氧傳感器資料

1、氧傳感器資料 第 1 樓： 深入了解氧傳感器（轉(zhuǎn)自：pcauto） 前言：相信看過許多雜志、書籍或是在本站上的一些文章，都有遇上這類的話題， 也應(yīng)該大略了解其作用。不過在本篇將更詳盡的敘述到氧傳感器的種類， 及在引 擎回饋控制與廢氣管理上的作用與重要性。 在這里我們也介紹到如何利用示波器 來截取氧傳感器之訊號，并加以判斷其作用、控制、回饋及性能好壞。 （Oxygen Sensor 或簡稱 02 sensor）之前，我們先來研究引 擎燃燒后所產(chǎn)生的有害廢氣。一般汽車所排放的廢氣特別是對人體有害的， 主要 有三種：一氧化碳（CO）、碳?xì)浠衔铮℉C）、氮氧化物（NOx），其中 CO,HC 只要使

2、汽油完全地燃燒即可將這兩者廢氣減至最低，然而當(dāng)汽油達(dá)到完全燃燒時溫度容 易升高，連帶的也就使得 NOx增，在這部份可利用 EGE 減少其發(fā)生量。但這 對丁廢氣的管制顯然還不夠的，要使引擎所有的轉(zhuǎn)運(yùn)范圍皆達(dá)到其控制標(biāo)準(zhǔn)， 因 此加入了三元觸媒轉(zhuǎn)化器（Three-Way Catalyst Converter 或簡稱 TWC*勺控 制。觸媒轉(zhuǎn)化器基本上就是氧化與還原的作用，如圖所示 內(nèi)部有著極為細(xì)微的孔洞并含有大量的貴金屆： 鉗（氧化觸媒）及銘（還原觸媒）, 它能將上述三種有害的氣體藉由氧化及還原的作用， 轉(zhuǎn)化成無害的氣體或是一般 的廢氣，其化學(xué)作用如下： 2CO + O2 t 2CO2 2C2 胳

3、 + 2CO t 4CO2 + 6H2O 2NO + 2CO t N2 + 2CO2 人控制箭回 M 1 H擎蘑氧 8 - HC 2 引擎質(zhì)箕 - - 匚 3 言魚瞳制器 - _ 0.375 1 +澧 0 1.025 1 05 空條退剩率A 稀 有無觸媒所造成的廢氣影響 除了須達(dá)到較高工作溫度外，最重要 的是它的最大凈化率是發(fā)生在理論混合比附近 (14.7:1)如上圖，也就是說引擎的 燃燒須控制在 14.7:1 空燃混合之下，要達(dá)到此細(xì)微之標(biāo)準(zhǔn)并不容易，所以才藉 由氧傳感器的作用將空燃比轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)供給引擎計(jì)算機(jī)進(jìn)而調(diào)整到理論范圍， 稍 后也將述說到引擎計(jì)算機(jī)如何利用含氧感知的訊號來作回饋的作用

4、， 使其空燃比 維持在 14.7:1 附近。 二、氧化皓型氧傳感器(ZrO2 Oxygen Sensor) (ZrO2)為固態(tài)電解質(zhì)的一種，它有一種特性就是在高溫時氧離子易丁 移動。此型氧傳感器將氧化皓燒結(jié)成管狀， 并與內(nèi)層與外層涂上白金(Pt),這就 是氧化觸媒的作用，當(dāng)氧離子移動時即會產(chǎn)生電動勢，而電動勢的大小是依氧化 皓兩側(cè)的白金所接觸到的氧而定，最外層則覆蓋一層保護(hù)殼。如下圖所示 內(nèi)層白金面所大氣接觸，所以氧氣濃度高，外層白金與排氣接觸，氧氣濃度低。 當(dāng)混合比較高時，排放的廢氣所含的氧相對地減少，因此氧化皓兩側(cè)的白金所接 觸到的氧氣高低落差大，所產(chǎn)生的電動勢也相對高 （將近 1V）;當(dāng)

5、混合比稀時， 燃燒完所多余的氧氣較多，氧化皓兩側(cè)的白金層的氧氣落差小，因此所產(chǎn)生的電 動勢低（將近 0V）。由上述的情形可得到下圖表 理翰空燃比 空燃比 所以引擎控制計(jì)算機(jī)由此電壓訊號即可偵測到當(dāng)時混合比的狀況。 然而氧傳感器 須在高溫才能發(fā)揮正常用作(400C900C),因此當(dāng)引擎剛開始發(fā)動時，氧傳感 器尚未開始作用，須等到達(dá)到其作工溫度才開始有電動勢的產(chǎn)生，所以之后的氧 傳感器皆改良成加熱型，如前圖 4 所示，也就是利用陶瓷加熱器來使得傳感器能 也迅速地達(dá)到正常的作工狀態(tài)，因此目前的車型幾乎可以在引擎發(fā)動 30 秒后， 氧傳感器即可供給計(jì)算機(jī)正確的訊號，有些車型甚至可以達(dá)到更低的時間。 三

