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国六传感器与执行器(1-5)

   2020-11-27 27760
核心提示:国六发动机采用的传感器和执行器数量大幅增加,OBD监控要求提高

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国六发动机采用的传感器和执行器数量大幅增加,OBD监控要求提高

1 . 尿素品质/质量传感器

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主要用途:监控尿素水溶液是否符合32.5%的浓度要求,如果异常(加水稀释等),则通过OBD进行亮灯限扭操作。

尿素品质/质量传感器通过CAN通讯发送液位、浓度、温度给DCU。

 

传感器测量原理:利用超声波原理测量尿素浓度,对尿素喷射量进行闭环控制。

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传感器参数:

* 尿素浓度:5~62.5%MAX

* 测量精度:±1%@(-10℃~60℃);

            ±2%@>61℃

* 工作温度范围:-40℃~85℃

2 . DPF差压传感器

差压传感器使用来测量DPF之间压力差值的传感器,ECU根据压差传感器的数据用来判断DPF的碳载量是否超限,监测DPF堵塞情况,为DPF再生和OBD诊断提供数据同时根据差压传感器数据点亮故障灯。

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DPF上游的引气管连接在差压传感器的P2高压端,DPF下游的引气管连接在差压传感器的P1低压端,DPF压差P=P2-P1。

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作用:测量DPF进口和出口的压力差,为DPF再生和OBD诊断提供数据

原理:DPF进口与出口之间的压力之差,作用在隔膜上,会造成其电阻值的变化,这个差值会被转换成压差信号,传递给ECM控制单元,控制单元根据压差信号判断何时进行DPF再生。

 

通过传感器内部压电转化膜片将压力信号转化为电压信号输出给ECU,ECU通过传感器反应的压差值判断DOF是否被拆除或堵塞。

 

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工作参数:

* 工作压力范围:-1.7kpa to 34.5kpa

* 工作温度范围:-40℃~135℃

* 最大可承受压差:70kpa

* 供电电压:5V±1%

* 信号电压范围:0.5-4.5V

* 测量精度:0-75kpa;±1.2kpa、75kpa-100kpa;±1.6kpa;

* 最大可承受压力:300kpa

* 压差精度:±2%@-40 to 135℃

* 工作电流:10mA max

注意:传感器应按照发动机垂直方向安装并且压力输入口朝下,压力输入口的安装倾角应小于15°,如果需要直接将传感器安装到发动机上时,需要事先评估发动机舱温度,确保传感器课题温度不超过135℃。

3 . 热电偶型温度传感器(康明斯)-热电偶温度传感器模块

国五车型排温用的都是热敏电阻型温度传感器,国六康明斯使用的为热电偶型温度传感器,3个温度传感器或2个温度传感器集成在一起,利用CAN线将温度信号传递给ECU。

排温传感器是确保后处理设备催化转化效率的重要温度输出信号,用于检测额DOC进口温度、DPF进口温度、DPF出口温度、SCR出口温度与发动机保护相关,一旦爆出温度高的故障代码,可能的原因包括:增压器漏油/喷油器漏油/标定每个传感器探头有特定的位置,不可更换。一旦出现损坏,整体更换。

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热电偶是常用的测温元件,是由两种不同成分的导体两端接合成回路时,当两接合点热电偶温度不同时,就会在回路内产生热电流,这种现象成为“热电效应”。

如果热电偶的工作端与参比端有温差时,显示仪表将会指示出热电偶产生的热电势所对应的温度值。

热电偶的热点势将随着测量端温度升高而增长,它的大小只与热电偶材料和两端的温度相关,与热电极的长度、直径无关。

与热敏电阻不同点:

热电偶传感器的电阻很小几乎为0欧姆

热敏电阻传感器电阻几千欧

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原理:当有两种不同的导体与半导体A和B组成一个回路,其两端互相连接时,只要两节点的温度不同,一段温度为T,称为工作端或热端,另一端温度为0T,称为自由端(也称为参考端)或冷端,回路中将产生一个电动势,该电动势的方向和大小与导体的材料及两接点的温度有关。这种现象称为“热电效应”两种导体组成的回路称为“热电偶”,这两种导体称为“热点极”,产生的电动势则称为“热电动势”。
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主要优点:

* 测量精度高。因直接与被测对象接触,不受中间介质的影响。

* 测量范围广,常用的热电偶从零下50度------1600度均可连续测量,某些特殊热电偶最低可测到-269度(如金铁镍铬),最高可达2800度(如钨、铼)

