氮氧传感器作为汽车尾气后处理SCR系统的核心零部件,其开发及产业化是进一步落实机动车国Ⅵ及非道路机械国Ⅳ排放标准能够顺利实施的重要技术保障。”安敬前分析认为,氮氧传感器属于我国《“十三五”战略性新兴产业发展规划》中战略性新兴产业(智能传感器)发展的重点领域。对做强做大汽车配套产业链,补齐汽车零部件国产化配套短板,实现对国外进口产品的“强替代”提供了有力支撑。
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氮氧传感器作为汽车尾气后处理SCR系统的核心零部件,其开发及产业化是进一步落实机动车国Ⅵ及非道路机械国Ⅳ排放标准能够顺利实施的重要技术保障。”安敬前分析认为,氮氧传感器属于我国《“十三五”战略性新兴产业发展规划》中战略性新兴产业(智能传感器)发展的重点领域。对做强做大汽车配套产业链,补齐汽车零部件国产化配套短板,实现对国外进口产品的“强替代”提供了有力支撑。

在当前我国大力支持环境保护、机动车污染治理及机动车国六排放标准的产业环境和政策背景下,对汽车节能环保、降低排放污染、提高使用效率等方面也提出了更高的要求,整个汽车行业对气体传感器的需求将会不断增多。”安敬前结合当前的市场情况分析认为,目前在新车车用氮氧传感器市场领域,将至少需要320万个氮氧传感器,在旧车改造售后市场,将需要约560万个氮氧传感器,我国每年需要近千万个氮氧传感器。我国将实施国Ⅵ排放标准,届时每辆柴油车将安装2个氮氧传感器,我国年均将至少需要1700万个氮氧传感器,这将是一个超百亿元的。

氧传感器是安装在发动机排气系统的传感器,可以检测发动机废气中的氧含量水平。由于发动机燃烧时会和氧气反应,所以从尾气的氧含量水平可以推算出混合气浓度,并以此控制喷油量,使混合气尽可能达到混合比例。氧传感器内部有一个氧化锆陶瓷做成的中空体,外部由一层带有通气孔的金属膜保护。氧化锆陶瓷造型类似杯状,其内部与外界大气相通,外部暴露在金属保护膜内。发动机工作时尾气从金属膜的透气孔进入氧传感器,环绕在氧化锆陶瓷外部,而氧化锆陶瓷内部是新鲜空气。由于氧化锆对氧离子有扩散作用,所以当氧化锆内外氧浓度不同时氧化锆陶瓷就会产生电压差,尾气中氧含量越低电压差越大,氧含量越高电压差越小。一般氧传感器的电压在0.1V~0.9V之间,电压越低说明氧含量越高,混合气越稀。电压越高说明尾气中氧含量越低,混合气越浓。混合比正常的尾气氧传感器的电压在0.45V。而ECU就是靠氧传感器的电压信号来判断混合气浓度并对喷油量进行微调的。

柴油发动机在富氧条件下高温燃烧会产生大量的氮氧化物,在柴油机尾气处理中,选择催化反应(SCR)方法由于其能处理NOx而被广泛地使用,在此方法中会添加尿素作为反应物质,因此需要在SCR处理的前端和后端强制加入氮氧传感器来测量NOx的浓度以满足尾气后处理系统控制和车载诊断的功能。目前大批量应用的氮氧传感器是基于电流型工作原理的,是以NOX分解后氧含量的增量作为依据判断和检测NOX含量的,在对以NO为主要成分的尾气气氛测量时,其精度可以确保稳定,但当对以NO2为主要成分或者占有相当比例的尾气进行测量时,因为NO2中的氧量比NO多一倍,其测量值是不准确的。
由于国Ⅳ排放后处理一半不安装DOC,SCR前端的原排气中NO2占NOXzong量的10%左右,且NO2在SCR中充分参与和NH3的快反应,到SCR后端基本没有NO2,现有的氮氧传感器不会因为NOX中的NO2而测量不准确。但排放升级到国Ⅵ后,柴油发动机后处理安装DOC几乎成为必选,SCR前端尾气中NO2占NOX量接近甚至超过50%,这就造成SCR后端NOX可能全部是NO2的情况,尤其是在国Ⅳ排放法规对NOX限值要求很低的情况下,现有的电流型氮氧传感器已无法满足测量精度的要求,急需一种对NO和NO2均有较高测量精度的氮氧传感器。

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