6、、氧化鈦型氧傳感器(TiO2 Oxygen Sensor) 氧化鈦(TiO2)型則是利用 電阻的變化來判別其中的含氧量。 在某個溫度以上鈦與氧的結(jié)合微弱，在氧氣極 少的情況下就必須放棄氧氣，因此缺氧而形成低電阻的氧化半導(dǎo)體。 相反的，若 氧氣較多，則形成高電阻的狀態(tài)。就像水溫度傳感器一樣，有著電阻高低的變化， 這時只要供給一參考電壓，即可由電壓來可知冷卻水的溫度。假設(shè)計(jì)算機(jī)供給氧 傳感器5V的參考電壓，當(dāng)混合比濃時電阻低所得到電壓較高 (將近 5V),若混合 比較稀時電阻高所得到的電壓較低(將近 0V),因此由電阻的變化即可得知當(dāng)時 混合比的狀況，不過近來的車型為了使氧化鈦型氧傳感器有著與氧化

7、皓型相同的 變化，即將參考電壓改成 1V,所以其電壓即成了 01V 的范圍內(nèi)。另外由丁高溫 下電阻容易產(chǎn)生變化，因此氧化鈦型氧傳感器會設(shè)一溫度補(bǔ)償電路， 以反應(yīng)輸出雷屋 K 溫度 高低所產(chǎn)生誤差。 四、稀混合比傳感器(Lean Air Fuel Sensor) 稀混合比傳感器，外觀與一般的傳感器差不多不過大多為 5pin 插座，因?yàn)槎嗔?一條控制線 入=1 附近 (入 Lamda 空氣過剩比率，當(dāng) 入=1 時為是理論混合比),一旦超出此范圍，其反 應(yīng)性能便降低。當(dāng)引擎須要作稀混合控制時、甚至超稀薄燃燒 (20:1 以上)這一 類型的氧傳感器便無法勝任了。 它的基本控制原理就是以氧化皓型氧傳感

8、器為基礎(chǔ)而加以擴(kuò)充，前面有述說過：氧化皓型氧傳感器有一特性，就是當(dāng)氧離 子移動時會造成電動勢的產(chǎn)生。若采一反向程序，將電壓施加丁氧化皓組件上， 即會造成氧離子的移動，根據(jù)此一步驟即可由計(jì)算機(jī)控制我們所想要的比例值。 以下我們以 HONDA LAF Sensor 控制為例作一解說：如下圖所示 (*)櫬貌 M用 0.45Slta DVOV 1 !季疔林止將傳感器的感應(yīng)組件分為兩部份，與排氣管廢氣接觸的 Sensori ,及與大氣接 觸的 Sensor 2。比較不同的是 Sensor 1,它不是比較廢氣與大氣之間的含氧量， 而是比較廢氣與擴(kuò)散室(Diffusion chamber) 之間的含氧量，與

9、氧化車告型的傳感 器一樣，它會將電壓訊號傳送給計(jì)算機(jī)。但重點(diǎn)在丁擴(kuò)散室的含氧量是 ECU&I 擎計(jì)算機(jī))所制造出來的，就如上面所說到一樣，只要我們送入一電壓訊號即可 改變氧離子的移動，一樣的，只要改修電壓的大小即可改變含氧量。 此一目的就 是要讓 Sensor 1持續(xù)維持著 0.45V 的電壓訊號，也就是說 Sensor 1 一直在入=1 附近變化。 當(dāng)混合比漸漸變濃時，Sensori 電壓訊號持續(xù)增加，不過 ECl不想讓 Sensori 有這樣的反應(yīng)，為了使它能維持 0.45V 的訊號，EClB Sensor 2 上的控制線的 電壓降低，使得擴(kuò)散室的含氧量降低，必要時甚至送出負(fù)電壓。

10、因此 Sensori 充壓訊號即會下降。同樣的，當(dāng)混合比變稀時， Sensori 的電壓值慢慢的減低， Sensor2 上的控制線便調(diào)升其電壓值，讓擴(kuò)散室的含氧量升高， Sensori 的訊號 值乂開始回升，丁是經(jīng)由計(jì)算機(jī)的強(qiáng)制作用，使得 Sensori 能一直保持在 0.45 附近。引擎計(jì)算機(jī)由 Sensor2 控制線的電壓值及 Sensori 的反應(yīng)電壓值，經(jīng)由計(jì) 算即可得知當(dāng)時實(shí)際的混合比為何。 (Wide-band Oxygen Sensor) BOS CH 勺寬域型氧傳感器，其實(shí)它的作用原理與稀混合比 傳感器相同，都是再利用一條控制線來改變含氧的反應(yīng)，其構(gòu)造圖如下： i. 感應(yīng)室(N

