柴油机烟度传感器的识别

出处:碧柳 发布于:2008-11-17 16:27:18

  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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关键词:传感器

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