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氧传感器控制原理:一文读懂氧传感器(氧传感器工作原理结构分类与主要厂商分析)

发布日期:2022-10-09 点击率:44


氧传感器控制原理:一文读懂氧传感器(氧传感器工作原理结构分类与主要厂商分析)  第1张

氧传感器控制原理:一文读懂氧传感器(氧传感器工作原理结构分类与主要厂商分析)

开车的朋友有时在某个时间,会发现在汽车发动机仪表盘上会突然出现下面这个图标。熟悉汽车的朋友都知道这是发动机自检故障灯,如果汽车启动后还是常亮的话,一般都表示发动机某个部位出现了故障。

发动机故障灯
如果车辆的年限比较久的话,很多情况下,这个故障灯一般都会和某个部件名词相关——发动机氧传感器。接下来,我们就和大家一起聊一聊这个与汽车发动机紧密相关的氧传感器

氧传感器
对汽车发动机而言,氧传感器并不是一开始就存在的,为满足环保部门日益严格的汽车排放要求,电喷发动机越来越得到广泛应用,氧传感器则是电喷发动机中的一个非常重要的部件。
在使用三元催化转换器减少排气污染的发动机上,氧传感器是必不可少的元件。由于混合气的空燃比一旦偏离理论空燃比,三元催化剂对CO、HC和NOx的净化能力将急剧下降,故在排气管中安装氧传感器,用以检测排气中氧的浓度,并向ECU发出反馈信号,再由ECU根据来自氧传感器的信号差别判断空燃比的低或高,并相应地控制喷油持续的时间。
同时,氧传感器还能弥补由于机械及其它件磨损而引起空燃比的误差。可以说,它是电喷系统中唯一有“智能”的传感器。
氧传感器概念及工作原理
氧传感器是利用陶瓷敏感元件测量各类加热炉或排气管道中的氧电势,由化学平衡原理计算出对应的氧浓度,从而达到监测和控制燃烧空燃比,以保证产品质量及尾气排放达标的测量元件。
其实,氧传感器并不仅仅应用在汽车发动机,它还广泛应用于各类煤燃烧、油燃烧、气燃烧等炉体的气成分控制,它是目前最佳的燃烧气成分测量方式,具有结构简单、响应迅速、维护容易、使用方便、测量准确等优点。运用该传感器进行燃烧气成分测量和控制既能稳定和提高产品质量,又可缩短生产周期,节约能源。

氧传感器的结构

氧传感器是利用了Nernst原理。其核心元件是一种多孔的ZrO2陶瓷管,它是一种固态电解质,两侧面分别烧结上多孔铂(Pt)电极。在一定温度下,由于两侧氧浓度不同,高浓度侧(陶瓷管内侧4)的氧分子被吸附在铂电极上与电子(4e)结合形成氧离子O2-,使该电极带正电,O2-离子通过电解质中的氧离子空位迁移到低氧浓度侧(废气侧),使该电极带负电, 即产生电位差,且浓度差越大,电位差越大。
大气中氧的含量为21%,浓混合气燃烧后的废气实际上不含氧,稀混合气燃烧后生成的废气或因缺火产生的废气中含有较多的氧,但仍比大气中的氧少得多。
在高温及铂的催化下,带负电的氧离子吸附在氧化锆套管的内外表面上。由于大气中的氧气比废气中的氧气多,套管上与大气相通一侧比废气一侧吸附更多的负离子,两侧离子的浓度差产生电动势。
当套管废气一侧的氧浓度低时,在电极之间产生一个高电压(0。6~1V),这个电压信号被送到ECU放大处理,ECU把高电压信号看作浓混合气,而把低电压信号看作稀混合气。根据氧传感器的电压信号,电脑按照尽可能接近14.7:1的理论最佳空燃比来稀释或加浓混合气。
因此氧传感器是电子控制燃油计量的关键传感器。氧传感器只有在高温时(端部达到300°C以上)其特性才能充分体现,才能输出电压。它在约800°C时,对混合气的变化反应最快,而在低温时这种特性会发生很大变化。
氧传感器的分类及特点
实际应用的氧传感器有氧化锆式氧传感器和氧化钛式氧传感器两种。而常见的氧传感器又有单引线、双引线和三根引线之分;单引线的为氧化锆式氧传感器;双引线的为氧化钛式氧传感器;三根引线的为加热型氧化锆式氧传感器,原则上三种引线方式的氧传感器是不能替代使用的。
氧化锆式氧传感器
氧化锆式氧传感器结构
氧化锆式氧传感器主要由氧化锆(ZrO2)、和护套组成。氧化锆式氧传感器有加热式的和非加热式的两种。加热式的氧传感器在锆管中间有加热棒, 锆管是由陶瓷体制成、固定在带有安装螺纹的固定套中。
导人排插入排气管中,它的内表面与空气相通,外表面与废气相通。锆管的内、外表面覆盖一层多孔性铂膜作电极,为防止废气腐蚀铂膜,在锆管外表面的铂膜层上覆盖一层多孔陶瓷层,并有一个防护套管,套管上开有槽口或孔。
氧传感器的接线端有一个金属护套,上面开有孔,使锆管内表面与空气相通,电线将锆管内表面铂极经绝缘套从传感器引出。

