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颗粒物传感器是柴油机车载诊断系统(OBD)的重要部件,是柴油机应对欧VI/美国MY13阶段OBD排放法规的必备传感器。目前国外的电阻式、漏电流式等类型颗粒物传感器具有不同的构建机理和相似的功能标定方案。针对当前颗粒物传感器的研发水平,开展OBD系统颗粒物传感器的研究具有较高的理论意义和应用价值。 文章首先研究了漏电流式颗粒物传感器的工作可靠性。建立了传感器的几何模型与有限元模型;基于A498BPG柴油机排气温度和排气流量等参数确定传感器模拟的边界条件。选择多组外界环境边界条件进行模拟,研究了外界环境与传感器局部温度及应力的关系,验证了传感器在0~40℃外界环境条件下的工作可靠性;研究了传感器冷起动阶段的加热功率与加热时间、热应力等参数的关联性,为加热功率的选择提供依据;研究了传感器热应力的瞬态特性,获得了传感器热应力随时间的变化规律。 其次研究了漏电流式颗粒物传感器的安装策略。设计了用于在柴油机排气管上固定传感器的螺纹联接件,研究了密封垫片的压力-变形量曲线以及由发动机工作振动产生的载荷,计算出传感器的最小安装预紧力;根据螺纹的危险剖面面积与承载能力的关系,验证了螺纹副的可靠性;研究了焊缝高度与承受扭矩的关系,证明2mm焊缝强度可靠;利用有限元分析获得联接件局部结构尺寸与局部应力的关系,为传感器螺纹联接件的持续改进提出依据;使用联接预紧力的扭矩控制法原理,获得螺纹联接件的安装扭矩范围为60~74Nm;使用泄漏检测仪验证联接件密封可靠。 最后研究了漏电流式颗粒物传感器的露点标定。根据颗粒物传感器在一般冷起动、临时停机再起动、多次踩油门冷起动等车辆起动条件下的露点释放逻辑,绘制出相应的逻辑框图;对传感器进行基于热量积分法的露点标定,获得标定量。