柴油机漏电流式颗粒物传感器内颗粒物荷电特性的研究
发布时间：2022-01-05 02:32
随着国家经济的发展及汽车保有量的增加,柴油机依靠热效率高、排放低和工作可靠等优点被广泛地应用于交通运输和机械工程等行业,而车用国六排放法规的颁布与实施,进一步提高了柴油机颗粒物排放的限值要求。目前最广泛而有效的颗粒物（Particulate Matter,PM）控制方法是利用颗粒物捕集器（Diesel Particulate Filter,DPF）去除柴油机排气中的颗粒物。为了检测柴油机排气中的颗粒物浓度,对DPF的工作情况进行实时监测,保证DPF的可靠运行,需要使用颗粒物传感器。本文对一种新型的漏电流式颗粒物传感器进行研究,利用数值模拟与试验相结合的方法,研究不同气流状态及颗粒物形貌下,传感器内颗粒物的荷电特性及运动状态,为下一步针对传感器信号输出灵敏度与准确性的研究提供理论依据,优化传感器性能。本文首先利用模拟软件建立颗粒物传感器在排气管上的三维结构模型并对其进行网格划分,针对传感器内部的流场、电场分布耦合规律以及颗粒相的流动规律选取合适的物理场模型,建立传感器内部的多物理场耦合分布计算模型,将截面处的模拟流速分布与试验结果进行对比,验证所建立模型的准确性。利用所建立模型,模拟传感...
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
柴油机颗粒物粒径分布图
机漏电流式颗粒物传感器内颗粒物荷电特性的研究6器主要利用多陶瓷技术将氧化铝绝缘层、铂基电路和氧化锆层结合在一起，通过两个梳子式的交叉电极对颗粒物浓度进行测量。西岛大贵等人提出在传感器的电极间添加电解质，通过释放氧粒子加快清除积聚于电极间的颗粒物，提高传感器的使用寿命[50]。D.Grondina等人通过对传感器的输出信号值进行研究发现，施加于传感器上的电压会影响传感器的信号输出[51]。电阻式颗粒物传感器的主要工作原理是当排气经DPF排出后，通过传感器外壳进入传感器后，会沉积在传感器内的交叉电极上（如图1.2），从而形成一个导电通路，随着沉积碳烟量的变化，电极间的电阻值也会发生变化，建立碳烟沉积量与电阻值之间的函数关系，便能够实现对排气中碳烟浓度的测量。当沉积的碳烟量达到一定值时，会造成电极间的短路，需要通过加热器进行再生，烧掉沉积的碳烟并重新开始测量。因此电阻式颗粒物传感器的信号值是一段时间内沉积颗粒物的累加值，不能够直接显示颗粒物的瞬态浓度值，需要对传感器信号进行修正标定，才能够获得近似的颗粒物浓度。（a）交叉电极，加热单元，测温单元（b）传感器电极间沉积颗粒物图1.2电阻式颗粒物传感器示意图Fig.1.2SchematicdrawingofaresistivePMsensor(a)Crosselectrode,heatingunit,temperaturemeasuringunit(b)Depositionofparticlesbetweensensorelectrodes图1.3为传感器的输出信号值与颗粒物沉积量之间的关系。从图中可以看出，自传感器再生后开始测量到传感器测量电流到达阈值，所经历的时间为颗粒物传感器的响应时间。将传感器的信号响应时间输入ECU，ECU通过对比实际响应时间与标定获得颗粒物传感器临界响应时间信号进行对比，得到DPF的实际工作状态，当实际响应时间大于标定响应时
江苏大学硕士学位论文7图1.3传感器的输出信号值与颗粒物沉积量之间的变化关系Fig.1.3Therelationshipbetweentheoutputsignalvalueofthesensorandthedepositionofparticles图1.4基于颗粒物传感器信号的DPF监测机理Fig.1.4DPFmonitoringmechanismbasedonparticlesensorsignal1.3.2电容式颗粒物传感器AtsuoKondo等人发现电容受温度的变化的影响相比电阻要小，因此提出了电容式颗粒物传感器，采用测量电容的方式来得到颗粒物浓度的变化情况[52]，其主要结构与日本特殊陶业株式会社的氮氧传感器类似（如图1.5所示），通过一个带有空穴的感应单元来测量颗粒物浓度。感应单元由氧化铝陶瓷制成，内含三种金属部件，如图1.3（b）所示，第一个部件是颗粒物的收集电极，其通过向检
本文编号：3569549
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
柴油机颗粒物粒径分布图
机漏电流式颗粒物传感器内颗粒物荷电特性的研究6器主要利用多陶瓷技术将氧化铝绝缘层、铂基电路和氧化锆层结合在一起，通过两个梳子式的交叉电极对颗粒物浓度进行测量。西岛大贵等人提出在传感器的电极间添加电解质，通过释放氧粒子加快清除积聚于电极间的颗粒物，提高传感器的使用寿命[50]。D.Grondina等人通过对传感器的输出信号值进行研究发现，施加于传感器上的电压会影响传感器的信号输出[51]。电阻式颗粒物传感器的主要工作原理是当排气经DPF排出后，通过传感器外壳进入传感器后，会沉积在传感器内的交叉电极上（如图1.2），从而形成一个导电通路，随着沉积碳烟量的变化，电极间的电阻值也会发生变化，建立碳烟沉积量与电阻值之间的函数关系，便能够实现对排气中碳烟浓度的测量。当沉积的碳烟量达到一定值时，会造成电极间的短路，需要通过加热器进行再生，烧掉沉积的碳烟并重新开始测量。因此电阻式颗粒物传感器的信号值是一段时间内沉积颗粒物的累加值，不能够直接显示颗粒物的瞬态浓度值，需要对传感器信号进行修正标定，才能够获得近似的颗粒物浓度。（a）交叉电极，加热单元，测温单元（b）传感器电极间沉积颗粒物图1.2电阻式颗粒物传感器示意图Fig.1.2SchematicdrawingofaresistivePMsensor(a)Crosselectrode,heatingunit,temperaturemeasuringunit(b)Depositionofparticlesbetweensensorelectrodes图1.3为传感器的输出信号值与颗粒物沉积量之间的关系。从图中可以看出，自传感器再生后开始测量到传感器测量电流到达阈值，所经历的时间为颗粒物传感器的响应时间。将传感器的信号响应时间输入ECU，ECU通过对比实际响应时间与标定获得颗粒物传感器临界响应时间信号进行对比，得到DPF的实际工作状态，当实际响应时间大于标定响应时
江苏大学硕士学位论文7图1.3传感器的输出信号值与颗粒物沉积量之间的变化关系Fig.1.3Therelationshipbetweentheoutputsignalvalueofthesensorandthedepositionofparticles图1.4基于颗粒物传感器信号的DPF监测机理Fig.1.4DPFmonitoringmechanismbasedonparticlesensorsignal1.3.2电容式颗粒物传感器AtsuoKondo等人发现电容受温度的变化的影响相比电阻要小，因此提出了电容式颗粒物传感器，采用测量电容的方式来得到颗粒物浓度的变化情况[52]，其主要结构与日本特殊陶业株式会社的氮氧传感器类似（如图1.5所示），通过一个带有空穴的感应单元来测量颗粒物浓度。感应单元由氧化铝陶瓷制成，内含三种金属部件，如图1.3（b）所示，第一个部件是颗粒物的收集电极，其通过向检
本文编号：3569549
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