氧化锆式传感器结构

氧化锆式氧传感器特点
优点:结构简单、响应迅速、维护容易、使用方便、测量准确。运用该传感器进行燃烧气氛测量和控制既能稳定和提高产品质量,又可缩短生产周期,节约能源。
缺点:其缺点是这种特性只有在温度较高时(600℃左右)才充分体现出来。在低温时,这种特性会发生很大变化。
氧化钛式氧传感器
氧化钛式氧传感器工作原理
相对于氧化锆型的氧传感器是以产生电压的讯号,氧化钛(TiO2)型则是利用电阻的变化来判别其中的含氧量。在某个温度以上钛与氧的结合微弱,在氧气极少的情况下就必须放弃氧气,因此缺氧而形成低电阻的氧化半导体。
相反的,若氧气较多,则形成高电阻的状态。就像水温度传感器一样,有着电阻高低的变化,这时只要供给一参考电压,即可由电压来可知冷却水的温度。

氧化钛式传感器结构
氧化钛式氧传感器特点
氧化钛式氧传感器对比氧化锆式氧传感器的工作原理有很大的不同,它是利用多孔状导体TiO2的导电性随排气中氧含量的变化而变化的特性制成的,故又称电阻性氧传感器。
这种传感器的结构简单、体积小、成本低,但是在300℃~900℃工作时,电阻值随温度变化较大,所以必须用温度补偿的方法来提高精度,通常用另一个实心TiO2导体作为温度补偿。
氧传感器的未来发展
前面提到过,氧传感器并不仅仅应用在汽车发动机,它还广泛应用于各类烧煤、烧油、烧气等炉体的气成分控制,甚至在医疗领域也有广泛应用。
但汽车行业是目前国际上应用传感器的最大市场之一,而从世界各国公布的专利情况来看,氧传感器的申报专利数,居汽车传感器的首位。因此氧传感器(氧探头)的市场前景非常广阔。
从目前情况来看,针对氧传感器材料的研究重点应在以下几个方面:
1、研究改进保护层材料,提高抗劣化性,增强透气性。
汽油和机油中含有铅、硫、磷等杂质,会使传感器性能大幅下降.而灰尘、油、硅等成分则会堵塞传感器保护层和电极。为此,需改进保护层材料,使传感器元件抗劣化性能提高。
可采取的方式有使用吸附效果、催化作用好的材料,使杂质被吸附、聚集在保护层上并得到转化。同时通过添加适当材料改进制造工艺.使保护层透气性能增强,减小响应时间。
2、提高氧传感器材料的环境适应性,延长使用寿命。
对于汽车用氧传感器其工作环境很恶劣.工作时处于500℃~800℃的高温下,平时还要承受一30℃左右的气候温度的影响。因此,扩大其工作温度范围,尤其是商温区工作稳定性,耐久性,成为材料改进的一个方向。
同时整个元件在很大温差快速变化下,其可靠性、抗劣化性的改进也是~个关键问题。普遍采取的方法是,从材料添加剂入手,改进电极材料、敏感材料在高温时的稳定性,改进工艺,提高电极与敏感材料的附着力。
3、扩大空/燃比控制测量区域。实现广域空/燃比的测量控制。
这样可使氧传感器能连续计量控测从过浓区域空/燃比向稀薄区域(贫油区)的整个状态,实现厂域反馈控制。
4、提高测量、反馈信号的精确度,增强对瞬时变化状态的反馈控制能力。
由子西方发达国家对排放废气法规的目趋严格,因而要求氧传感器测量信号的精度不断提高,以利于提高控制能力。同时对瞬时变化的排气也要求做到及时测量修正。因此,这也成为改进材料性能的一个主要方向。
氧传感器的作用
上世纪90年代,汽车排放污染已日渐成为人们关注的热门话题。随着我国汽车排放法规的逐步规范和社会对汽车排放污染物控制的重视,电喷发动机在我国开始普及。经过近二十年的发展,电喷发动机技术已日益成熟,而汽车排放污染也得到了逐步控制,这都和发动机上一个重要的部件—氧传感器密不可分。
确切地说,电喷发动机采用了混合气成分的闭环控制和三元催化反应装置的联合使用技术,这是目前为止汽油机最有效的净化排气的方法。三元催化转化器能有效地净化CO,HC和NOx这三种有害气体,但其净化效率严格依赖于混合气浓度必须保持在理论空燃比(14.7:1)附近的狭小范围内。一旦混合气体浓度偏离了这个范围,三元催化转化器净化排气污染物的能力便急剧下降。正是由于空燃比的变化会引起排气中氧浓度相应的变化,因此,便在排气管中设置了氧传感器。
氧传感器随时检测排气中的氧浓度,并随时向汽车的电控单元反馈信号。电控单元根据反馈信号及时调整喷油量,如信号反映混合气偏浓,则减少喷油时间;反之,则增加喷油时间,从而使混合气的空燃比始终保持在理论空燃比附近。这就是所谓的发动机闭环控制。
氧传感器是实现这一闭环控制必不可少的重要部件,它对发动机排放控制起着不可或缺的作用。现代电喷发动机一般装有前后两只氧传感器,三元催化转化器效率监测,必须使用位于三元催化转化器后方的第二个氧传感器。当三元催化转化器工作正常时,位于三元催化器前方的氧传感器的变动次数应高于后方的氧传感器,监测器比较前/后氧传感器的变动次数来判定三元催化转化器老化与否。