11、ernst cell)2. 參考室(Reference cell)3. 加熱組件(Heater)4.擴(kuò)散 孔(Diffustion gap)5. 加壓室(Pump cell)6. 排氣管(Exhaust pipe) 它的構(gòu)造大致上包括含氧感應(yīng)室(Nernst cell)，這部份就是和 LAF 的 Sensori 一樣的作用，及含氧加壓室(Pump cell)和一個加熱組件(Heater)。引擎的廢氣 會經(jīng)由擴(kuò)散孔(Diffusiton gap),來到感應(yīng)室與加壓室之間。引擎電壓會送一訊 號來到加壓室以作為廢氣中含氧的參考值， 藉由改變電流大小及方向來改變感應(yīng) 室的輸出，并且由這個加壓電流 Ip

12、 (Pumpcurrent)可得到與空氣過剩率(入值) 的相對圖表 0.7 1.0 1.3 1.6 1.9 2.2 B Excessnair factor- 當(dāng)入=1 時 Ip=0 也就是理論混合比，當(dāng)入大丁 1 時也就是稀混合比時，Ip 漸漸 升高；當(dāng)入小丁 1 時也就是濃混合比，Ip 轉(zhuǎn)為負(fù)值。引擎計(jì)算機(jī)藉由 Ip 控制 即可得到連續(xù)的含氧感應(yīng)值。 也就是在引擎封閉回路控制之下(Close Loop) 是呈現(xiàn)類似正弦波形,但這不是氧傳感器所制造出的波形, 而是反應(yīng)出引擎所作 氧傳感器在怠速下的波形(95 Ford Liata)，紅色虛線為計(jì)算機(jī)判斷的數(shù)字訊號 一般氧化皓型氧傳感器有個特性，

13、就是當(dāng) 入=1 時電壓反應(yīng)較為急遽，利用這個 特性可作為濃與稀的分界而形成兩段式控制 (Two-step Control),當(dāng)引擎計(jì)算機(jī) 接收到此電壓時是屆丁模擬訊號，經(jīng)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換大致可得到紅色虛線的數(shù)字訊號，計(jì)算機(jī)即可判斷出混合比的濃與稀，分別以 1 與 0 來表示，當(dāng)數(shù)字訊號為 1 時作出減量控制，也就是減少噴油量；當(dāng)訊號為 0 時作出增量控制，如下圖 然而為了因應(yīng)廢氣細(xì)微變化所產(chǎn)生的些微誤差現(xiàn)象，可以藉由選擇性控制 (Selective Control) 做補(bǔ)償，如下圖 含氧感知器 將回饋控制線設(shè)計(jì)成非對稱的斜直線, 續(xù)前一階段斜直線的電壓值。 可跟著傳感器電壓的變動，在控制區(qū)內(nèi)延 0

14、6x=穿osu 叫W Close Loop 控制范 圍之內(nèi):1. 引擎起動時 2. 起動后增量或冷卻水溫度較低時(有些性能較佳的車型仍然可作 Close Loop 控制) 3. 加速或減速 4. 稀薄訊號持續(xù)一段時間以上 5. 輸出增量修正中 6. 燃料切斷時 7. 引擎有存在故障或處丁跛腳模式(Lame mode) 預(yù)購寬域氧傳感器 Bosch Wide Band Oxygen Sensor Bosch 寬域型氧傳感器 Bosch LSU4.2 博世五線寬域氧傳感器. Bosch LSU4.9 博世五線寬域氧傳感器. Bosch/NTK Wide-Band Lambda Meter Bosc

15、h Lambda 儀器B 型 Bosch寬域型氧傳感器 對不同的空氣壓力和溫度變化能自我調(diào)整并自我補(bǔ)償 0-5V模擬輸出 控制器包含在電纜之內(nèi) 一個數(shù)字輸入和一個數(shù)字輸出 兩個可定義模擬輸出 測量準(zhǔn)確性高、價(jià)格合理 意昂神州科技有限公司： 我是吉林大學(xué)的，我在網(wǎng)上得知貴公司出售 Bosch LSU4.2、Bosch LSU4.9 和 Bosch/NTK Wide-Band Lambda Meter Bosch Lambda 儀器B 型幾種寬域氧傳感 器，我們想把這種寬域氧傳感器用丁車用發(fā)動機(jī)的試驗(yàn)研究， 不知道是否符合要 求。因此想了解一下改寬域氧傳感器能否用丁點(diǎn)火式天然氣發(fā)動機(jī)， 它能夠測量 的過量空氣系數(shù)入的范圍、價(jià)格和付款方式等較為詳細(xì)的信息。 致 禮！ 2006-05-22 北京總部 Eontronix Co., Ltd. - Headquarters 意昂神