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文檔簡介
一、概述氧傳感器
空燃比傳感器
煙霧濃度傳感器
碳煙傳感器第七章氣體濃度傳感器二、汽車氧傳感器的介紹
汽車用氧傳感器主要作用在于監(jiān)測發(fā)動(dòng)機(jī)排氣中的氧含量,并根據(jù)所測得的數(shù)據(jù)輸出信號(hào)電壓,反饋給ECU,從而控制噴油量的大小,使汽車發(fā)動(dòng)機(jī)隨時(shí)處于最佳的燃燒狀態(tài),并且與三元觸媒相結(jié)合使用可以減少汽車尾氣中有害成分的80%以上,節(jié)油5%~20%。這對(duì)能源的節(jié)約和污染的減少是一種必要的手段.因而引起了世界各國的重視。我國已進(jìn)入汽車大國,對(duì)如何減少污染負(fù)有重大責(zé)任,我國的汽車工業(yè)也已逐步使用氧傳感器。氧傳感器簡介氧傳感器由氧化鋯管、加熱棒、密封件、裝置件、耐高溫電纜及電接頭等組成。其基體材料采用納米級(jí)釔穩(wěn)定化氧化鋯固體電解質(zhì)材料。鋯管空腔內(nèi)可裝有加熱器,加熱器受發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元ECU控制,其作用是當(dāng)排氣溫度低的時(shí)候加熱氧傳感器。三、氧傳感器分類一、根據(jù)傳感元件材料:氧傳感器有氧化鋯和氧化鈦型2種,其工作原理不同。目前,市場上的主要的氧傳感器都是鋯系氧傳感器,因?yàn)殇喯笛鮽鞲衅鲏勖^長,也相對(duì)穩(wěn)定。1.二氧化鋯型(ZrO2)鋯元素工作特性:氧化鋯是具有傳導(dǎo)氧離子能力的固體電解質(zhì),當(dāng)溫度達(dá)到300℃,氧化鋯材料能夠傳導(dǎo)氧離子,從氧離子濃的一方向氧離子稀的一方流動(dòng),從而產(chǎn)生電壓信號(hào)。2.二氧化鈦型(TiO2)工作原理:尾氣中的氧濃度不同,傳感器的電阻發(fā)生變動(dòng)?;旌蠚鉂獾那闆r下,傳感器電阻降低至1000歐姆以下?;旌蠚庀〉那闆r下,傳感器電阻升高至20,000歐姆以上。四、氧傳感器工作原理
氧傳感器的核心元件是氧化鋯管,它是一種固體電解質(zhì),其內(nèi)外表面都覆蓋有多孔鉑電極和氧化鋁保護(hù)層,內(nèi)表面與大氣相通,外表面與尾氣接觸。
尾氣在與鋯管的外表面接觸時(shí),尾氣中的殘留氧氣透過鉑電極和氧化鋁保護(hù)層同氧化鋯接觸,在一定高溫下鋯管內(nèi)外由于氧濃差而產(chǎn)生電勢差。當(dāng)在濃燃燒時(shí),尾氣中的氧濃度降低,氧傳感器輸出電壓升至參考電壓以上。當(dāng)在稀燃燒時(shí),尾氣中的氧濃度升高,氧傳感器輸出電壓降至參考電壓以下。
在電噴系統(tǒng)中,ECU參考氧傳感器的輸出信號(hào)調(diào)整燃料噴射等參數(shù)從而改變發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比,并結(jié)合三元催化裝置,可以最大限度降低尾氣有害氣體排放量,提高燃燒效率、節(jié)約能源,優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)性能。
相關(guān)概念及特性曲線當(dāng)混合氣變濃,即排氣中氧含量的濃度降低(λ<1),氧傳感器的輸出電壓信號(hào)接近1V。當(dāng)混合氣變稀,即排氣中氧含量的濃度升高(λ>1),氧傳感器的輸出電壓信號(hào)將接近0V。傳感器空燃比理論空燃比:A/F=14.7:1(λ=1)濃混合氣:當(dāng)實(shí)際空燃比小于理論空燃比時(shí),稱混合氣為濃混合氣。稀混合氣:當(dāng)實(shí)際空燃比大于理論空燃比時(shí),稱混合氣為稀混合氣。
五、氧傳感器歷史及發(fā)展方向1.非加熱型氧傳感器(管式)
1976年,博世為降低汽車尾氣排放而發(fā)明的氧傳感器,首次裝備針對(duì)美國市場的沃爾沃240/260轎車。博世是氧傳感器的發(fā)明者,在市場和技術(shù)上繼續(xù)保持領(lǐng)先。
非加熱型氧傳感器鋪平了將來的廢氣排放控制之路。其所要求的最低工作溫度為500℃,因此,必須直接緊鄰發(fā)動(dòng)機(jī)排氣口安裝。博世1線NTK2線2.加熱型氧傳感器3芯(管式)
為了能在遠(yuǎn)離發(fā)動(dòng)機(jī)之處安裝氧傳感器,傳感器(內(nèi)置有一手指形陶瓷感應(yīng)體)的下端裝有獨(dú)立的加熱器。在尾氣端,傳感器的廢氣端配有一保護(hù)管,以保護(hù)陶瓷感應(yīng)體不受尾氣中燃燒殘?jiān)那治g。這是第一次將可能轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí),保證了傳感器元件的恒定工作溫度保持在350℃以上。
接地方式:外殼接地3.加熱型氧傳感器4芯(管式)
傳感器信號(hào)不能通過外殼傳遞,它是通過附加的第4條連接線傳遞的。這樣,由此路新增信號(hào)可防止氧傳感器信號(hào)斷路而導(dǎo)致失效。