氧传感器的常见故障
氧传感器一旦出现故障,汽车电控单元就不能接收空燃比反馈信号,因而不能对空燃比进行反馈控制,会使发动机油耗和排气污染增加,发动机出现怠速不稳、缺火、喘振等故障现象。
1、氧传感器中毒
氧传感器中毒是经常出现并且较难防治的一种故障,氧传感器顶尖部位的正常颜色为淡灰色,当顶尖部位的颜色为白色则是硅中毒,颜色为棕色则是铅中毒。
随着环保要求的日益提高,我国已全面禁止使用含铅汽油,这也避免了氧传感器铅中毒的问题。
2、积碳
积碳的氧传感器顶部是碳黑色的。积碳粘附在氧传感器表面,让对氧敏感材料不能与排气充分接触,积碳少的情况下,可能出现输出信号失准,积碳过多的情况下,氧传感器会完全失效。
3、氧传感器陶瓷碎裂
氧化锆氧传感器的陶瓷硬并且脆,在安装或维修过程中要避免用较硬的工具敲击或者是用强烈气流吹洗,这样都有可能会使陶瓷碎裂,所以要特别注意。
4、加热器电阻丝烧断
加热器电阻丝是给氧传感器进行加热,让其可以提前进入工作状态,如果加热器电阻丝烧蚀,就很难使传感器达到正常的工作温度而失去作用。
5、氧传感器内部线路断脱
氧传感器内部线路有很多是由线束和端子连接不良造成的,故障还可能是由于其它电系统干涉和机械或化学损坏所造成的,有时会因为检修或其它原因导致其线路断路或脱落。
氧传感器的检测
1、氧传感器加热器电阻的检测
将点火开关置于“OFF”,拔下氧传感器的导线连接器,用万用表欧姆挡测量氧传感器接线端中加热器端子与搭铁端子间的电阻(具体端子请查阅相关车型的维修手册),其电阻值应符合标准,一般为4~40Ω(具体数值参见具体车型说明书)。如不符合标准,应更换氧传感器。测量后,重新连接好氧传感器线束,以便作进一步的检测。

