柴油机烟度传感器的识别

2018-11-16 15:46:32

2805 传感器

　　在采用电子控制式柴油机上，广泛采用一种可以连续测量柴油机排烟的传感器，用它来检测发动机排放气体中形成的碳烟和未燃烧的碳粒，并把表示碳烟存在的电信号输人电子控制单元ECU，ECU根据烟度信号调节空气和柴油的供给量，以达到完全燃烧减少碳烟。该传感器头是由绝缘材料和两个贵金属电极组成，暴露在烟气中的电极周围涂有强化催化剂材料，使沉积在电极上的碳能迅速被氧化，保持电极清洁，满足连续测量的要求。
　　图1是这种传感器的工作原理图，传感器的感应头由绝缘体1、电极2和催化剂3组成。绝缘体中埋有两个电极，电极下端伸出绝缘体，两电极之间保持很小的缝隙，并涂有绝缘强催化剂，电极上端连接直流电源，电压为12V或24V，图中A为电流表，表盘上标有对应的烟度值，在电子控制系统中，A1、A2与ECU相连。
　　当感应头连接到电路中时，由于电极之间的电阻很大，电流表A无电流指示或指示很微小的电流，当感应头插人烟气中时，缝隙中充满了碳烟，形成碳桥，电极之间的电阻就发生变化，碳烟少电阻大，碳烟多电阻小，电流表的读数随碳烟的多少相应变化。所以，在ECU系统中，ECU输出的电信号也随碳烟的多少作相应变化。在传感头的电极涂有强催化剂，加上烟气中有充足的氧气存在，沉积在电极上的碳烟能迅速氧化，不会因电极上的碳烟堆积而使测量失效，在烟气温度较高的情况下，连续测量结果可以反映烟气中碳烟量变化情况。
　　图2为柴油机烟度传感器的结构，感应头装在金属体中，通过中间体同接线盒连接，金属体下端的螺纹便于传感器安装在排气管上。传感器感应头用Al2O3作成陶瓷体，暴露在烟气中的电极用金属铂或铂合金制成。为节省贵金属，电极也可采用组合结构，即用15mm长的铂丝8和其他金属丝4在焊点5处点焊在一起。把两个电极放在本体3中，用Al2O3粉和粘合剂按比例调和后填实，阴干24h后，放在烘箱中60℃、80℃、120℃三挡各烘4h，然后让露出的两个电极保持O，1mm左右的距离，在其周围涂上强催化剂，再按上述方法烘干。

图1 柴油机烟度                                                                                           图2烟度传感器的结构
                     传感器的工作原理图                                                                1一中间体；⒉金属体；3感应头本体；4其他金属丝，5焊点，
                  1绝缘体；⒉电极；3催化剂；4缝隙                                                    ⒍缝隙；⒎催化剂；8铂丝；9.Al203粉与粘合剂；10－接线盒

　　传感器的性能、质量取决于催化剂，如果没有催化剂，两电极相距仅01mm左右，很快会因积炭而失效。催化剂应具有良好的绝缘性能，又能促进碳烟迅速氧化。这样才能保证传感器的准确性和灵敏性。催化剂可采用Cr2O3、SnO2或Fe2O3，也可采用氧化金属的混合物，如Cr203（Fe203）x，但最好采用铂黑作碳烟的催化剂。其重量比为30％～35％的铂黑与Al2O3加粘合剂调匀后即可。
　　表为随柴油机负荷变化的排温、烟度和传感器电流值的变化情况（发动机转速保持在2000r/min，传感器用24V直流电源）。从表中数据可知，随着柴油机负荷的增加，排温、烟度和传感器电流值都相应增加，烟度与传感器电流间的关系，应满足下列关系式，即
　　R＝kI
　　式中 R—博世烟度；I—传感器电流值；k—比例常数。

表柴油机负荷与排温、烟度、传感器电流值变化表

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