教你了解柴油机烟度传感器特性与工作原理

在电控柴油机上，广泛采用一种可以连续测量柴油机排烟浓度的传感器，用它来检测发动机排放气体中形成的炭烟和未燃烧的炭粒，并把反映炭烟浓度的电信号输入柴油发动机ECU，ECU根据烟度传感器的信号调节空气和柴油的供给量，以改善燃烧，减少柴油机的炭烟排放。

1.柴油机烟度传感器的测量原理

该传感器的核心部件是由绝缘材料和两个贵金属电极组成的探头，其测量原理如图10-62所示。电极下端有很小的缝隙，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，A1、A2与ECU相连。

传感器探头插入排气管的排气通道中，当排气中无炭烟或炭烟很少时，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；当排气中有炭烟时，电极之间的缝隙就会充满炭烟而形成炭桥，电极之间的电阻就发生变化。电极之间的电阻大小与炭烟的浓度密切相关，炭烟少电阻大，炭烟多电阻小。于是，通过电极之间炭烟的电流与炭烟的浓度有着一一对应的关系，从电流表的示值就可读出炭烟浓度值。

由于电极之间的间隙很小，仅为0.1mm左右，很容易造成炭的存积，这会导致传感器不能继续测量。为解决这个问题，在传感器探头的电极上涂有强催化剂。工作时，在排气中的氧气作用下，沉积在电极上的炭粒能迅速氧化，因而不会有电极上存积炭烟的情况发生，传感器可持续进行炭烟的监测。

图10-62 柴油机烟度测量原理

1—催化剂 2—电极 3—绝缘体 4—电极间隙

2.柴油机烟度传感器的结构

柴油机烟度传感器的结构如图10-63所示。传感器探头安装于金属壳体中，通过中间体与接线盒连接。传感器通过其壳体下端的螺纹安装在排气管上。传感器探头的绝缘体是Al₂O₃粉末加黏合剂制成的陶瓷体，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，电极通常采用组合结构，即用15mm长的铂丝和其他金属丝在焊点处点焊在一起。

图10-63 柴油机烟度传感器的结构(www.xing528.com)

1—中间体 2—金属壳体 3—传感器探头本体 4—其他金属丝 5—焊点 6—电极间缝隙 7—催化剂 8—铂丝 9—陶瓷粉末与黏合剂 10—接线盒

3.柴油机烟度传感器的工作特性

柴油机烟度传感器的烟度与传感器电流I有如下关系：

R=kI

式中 R——博世烟度；

k——比例常数。

可见，烟度与传感器电流成正比关系。发动机转速保持在2000r/min，传感器用24V直流电源，柴油机的负荷、排气温度、烟度及传感器电流值的对应关系见表10-5。

表10-5 随柴油机负荷变化的排气温度、烟度与传感器电流之间的关系

①BSU为博世烟度单位。