2、氧传感器反馈电压的检测
测量氧传感器反馈电压时,应先拔下氧传感器线束连接器插头,使用汽车电路测试跨接线进行测量,在发动机运转时从引出线上测量反馈电压。在对氧传感器的反馈电压进行检测时,最好使用指针型的电压表,以便直观地反映出反馈电压的变化情况。发动机氧传感器反馈电压检测的具体步骤:
(1)、将发动机运转至正常工作温度。
(2)、把电压表的负表笔连接搭铁端或负极,正表笔接氧传感器线束插头上引出的测试线。
(3)、让发动机以2500r/min左右的转速保持运转,同时检查电压表指针能否在0-1V之间来回摆动,记下10s内电压表指针摆动次数。在正常情况下,随着反馈控制的进行,氧传感器的反馈电压将在0.4V上下不断变化,10s内反馈电压的变化次数应不少于8次。如果使用数字万用表,则记录下变化的次数。
(4)、若电压表指针在10s内的摆动次数等于或多于8次,则说明氧传感器及反馈控制系统工作正常;电压表指针若在10s内的摆动次数少于8次,则说明氧传感器或反馈控制系统工作不正常,可能是氧传感器表面有积碳而使灵敏度降低,此时应让发动机以2500r/min的转速运转约2min,以清除氧传感器表面的积碳;若电压表指针变化依旧缓慢,则为氧传感器损坏或ECU反馈控制电路有故障。
氧传感器故障还可以通过观察氧传感器顶尖部位的颜色进行判断:
1、淡灰色顶尖:这是氧传感器的正常颜色;
2、白色顶尖:由硅污染造成的,此时必须更换氧传感器;
3、棕色顶尖:由铅污染造成的,如果严重,也必须更换氧传感器;
4、黑色顶尖:由积碳造成的,在排除发动机积碳故障后,一般可以自动清除氧传感器上的积碳。
氧传感器的应用及主要品牌
汽车氧传感器最早是由Bosch公司于1976年发明的,该产品一经问世就得到社会的广泛关注和认同,一些大的汽车零部件配套企业也纷纷开发自己的氧传感器,如通用、本田、丰田、日立、现代、大宇等汽车整车企业都有其专门配套的氧传感器。后来,逐步形成了现在的几大氧传感器生产企业并存的格局。
现在,生产汽车氧传感器的主要有Bosch、Delphi、Denso、NTK、Kefico等,以及其在各地的一些合资公司和子公司。其中Bosch公司为最大的氧传感器生产企业。另外,国外一些陶瓷企业,依靠其强大的陶瓷开发能力,生产氧传感器敏感元件和陶瓷加热器,如日本京瓷。
世界知名的汽车氧传感器品牌介绍
Bosch公司

博世公司于1976年研制出了世界上第一只汽车氧传感器,1982年又率先开发了加热型汽车氧传感器,能使汽车冷启动后30s内进入完全工作状态,1994年又开发出平面陶瓷结构氧传感器,将反应时间缩短到10s。现在其每年的氧传感器产量已超过3500万只,世界上许多中高档车大都采用了博世氧传感器。
Delphi公司

德尔福氧传感器应用非常广泛,除了在美国本部生产氧传感器外,其与韩国大宇合作的KDAC公司、中国的德尔福万源发动机管理系统有限公司、德尔福汽车系统国际公司、德尔福汽车系统技术开发有限公司等众多公司也都提供氧传感器,特别是在中国,几乎所有的汽车生产企业都有用到德尔福或其在华公司提供的氧传感器。
Denso公司

Denso公司生产氧传感器的时间也比较早,其产品除为丰田汽车配套外,还供应英国捷豹、路虎、日本铃木和我国的一汽、上海通用等汽车公司。电装中国的氧传感器生产企业主要集中在天津电装电子有限公司,产品主要供应长安铃木和四川丰田。
NTK/NGK公司

NGK公司从1982开始生产汽车氧传感器,该公司具有从敏感元件到传感器成品的全套生产技术。产品主要在日本本土生产,主要供应美国、欧洲和亚洲地区,现在汽车氧传感器已成为该公司主产品之一,应用非常广泛。
Kefico公司

