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氧傳感器

氧傳感器是排氣氧傳感器(Exhaust Gas Oxygen Sensor,EGOS)的簡稱,其功是通過監測排氣中氧離子的含量來獲得混合氣的空燃比信號,並將該信號轉變為電信號輸入ECU。ECU根據氧傳感器信號,對噴油時間進行修正,實現空燃比反饋控制(閉環控制),從而將過量空氣系數λ控制在0.98~1.02范圍內[空燃比(A/F)約為14.7],使發動機得到最佳濃度的混合氣,從而達到降低有害氣體的排放量和節約燃油的目的。在電控燃油噴射發動機中,用於燃料系統閉環控制的氧傳感器是一個重要的電子元件,用來監測廢氣中的氧含量,它是用電壓信號反饋給(ECU)的,以控制空/燃比保持在14.7。同時,它又是多種故障信號的代言報警器;

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氧傳感器的類型

汽車發動機燃油噴射系統采用的氧傳感器分為二氧化锆(zrO2)式和二氧化钛(TiO2)式兩種類型。看氧傳感器的檢測方法

氧傳感器結構
氧傳感氧傳感器的外形,主要由鋼質護管、鋼質殼體、锆管、加熱元件、電極組威。,在固體電解質粉末(ZrO2、TiO2等)中添加少量的添加劑後通過壓力成形,再燒結而成;絕緣體的成形工藝完全相同。

二氧化锆晶體的體積蠻化量會因晶體老化而失效(阻止氧離子擴散),加入添加劑的目的就是防止二氧化锆晶體的老化。常用的添加劑有三氧化二钇(Y2O3)、氧化鈣(CaO)、氧化鎂(MgO)、氧化二镱(Yb2O)。锆管制作成試管形狀,以便氧離子能
均勻擴散與滲透。锆管為了防止發動機排出的廢氣腐蝕外層鉑電極,在外層鉑電極表面還塗敷一層陶瓷保護層器的結構特點。

在锆管的內、外表面都塗覆一層金屬鉑(Pt)作為電極,並用金屬線與傳感器信號輸出端子連接。金屬鉑除了起到電極作用將信號電壓引出傳感器之外,另一個更重要的作用是催化作用。汽車維修技術網 /

在催化劑鉑的作用下,當發動機排氣中的一氧化碳(CO)有害氣體與氧氣(O2)接觸時,就會生成二氧化碳(CO2)無害氣體,其化學反應方程式為: 2CO+O2=2C02 二氧化锆陶瓷管的強度很低,而且安裝在排氣管上承受排氣壓力沖擊。為了防止锆管受排氣壓力沖擊而造成陶瓷管破碎,因此將锆管封裝在鋼質護管內。護管上制作有若干個小孔,以便於排氣流通。在鋼質殼體上制作有六角螺邊和螺紋,以便安裝和拆卸傳感器。

國產轎車大都采用非加熱型氧傳感器,其線束插頭只有一個或兩個接線端子;中高檔轎車大都采用加熱型氧傳感器,其線束插頭有三個或四個接線端子。加熱器采用陶瓷加熱元件制成,沒在锆管內側,由汽車電源通入電流進行加熱。由於二氧化锆式氧傳感器在300。以上的環境中時,才能輸出穩定地信號電壓,因此加熱的目的是保證低溫(排氣溫度在150~200℃以下)時,氧傳感器就能投人工作,從而減少有害氣體的排放量。

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氧傳感器的作用
電噴車為獲得高排氣淨化率,降低排氣中(CO)一氧化碳、(HC)碳氫化合物和(NOx)氮氧化合物成份,必須利用三元催化器。但為了能有效地使用三元催化器,必須精確地控制空燃比,使它始終接近理論空燃比。催化器通常裝在排氣歧管與消聲器之間。氧傳感器具有一種特性,在理論空燃比(14.7:1)附近它輸出的電壓有突變。這種特性被用來檢測排氣中氧氣的濃度並反饋給電腦,以控制空燃比。當實際空燃比變高,在排氣中氧氣的濃度增加而氧傳感器把混合氣稀的狀態(小電動勢:O伏)通知ECU。當空燃比比理論空燃比低時,在排氣中氧氣的濃度降低,而氧傳感器的狀態(大電動勢:1伏)通知(ECU)電腦。 ECU根據來自氧傳感器的電動勢差別判斷空燃比的低或高,並相應地控制噴油持續的時間。但是,如氧傳器有故障使輸出的電動勢不正常,(ECU)電腦就不能精確控制空燃比。所以氧傳感器還能彌補由於機械及電噴系統其它件磨損而引起空燃比的誤差。可以說是電噴系統中唯一有“智能”的傳感器


氧傳感器的組成
主氧傳感器包括一根加熱氧化锆元件的熱棒,加熱棒受(ECU)電腦控制,當空氣進量小(排氣溫度低)電流流向加熱傳感器,能使精確檢測氧氣濃度。在試管狀態化锆元素(ZRO2)的內外兩側,設置有白金電極,為了保護白金電極,用陶瓷包覆電機外側,內側輸入氧濃度高於大氣,外側輸入的氧濃度低於汽車排出氣體濃度。 汽車維修技術網 /
應當指出采用三元催化器後,必須使用無鉛汽油,否則三元催化器和氧傳感器會很快失效。再注意,氧傳感器在油門穩定,配制標准混合時較為重要的作用,而在頻繁加濃或變稀混合時,(ECU)電腦將忽略氧傳感器的信息,氧傳感器就不能起作用。

氧傳感器的工作原理

氧傳感器是利用陶瓷敏感元件測量各類加熱爐或排氣管道中的氧電勢,由化學平衡原理計算出對應的氧濃度,達到監測和控制爐內燃燒空然比,保證產品質量及尾氣排放達標的測量元件,廣泛應用於各類煤燃燒、油燃燒、氣燃燒等爐體的氣氛控制。它是目前最佳的燃燒氣氛測量方式,具有結構簡單、響應迅速、維護容易、使用方便、測量准確等優點。運用該傳感器進行燃燒氣氛測量和控制既能穩定和提高產品質量,又可縮短生產周期,節約能源。氧傳感器的工作原理與干電池相似(如圖),傳感器中的氧化锆元素起類似電解液的作用。

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氧傳感器其基本工作原理是:

在一定條件下(高溫和鉑催化),利用氧化锆內外兩 側的氧濃度差,產生電位差,且濃度大,電位差越大。大氣中氧的含量為21%,濃混合氣燃燒後的廢氣實際上不含氧,稀混合氣燃燒後生成的廢氣或因缺火產生的廢氣中含有較多的氧,但仍比大氣中的氧少得多。

在高溫及鉑的催化下,帶負電的氧離子吸附在氧化锆套管的內外表面上。由於大氣中的氧氣比廢氣中的氧氣多,套管上與大氣相通一側比廢氣一側吸附更多的負離子,兩側離子的濃度差產生電動勢。當套管廢氣一側的氧濃度低時,在電極之間產生一個高電壓(0。6~1V),這個電壓信號被送到ECU放大處理,ECU把高電壓信號看作濃混合氣,而把低電壓信號看作稀混合氣。

根據氧傳感器的電壓信號,電腦按照盡可能接近14.7:1的理論最佳空燃比來稀釋或加濃混合氣。

因此氧傳感器是電子控制燃油計量的關鍵傳感器。

氧傳感器只有在高溫時(端部達到300°C以上)其特性才能充分體現,才能輸出電壓。它在約800°C時,對混合氣的變化反應最快,而在低溫時這種特性會發生很大變化。

采用觀察顏色的方法判斷氧傳感器的好壞的方法

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