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。
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。
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。