Kefico公司是韩国现代汽车集团的子公司, 1993年开始生产氧传感器,其产品主要为现代汽车及其合资公司配套。
UAES公司

UAES(联合汽车电子有限公司)是由Bosch公司与上海汽车集团股份有限公司、无锡威孚高科技股份有限公司和西安昆仑工业(集团)公司等8家国内大型企业联合投资,专业生产和经营车用电子产品。氧传感器是其主要产品之一,产品主要供应上海通用、北汽、浙江吉利、安徽奇瑞、保定长城等汽车制造企业。
氧气传感器在医疗领域的应用
便携式呼吸机上使用的氧气含量检测设备

便携式呼吸机,是一种用于急救的医疗设备,在这种设备工作的时候,往往需要注意氧气浓度的变化与气体气压的变化,否则比较容易对正在抢救的患者的身体健康构成一定的威胁,所以在大多数的便携式呼吸机上面就需要安装一种测量氧气浓度的设备,这就是氧气传感器。
国外新出现的高压氧气疗法

目前,随着医疗技术的提高,在国外已经出现了一种利用氧气质量病人疾病的方式,它利用将压缩的氧气(气压高于普通大气压值)作用在病变处进行质量,这种质量方式对于热烧伤、 视网膜动脉硬化、一氧化碳中毒、脑外伤、慢性疲劳、免疫功能紊乱以及气性坏疽等病症有着很好的了解,这也会是氧气传感器在医疗行业的最新应用之一。
另外,氧传感器还广泛用于石油、化工、煤炭、冶金、造纸、消防、市政、气体排放监测等行业。
在我国,氧传感器方面得到了国家政策的大力支持,进展比较快,但目前绝大多数氧传感还限于工业氧检测和水融氧检测方面,在汽车氧感器方面很少。近年来,国内许多科研院所也开始汽车用氧传感器的研究开发,如西安交大、北科大、北京航空航天大学、中国原子能科学研究院等,相信不久的将来,我们一定能我们生产的汽车上用上我们自己研发的汽车氧传感器。
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氧传感器控制原理:氧传感器工作原理及故障检测

