柴油机漏电流式颗粒物传感器有限元热分析.pdf

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1、2015薤仪表技术与传感器2015第6期InstrumentTechniqueandSensorNo．6柴油机漏电流式颗粒物传感器有限元热分析．汤东，吴宇哲，李楠，陈烈(1．江苏大学汽车与交通工程学院，江苏镇江212013；2．金坛鸿鑫电子科技有限公司，江苏金坛213200)摘要：有限元热分析为车栽诊断系统(OBD)漏电流式颗粒物传感器的可靠使用提供依据。建立三维几何模型并依靠A498BPG柴油机的台架试验获得全负荷工况的尾气环境，最终利用ANSYS软件模拟该环境下传感器瞬态及稳态的温度场分布情况。模拟比较了陶

2、瓷加热体使用与否对传感器温度场的不同影响，指出传感器陶瓷加热体需要断续加热且电缆绝缘层应该耐受300oC；模拟为传感器热应力分析提供了必要铺垫。关键词：颗粒物传感器；柴油机；ANSYS；温度场；陶瓷加热体中图分类号：TK422文献标识码：A文章编号：1002—1841(2015)06—0008—03ThermalAnalysisBasedonFiniteElementMethodf0rLeakageCurrentParticulateMatterSensorofDieselEngineTANGDong，WUYu

3、．zhe，LINan，CHENLie(1．DepartmentofAutomotiveTraficEngineering，JiangsuUniversity，Zheiang212013，China；2．JintanJonssenElectricTechCrop，Jintan213200，China)Abstract：Itisprovedbyfiniteelementmethodthattheleakagecurrentparticulatemattersensorofon—boarddiagnosticsyst

4、em(OBD)canbeusedresponsibly．3DmodelwasestablishedandtheemissionenvironmentconditionwasacquiredwithabenchtestonA498BPGengine．Finally，numericalsimulationwascarriedouttoapproachthetransientandsteadystateoftemperaturefieldsofthesensorbyANSYS．Afteraseriesofcompar

5、isononusingheaterornot，itispointedoutthattheceramicheaterneedinterruptedheatingprocessandthecableinsensorshouldendure300℃．thusprovidingbasisforthermalstressanalysisofthesensor．Keywords：particulatemattersensor；dieselengine；ANSYS；temperaturefield；ceramicheater

6、0概述管中，其柱状中央电极与筒状接地外壳间形成基于电容原理的柴油机在节能与CO：排放方面的优势是包括汽油机在内浓度测试区。发动机运行过程中依靠压差进入浓度测试区的的所有热力发动机无法比拟的⋯。然而柴油机有害排放物中尾气样本成为电极间的电介质。极间电压达到800～1500V约占20．76％的颗粒物(PM)及可溶有机成分(SOF)会对人体健时，尾气中的PM将被电离或极化成导体，PM浓度与漏电流正康造成极大危害。为此欧美国家广泛使用收集效率在85％以相关。传感器控制单元(SCU)中的信号放大电路可将采集上的柴油机PM

7、捕集器(DPF)过滤PM。美国加州2013年开所得nA级的微电流转为正比于该电流值的电压信号，经电位始执行的OBD排放法规要求乘用车和轻型车的PM排放低于计调整控制在0～5V的范围内以便进行数据处理。10．8mg／km。欧洲的OBD限值门槛(OTL)分别被定为2017年的12ms／km(轻型车)和2015年的25ms／kwh(重型车)[43。当前欧美国家的柴油车必须配备PM传感器]。市场需求促进技术创新，艾菲、博世、大陆等厂商推出基于电阻技术的PM传感器；芬兰毕加索公司的PPS—M传感器利用充电电流差测尾气中P

8、M的质量与数量浓度；通用电气公司的PM传感图1传感器示意图器对射频技术加以利用实现尾气中PM浓度的测取¨⋯；传感器内集成测温功能的陶瓷加热体可以减小浓度测试Emisense公司推出的PM传感器依靠电容漏电流原理监测尾气区与尾气间温差对测试结果的影响，同时能够定期烧除沉积形中的PM浓度。。。国内学者对PM传感器的研究兴趣也日成的碳桥。本文研究最恶劣工作环境下传感器的温度和温度趋浓厚。梯度