接地方式:獨(dú)立接地式/線殼共地式4.平板型氧傳感器(亦稱片式氧傳感器Planar)
平板型氧傳感器是一種形式更為先進(jìn)的指型傳感器。其陶瓷感應(yīng)體由多片延展的扁平的陶瓷薄片組成。由于加熱器集成于該平板型陶瓷感應(yīng)體,因此氧傳感器能夠更快進(jìn)入工作狀態(tài)。達(dá)到工作溫度的速度是以前的氧傳感器的兩倍,因此,在工況惡劣的冷起動(dòng)階段,廢氣排放是以前的一半。平板型氧傳感器有雙層保護(hù)管。5.平板寬帶型傳感器(亦稱寬域氧傳感器Wideband)
與以前的傳感器不同,平板寬帶型傳感器配有兩個(gè)測量單元和一個(gè)6芯的連接器。在油汽混合過濃和過稀的工況時(shí)均可實(shí)現(xiàn)極精確的測量。即使是天燃?xì)夂筒裼桶l(fā)動(dòng)機(jī)也可以用它來進(jìn)行控制。指型氧傳感器(亦稱管式氧傳感器)
平板型氧傳感器(亦稱片式氧傳感器)
氧傳感器結(jié)構(gòu)圖示:1.陶瓷感應(yīng)體(鋯管)
2.加熱器
3.保護(hù)管
1.集成了加熱器的平板型陶瓷感應(yīng)體(片芯)
2.雙層保護(hù)管
二、根據(jù)結(jié)構(gòu)分類1.非加熱型氧傳感器(1線/2線):利用發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒廢氣的余熱進(jìn)行加熱,一般裝配在離發(fā)動(dòng)機(jī)排氣口較近的排氣管上。2.加熱型氧傳感器(3線/4線):
內(nèi)部設(shè)計(jì)有加熱器,可利用系統(tǒng)供電電壓強(qiáng)制使氧傳感器加速預(yù)熱,促使其快速反映,及早實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的閉環(huán)控制??梢匝b配在距離發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管遠(yuǎn)端。三、根據(jù)功能或安裝位置分類控制用氧傳感器:俗稱前氧,可單獨(dú)測量發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒廢氣中氧的濃度,生成電壓信號(hào)反饋給ECU以達(dá)到理想空燃比狀態(tài),安裝在三元催化器的上游位置。(圖中1,2為控制用氧傳感器)診斷用氧傳感器:俗稱后氧,安裝在三元催化器下游端??刂蒲鮽鞲衅鳎ㄇ把酰┮蚶匣?,其向ECU輸送的電壓信號(hào)曲線會(huì)發(fā)生偏移。診斷用氧傳感器(后氧)會(huì)檢測前氧,三元催化器是否仍然處于最佳工作狀態(tài)。然后ECU就可計(jì)算出矯正偏移所需的補(bǔ)償量。(圖中3,4為診斷用氧傳感器)三元催化器氧傳感器視頻六、性能參數(shù)和技術(shù)規(guī)格加熱型氧傳感器工作電壓范圍:12~14V溫度范圍:允許燃料:無鉛汽油(93#或以上)。適用于汽油機(jī),不適用天然氣和柴油。性能:七、辨別氧傳感器中毒正常特征:保護(hù)管無殘留,顏色呈晦暗色機(jī)油污染特征:保護(hù)管表面覆上一層白色或灰黑色油狀的沉積物。成因:燃油添加劑或機(jī)油進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行燃燒硅中毒特征:保護(hù)管沉積物顏色介于亮白色和顆粒狀的淺灰色之間。成因:硅化合物存在于一些密封材料、潤滑劑及防凍劑中的腐蝕抑制成分。鉛中毒特征:保護(hù)管表面有發(fā)亮的生銹層。成因:使用含鉛汽油。
*含鉛汽油會(huì)損害氧傳感器和三元催化器。大多數(shù)的氧傳感器經(jīng)過含鉛汽油的侵蝕后,使用里程數(shù)會(huì)急劇下降。經(jīng)常使用含鉛汽油的汽車,即使是新的氧傳感器,也只能工作幾千公里。防凍劑污染成因:防凍劑從氣缸蓋處泄露至發(fā)動(dòng)機(jī),進(jìn)行燃燒。1.氧傳感器加熱器電阻的檢查
用萬用表電阻檔(歐姆檔)測量氧傳感器接線端中加熱電阻接柱(白色)與搭鐵接柱(白色)之間的電阻,其阻值為20℃時(shí)1-6Ω或12Ω(參考具體車型維修手冊(cè))。電阻值若為無窮大,則是加熱電阻燒斷,如不符合標(biāo)準(zhǔn),應(yīng)更換氧傳感器。
2.氧傳感器反饋電壓的測量①萬用表檢測:將發(fā)動(dòng)機(jī)熱車至正常工作溫度且穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)(氧傳感達(dá)到工作溫度350℃或起動(dòng)后以2500r/min的轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)3min),對(duì)氧傳感器的輸出電壓進(jìn)行測試,在接線正常情況下用萬用表檢測氧傳感器信號(hào)線(灰色和黑色)間電壓應(yīng)在0.1-0.9V快速波動(dòng)。(跳變周期3S左右)。
②用故障診斷儀檢測:將發(fā)動(dòng)機(jī)熱車至正常工作溫度,觀
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