我们知道三元催化器是汽车排气系统中重要的净化装置,它可以同时将废弃中三种主要的有害物质转化为无害物质,而我们今天要介绍的氧传感器也是电喷发动机控制系统中必不可少的部件。氧传感器的工作原理是什么,它如何进行故障检测的,下面皮卡中国小编将解答大家的疑问。
氧传感器的定义
氧传感器是电喷发动机控制系统中关键的传感部件,是控制汽车尾气排放、降低汽车对环境污染、提高汽车发动机燃油燃烧质量的关键零件。氧传感器均安装在发动机排气管上。
氧传感器工作原理
氧传感器的工作原理与电池相似,基本工作原理是:在一定条件下(高温和铂催化),利用氧化皓内外两侧的氧浓度差,产生电位差,且浓度差越大,电位差越大。大气中氧的含量21%,浓混合燃烧后的废气实际上不含氧,稀混合气燃烧后生成的废气或因缺火产生的废气中含有较多的氧,但仍比大气中的氧少的多。在高温及铂的催化下,带负电的氧离子吸附在氧化皓的内外表面上。当套管废气一侧的氧浓度低时,在电极之间产生一个高电压(0.6~1V),这个电压信号被送到ECU放大处理,ECU把高电压信号看作浓混合气,而把低电压信号看作稀混合气。根据氧传感器点电压信号。因此氧传感器的电子控制燃油计量的关键传感器。
氧传感器只有在高温时(端部达到300℃以上)起特征才能充分体现,才能输出电压。它约在800℃时,对混合气的变化反应最快,而在低温时这种特性会发生很大变化。氧传感器安装位置目前,汽车的氧传感器有两个,一个位于三元催化之前,用来检测未被催化剂催化前的氧浓度,另一个位于三元催化器之后,用来检测被催化剂催化后的氧浓度,通过这两次反馈,使喷油量更加适合当前工况。氧传感器作用氧传感器用来检测排气中氧的浓度,并向ECU发出反馈信号,再由ECU控制喷油器喷油量的增减,从而将混合气的空燃比控制在理论值附近。
ECU根据来自氧传感器的电动势差别判断空燃比的低或高,并相应地控制喷油持续的时间。但是,如氧传器有故障使输出的电动势不正常,(ECU)电脑就不能精确控制空燃比。所以氧传感器还能弥补由于机械及电喷系统其它件磨损而引起空燃比的误差。可以说是电喷系统中唯一有“智能”的传感器。传感器的作用是测定发动机燃烧后的排气中氧是否过剩的信息,即氧气含量,并把氧气含量转换成电压信号传递到发动机计算机,使发动机能够实现以过量空气因数为目标的闭环控制;确保三元催化转化器对排气中的碳氢化合物(HC)、一氧化碳(CO)和氮氧化合物(NOX)三种污染物都有最大的转化效率,最大程度地进行排放污染物的转化和净化。
氧传感器分类
目前,市场中传感器的类型有很多种,根据应用需要的不同可以分为不同类型。
1、环境温度电化学传感器
环境温度电化学传感器是一种电流传感器。常见是电化学传感器是比较小的,局部密封,圆柱形的1-1/4英寸直径,高0.75英寸左右,传感器包含两个不同的电极,浸泡在电解质溶液中,常规的电解质溶液是KOH。原文地址:
2、顺磁性传感器
动态磁场和哑铃型的设计是种传感器的主要特点。与其它一些气体,如氮气,氦气,氩气相比,氧气具有很高的磁场敏感性,并且会表现出顺磁性的特点。
3、极谱氧传感器
极谱氧传感器,阳极(典型的为银)和阴极(典型的为金) 浸没在氯化钾电解质溶液中。 电极与样品之间通过一个半透膜分离,这也是氧气扩散进入传感器的机制。
4、氧化锆氧气传感器
此种传感器偶尔地被称为“高温”电化学传感器,这是根据能斯脱原则。氧化锆传感器使用固体电解质,含有氧化锆和氧化钇成份。 氧化锆探针在反面的边上镀有充当传感器电极的铂金。 如果要使用氧化锆传感器,必须加热它到大约650摄氏度。 在这个温度,根据分子的主要成分,锆晶形成多孔,允许氧气离子的运动从氧气的更高的浓度的到一更低一个,根据氧气分压。
另外其他类型的氧测量技术正在发展,在某些情况下被用于特定应用。他们包括,发光两极化,光电化学传感器,激光气体传感器,等等。这些新的技术正在进一步发展和改善,他们可能会成为目前正在使用的几种主要氧传感器的替代方法。氧传感器应用氧传感器广泛用于石油、化工、煤炭、冶金、造纸、消防、市政、医药、汽车、气体排放监测等行业。
氧传感器常见故障1、氧传感器中毒
修理时要正确选用和安装橡胶垫圈,不要在传感器上涂敷制造厂规定使用以外的溶剂和防粘剂等。
2、积碳
将沉积物清除,就会恢复正常工作。
3、氧传感器陶瓷碎裂
氧传感器的陶瓷硬而脆,用硬物敲击或用强烈气流吹洗,都可能使其碎裂而失效。因此,处理时要特别小心,发现问题及时更换。
4、加热器电阻丝烧断
对于加热型氧传感器,如果加热器电阻丝烧蚀,就很难使传感器达到正常的工作。
5、氧传感器内部线路断脱6、氧传感器外观颜色
检查从排气管上拆下氧传感器,检查传感器外壳上的通气孔有无堵塞,陶瓷芯有无破损。如有破损,则应更换氧传感器。
氧传感器故障诊断1、检测氧传感器加热器的电阻
用欧姆表测量氧传感器插座端子(加热电阻)之间的电阻,加热电阻引出来的相邻两根线的颜色相同,很好区别。冷态电阻约4欧。如果检测为断路或电阻不在正常的范围之内,则需更换氧传感器;如果电阻值正常,则进行下一步故障检修。
2、检测氧传感器加热器电源电压
接通点火开关,测量加热电阻端对应的氧传感器插头(线束侧)端子之间的电压,应为蓄电池电压。如果电压低或无,则检修氧传感器插头至喷射继电器、搭铁的线路。
3、检测氧传感器电阻加热器对地绝缘性
用欧姆表测量氧传感器电阻加热器与外壳之间的电阻,应为 ∞。如果通路,更换氧传感器,如果不通路,则进行下一步检修。
4、检查氧传感器的信号电压
①在关闭点火开关的情况下,断开氧传感器上的4芯连接器;
②将蓄电池的12V电源引到氧传感器的电阻加热端,这个方法需要做一对带线接头,即测试工装。接好后起动发动机,2min后测量信号输出端的电压。
如何清洗氧传感器
1、拆下氧传感器
2、用5-10%的三氯化铁溶液加过量的盐酸,这个比例要视传感器头子表面的情况而定。
3、将氧传感器放到溶液里浸泡,10-15分钟后取出。
4、用水冲净,不仅周围的四个孔要通畅,从底部观察,洗净后里面的载体呈白色。
5、用水冲净后,装上传感器
清洗氧传感器注意事项
1、氧传感器的载体和传感元件比较小气,所以小编只推荐用三氯化铁和盐酸溶液清洗,这种方法简单易行而且安全,并且已经验证了其可行性。至于其它化学药品能不能使用,目前暂不清楚。
2、用这种方法清洗氧传感器需要一定的DIY能力和判断能力,建议:如果没有一定的把握的车友慎重!如果掌握不好极易使氧传感器永久性的损坏。
结语:据一项调查显示,汽车在使用含铅汽油500公里左右,氧传感器在一定程度上的会遭到污染和损坏,车主应及时清洗和更换氧传感器,以确保氧传感器和三元催化器维持正常的工作状态,最大程度地对排放污染物的进行转化和净化。
拓展内容:
距离传感器
称重传感器
压力传感器