* 构造简单,使用方便。热电偶通常是由两种不同的金属丝组成,而且不受大小和开头的限制,外有保护套管,用起来非常方便。

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- 安装在4缸排气歧管上,压力信号管反馈排气压力,以控制排气节气门EAT工作

- 压力信号管和排气压力传感器为一个整体部件,不可单独更换

- 当发动机热管理系统起作用时,需要通过排气节气门增加泵气功,即提升排气阻力,需要通过排气压力传感器对压力进行准确控制

- 传感器失效:根据发动机运行的条件,计算排气压力的虚拟值(做不到完全精确,有一定的误差)。按照这个虚拟值进行后续控制。

4 . 氮氧化物传感器

国六排放标准中后处理系统采用进口/出口两个氮氧化物传感器,且不能互换;此方案可以精确的进行闭环控制,DCU根据氮氧化物传感器的信号调节尿素喷射量的大小。

康明斯后处理系统:

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潍柴WP7进排气同侧后处理系统:

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潍柴:WP9H/WP12/WP13箱式处理系统

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锡柴后处理系统:

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氮氧化合物传感器有三个部分组合:传感头、连接电缆、控制模块

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工作过程:

1)接通点火开关,NOx传感器将加热到100℃,之后等待ECM发出一个“露点”温度信号;

2)当传感器接收到ECM发来的“露点”温度信号后,传感器将自行加热到工作温度(最大可为800℃);

3)加热到工作温度,传感器开始自检工作,自检通过后传感器将氮氧化物值发送到CAN总线上,发动机ECM通过这些信息对氮氧化物的排放进行检测。

    露点温度:在这个温度后,排气系统内将不会有能损坏NOx传感器的湿气存在。目前露点温度被设定为140℃,温度值是参考催化箱的出口温度传感器测出的数值。

氮氧传感器的三个状态:

* 无电源状态

在这种状态下,24V电没有提供到传感器,在车身点火开关关闭的情况下,这是传感器的正常状态,此时传感器没有任何输出。

* 有供电传感器非激活状态

此时电源已经通过点火开关提供到传感器,传感器进入到预加热阶段,预加热的目的是为了蒸发所有在传感器头上的湿气,预加热阶段会持续大约60秒钟。

* 有供电传感器激活状态

在收到露点温度信号后,传感器测量部件将被加热到大约600~800摄氏度左右,一旦传感器被加热到正常工作温度后,氮氧化物和氧气的浓度就会被传感器发送到CAN总线上。

5 . 空气流量传感器(MAF)

目前,市面上用于测量进气量的传感器有两种形式。一种为速度密度式:进气压力传感器(MAP)这种传感器比较常见原理简单,多用于重卡。另一种为质量流量式:空气流量传感器(MAF),这种传感器直接测量进气管路中空气质量,精度要比进气歧管压力传感器(MAP)更高,多用于轻卡及乘用车。

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空气流量传感器(MAF)又称为空气质量与流量计,MAF是空气流量计的缩写。传感器安装在空气滤清器后和增压器之前的管路中。它将吸入的空气流量转换成电信号送至电控单元(ECU),作为决定喷量油和点火正时的基本信号之一。

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MAF传感器都有什么类型?

根据空气流量传感器内部结构可分为五种:卡门涡旋式、翼片式、热线式、热膜式、双向热膜式。我们常见的为热线式和热膜式空气流量传感器。

热线式空气流量传感器:通过电流加热热线(是一根直径为70pm的铂金丝),发动机在着车过程中空气流经空气流量计,热线被空气冷却,使其变冷,通过热线的空气质量流量越大,被带走的热量就越多。

 

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热膜式空气流量传感器:热膜式空气流量传感器内部将热线换成了热膜,它是由发热金属铂固定在薄的树脂上构成的,这种结果可以不直接承受空气的作用力,提高空气流量计的可靠性。)

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MAF传感器安装在稳流管上,其总成安装在空压机取气后,油气分离器回气口前的进气管路上;潍柴出厂随机带MAF传感器和稳流管;安装时注意稳流管方向与进气放行保持一致。

MAF传感器为热膜式进气流量传感器,是EGR技术路线的重要部件。它根据流经传感器不同流量的气体带走不同热量,在传感器芯片上产生温度梯度,并通过内部电路将温度梯度转化为频率信号;ECU接收频率信号通过数据标定的频率与流量特性曲线,得到相对应的进气流量值、

 
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