氧傳感器的故障診斷

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氧傳感器專(zhuān)業(yè)技術(shù)論文

氧傳感器專(zhuān)業(yè)技術(shù)論文1極限（界限）電流型極限型相對(duì)于濃差型，不需要參比氣，在固體電解質(zhì)的陰極側(cè)進(jìn)一步設(shè)置限制氣體分散的分散層。當(dāng)在固體電解質(zhì)兩側(cè)施加一電壓，陰極鄰近的氧得到電子形成O2-，O2-通過(guò)固體電解質(zhì)到達(dá)陽(yáng)極被恢復(fù)失去電子產(chǎn)生氧，在電極電路中產(chǎn)生可測(cè)泵電流，這相當(dāng)于一個(gè)電化學(xué)氧泵。施加的電壓增大，泵氧速度增大，當(dāng)電壓超過(guò)某一數(shù)值，氣體分散速度小于泵氧速度，泵電流達(dá)成極限值。依據(jù)分散孔隙大小，分為普遍分散（孔徑遠(yuǎn)大于分子平均自由程）和克努森（孔徑遠(yuǎn)小于分子平均自由程）分散。在分散層參數(shù)（分散系數(shù)、孔截面積、孔長(zhǎng)度）固定時(shí)，普遍分散（如小孔型）的極限電流與氧分壓的對(duì)數(shù)成正比；

克努森分散（如多孔型）的極限電流與氧分壓成正比。極限型在理論空燃比鄰近以及濃燃燒（貧氧）區(qū)域產(chǎn)生電信號(hào)極其微弱，因此主要用于稀疏（富氧）燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)（即作為稀疏空燃比型）。極限型需要加熱器使得固體電解質(zhì)達(dá)成工作溫度。為了調(diào)整傳感器的響應(yīng)時(shí)間，極限型也進(jìn)展了套管式、平板式。根據(jù)分散層類(lèi)型，極限型包括物理分散障礙型（包括小孔分散和多孔分散）、化學(xué)分散障礙型（致密型）。物理分散障礙的材料一般為Al2O3；

化學(xué)分散障礙的材料是固體電子-離子混合導(dǎo)體，后者是依靠混合導(dǎo)體兩側(cè)的氧化學(xué)勢(shì)差，通過(guò)混合導(dǎo)體的晶格缺陷將O2-傳輸至氧泵電池的陰極，混合導(dǎo)體的材料可為鈣鈦礦布局的鑭系過(guò)渡金屬氧化物（如鑭鍶錳、鑭鍶鈷、鑭鍶鎳、銣鍶鈷、銣鈣鈷等）、稀土與過(guò)渡金屬摻雜的氧化鈰和氧化鋯為基體的螢石與燒綠石型氧化物。另外，利用濃差電池原理和電化學(xué)氧泵原理可組成管式或板式雙電池型寬域氧傳感器，該型傳感器可用于整個(gè)濃燃燒和稀疏燃燒范圍的空燃比操縱。

2氧化物半導(dǎo)體型在氧化物半導(dǎo)體外觀上形成一對(duì)電極。根據(jù)周邊氣氛的分壓，氧化物半導(dǎo)體（如TiO2、Nb2O5、CeO2、CoO2、SnO2、ZnO等）自身舉行氧化或恢復(fù)回響，導(dǎo)致半導(dǎo)體的電阻發(fā)生變化。在溫度固定時(shí)，半導(dǎo)體電阻的對(duì)數(shù)與氧分壓的對(duì)數(shù)成正比。該型傳感器需要加熱器使得半導(dǎo)體達(dá)成工作溫度，不需要參比氣，按照布局分為燒結(jié)體型（片狀）、薄膜型、厚膜型。

3場(chǎng)效應(yīng)晶體管（FET）型或肖特基勢(shì)壘二極管型電極形成在FET的YSZ柵上或半導(dǎo)體外觀的氧敏膜上。在氣/鉑/YSZ或氣/鉑/TiO2三相界面上，氧被催化為O2-，使得鉑/YSZ或鉑/TiO2界面的電位發(fā)生變化，進(jìn)而使得FET閾值電壓或二極管端電壓發(fā)生變化，通過(guò)測(cè)量FET閾值電壓或二極管端電壓變化獲得氧分壓。該型傳感器適用于室溫到高溫。

4混合電勢(shì)型在固體電解質(zhì)外觀上形成具有不同催化作用的電極。將傳感器置于含有氧氣和恢復(fù)性氣體的混合氣中，不同的電極上產(chǎn)生不同的平衡電勢(shì)，在恢復(fù)性氣體濃度固定時(shí)，平衡混合電勢(shì)與氧氣濃度的對(duì)數(shù)成正比。本文以工作原理分類(lèi)為主線，對(duì)不同類(lèi)型的汽車(chē)