氧传感器控制原理:氧传感器开环控制与闭环控制的工作原理

发动机电喷系统的闭环控制是一个实时的氧传感器、计算机和燃油量控制装置三者之间闭合的三角关系。氧传感器“告诉”计算机混合气的空燃比情况,计算机发出命令给燃油量控制装置,向理论值的方向 调整空燃比(14.7:1)。这一调整经常会超过一点理论值,氧传感器察觉出来,并报告计算机,计算机再发出命令调回到14.7:1。因为每一个调整的循环都很快,所以空燃比不会偏离14.7:1,一旦运行,这种闭环调整就连续不断。采用闭环控制的电喷发动机,由于能使发动机始终在较理想的工况下运行(空燃比偏离理论值不会太多),从而能保证汽车不仅具有较好的动力性能,还能省油。
闭环控制,从输出量变化取出控制信号作为比较量反馈给输入端控制输入量,一般这个取出量和输入量相位相反,所以叫负反馈控制,自动控制通常是闭环控制。比如家用空调温度的控制闭环控制]
闭环控制是控制论的一个基本概念。指作为被控的输出以一定方式返回到作为控制的输入端,并对输入端施加控制影响的一种控制关系。在控制论中,闭环通常指输出端通过“旁链”方式回馈到输入,所谓闭环控制。输出端回馈到输入端并参与对输出端再控制,这才是闭环控制的目的,这种目的是通过反馈来实现的。正反馈和负反馈是闭环控制常见的两种基本形式。其中负反馈和正反馈从达于目的的角度讲具有相同的意义。从反馈实现的具体方式来看,正反馈和负反馈属于代数或者算术意义上的“加减”反馈方式,即输出量回馈到输入端后,与输入量进行加减的统一性整合后,作为新的控制输出,去进一步控制输出量。实际上,输出量对输入量的回馈远不止这些方式。这表现为:运算上,不止于加减运算,还包括更广域的数学运算;回馈方式上,输出量对输入量的回馈,也不一定采取与输入量进行综合运算形成统一的控制输出,输出量可以通过控制链直接施控于输入量等等。
闭环控制在各种控制实例中有具体的表现方式,比如上面举的汽车发动机燃烧控制。
如果系统的输出端与输入端之间不存在反馈,也就是控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响,这样的系统称开环。控制系统中,将输出量通过适当的检测装置返回到输入端并与输入量进行比较的过程,就是反馈。系统的控制输入不受输出影响的控制系统。在开环控制系统中,不存在由输出端到输入端的反馈通路(见反馈控制系统)。因此,开环控制系统又称为无反馈控制系统。开环控制系统由控制器与被控对象组成。控制器通常具有功率放大的功能。同闭环控制系统相比,开环控制系统的结构要简单得多,同时也比较经济。
开环控制系统:不将控制的结果反馈回来影响当前控制的系统举例:打开灯的开关——按下开关后的一瞬间,控制活动已经结束,灯是否亮起以对按开关的这个活动没有影响;投篮——篮球出手后就无法再继续对其控制,无论球进与否,球出手的一瞬间控制活动即结束。
闭环控制系统:可以将控制的结果反馈回来与希望值比较,并根据它们的误差调整控制作用的系统举例:调节水龙头——首先在头脑中对水流有一个期望的流量,水龙头打开后由眼睛观察现有的流量大小与期望值进行比较,并不断的用手进行调节形成一个反馈闭环控制;骑自行车——同理不断的修正行进的方向与速度形成闭环控制开环闭环的区别:1、有无反馈;2、是否对当前控制起作用。开环控制一般是在瞬间就完成的控制活动,闭环控制一定会持续一定的时间,可以借此判断,投篮第一次投篮投近了第二次投的时候用力一些,这也是一种反馈但不会对第一次产生影响了,所以是开环控制。

