环保性能，减排路径可以分为三条，分别是热效率的提高、代用燃料的采用和治理技术的进步。其中，热效率的提升是内燃机节能减排的重要路径，因为内燃机是通过使燃料燃烧，并将其热能转换为动力的发动机，而大多数碳排放是由于燃烧不充分，效率不高造成的。

内燃机提升热效率主要通过两方面来实现，一是更高的燃烧温度；二是更高的燃烧压力。然而，这两者都会带来发动机的机械负荷和热负荷的问题，因此，只提升热效率不解决可靠性问题是不行的。在这个过程中，压力传感器的监测便变得至关重要了：它可以帮助监控不同细节和压力参数，从而提高内燃机的效率和性能，同时也为内燃机的可靠性提供支撑。

具体来讲，压力传感器可以测量发动机燃烧室内的压力，将数据传递给发动机控制单元，从而帮助调整引擎的点火时间、燃油喷射量、气门开启时间等参数，最终达到优化燃烧、减少污染物排放、提升热效率的目的。

为环保型内燃机量身打造单一模块化

与普通内燃机相比，环保型内燃机会采取一系列先进技术来改善燃烧过程效率和可持续性，从而减少对环境的污染和人类健康的影响。在整车排放中一个先进控制系统是对引擎实时监测的必要条件，而这便需要不同位置的压力传感器联合实现。

整车排放主要包括三大类有害物质的排放：尾气、蒸发和加油。其中，尾气排放指汽油经过燃烧后产生的废气，蒸发排放指燃料通过渗漏和蒸发方式排放到大气中，加油排放则指加油过程中排放到大气的燃油蒸汽。在这三个排放过程中，压力传感器能够精准检测变化并将其转换为电信号输出，从而在整车排放过程中实现对排放气体的监测和控制。

迈来芯（Melexis）的工程设计源于灵感与创新，推出了全新的压力传感器芯片系列产品，仅凭单一模块化技术即可使所有内燃机管理应用更加环保，助力汽车行业达到前所未有的性能。

借助迈来芯（Melexis）完善的无PCB产品组合和独特的模块化技术，OEM可以从容应对内燃机气体管理系统中的各类压力应用。例如，上图中的位置3和位置4是排放系统，而位置7紧靠发动机，因此这几个位置的传感器在新一代的发动机中可能会提出更高的工作温度的要求。位置2、位置3和位置4的压力传感器测量的介质中含有汽车尾气，很有可能会向传感器提出兼容恶劣介质的要求。面向下一代内燃机为实现更加精准的控制，可能对位置2、位置3的压力传感器提出在整个寿命期间都需要保持非常高精度的要求。由于位置8的传感器用于制动系统，因此系统对传感器提出了功能安全相关的要求。全新一代迈来芯PCB-less压力传感器芯片很好地响应了上述要求。

另外，在经济通胀时期，这种可共用的平台化技术可帮助客户实现规模经济，同时加快产品上市速度。该技术将精度、极端温度、过压条件、鲁棒性、高速和腐蚀性介质等各个细分市场所面临的特定挑战均纳入了考量范围，因此所有客户均可从此项技术中受益。客户需要进行的生产步骤大幅减少，与此同时，传感器芯片的出色性能并不会受到影响。

结语

据相关资料显示，到2035年，纯电动汽车使用率预计将达到100%，到时候任何内燃机都将被禁止使用。但即便如此，迈来芯（Melexis）仍然会做好新一代内燃机的研发工作，以推动汽车行业向环保、低碳的方向发展。未来迈来芯还将继续加强压力传感器的技术创新，提高后内燃机时代的热效率和性能，做好PHEV用环保型内燃机的低碳工作，为“双碳”目标贡献一份力量，实现汽车行业向更具可持续性的未来前进的目标。

延伸阅读：
《Merit Sensor压力传感器及MEMS芯片分析》
《博世气压传感器BMP581产品分析》
《MEMS热式气体质量流量传感器产品对比分析-2023版》