1、氧传感器:当氧传感器故障时,ECU无法获取这些信息,就不知道喷射的汽油量是否正确,而不合适的油气空燃比会导致发动机功率降低,增加排放污染;
2、轮速传感器:它主要是收集汽车的转速来判断汽车有没有打滑的征兆,所以,就有一一个专门收集汽车轮速的传感器来完成这项工作,一般安装在每个车轮的轮毂上,而一旦传感器损坏,ABS会失效;
3、水温传感器:当水温传感器故障后,往往冷车启动时显示的还是热车时的温度信号,ECU得不到正确的信号,只能供给发动机较稀薄的混合气,所以发动机冷车不易启动,且还会伴随怠速运转不稳定,加速动力不足的问题;
4、电子油门踏板位置传感器:当传感器失效后,ECU无法测得油门位置信号,无法获得油门门踏板的正确位置,所以会出现发动机加速无力的现象,甚至出现发动机不能加速的情况;
5、进气压力传感器:进气压力传感器顾名思义就是随着发动机不同的转速负荷,感应一系列的电阻和压力变化,转换成电压信号,供ECU修正喷油量和点火正时角度。一般安装在节气门边上,假如故障了会引起点火困难、怠速不稳、加速无力等问题。

发动机电喷系统的闭环控制是一个实时的氧传感器、计算机和燃油量控制装置三者之间闭合的三角关系。氧传感器“告诉”计算机混合气的空燃比情况,计算机发出命令给燃油量控制装置,向理论值的方向 调整空燃比(14.7:1)。这一调整经常会超过一点理论值,氧传感器察觉出来,并报告计算机,计算机再发出命令调回到14.7:1。因为每一个调整的循环都很快,所以空燃比不会偏离14.7:1,一旦运行,这种闭环调整就连续不断。采用闭环控制的电喷发动机,由于能使发动机始终在较理想的工况下运行(空燃比偏离理论值不会太多),从而能保证汽车不仅具有较好的动力性能,还能省油。
闭环控制,从输出量变化取出控制信号作为比较量反馈给输入端控制输入量,一般这个取出量和输入量相位相反,所以叫负反馈控制,自动控制通常是闭环控制。比如家用空调温度的控制闭环控制]
闭环控制是控制论的一个基本概念。指作为被控的输出以一定方式返回到作为控制的输入端,并对输入端施加控制影响的一种控制关系。在控制论中,闭环通常指输出端通过“旁链”方式回馈到输入,所谓闭环控制。输出端回馈到输入端并参与对输出端再控制,这才是闭环控制的目的,这种目的是通过反馈来实现的。正反馈和负反馈是闭环控制常见的两种基本形式。其中负反馈和正反馈从达于目的的角度讲具有相同的意义。从反馈实现的具体方式来看,正反馈和负反馈属于代数或者算术意义上的“加减”反馈方式,即输出量回馈到输入端后,与输入量进行加减的统一性整合后,作为新的控制输出,去进一步控制输出量。实际上,输出量对输入量的回馈远不止这些方式。这表现为:运算上,不止于加减运算,还包括更广域的数学运算;回馈方式上,输出量对输入量的回馈,也不一定采取与输入量进行综合运算形成统一的控制输出,输出量可以通过控制链直接施控于输入量等等。
闭环控制在各种控制实例中有具体的表现方式,比如上面举的汽车发动机燃烧控制。
如果系统的输出端与输入端之间不存在反馈,也就是控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响,这样的系统称开环。控制系统中,将输出量通过适当的检测装置返回到输入端并与输入量进行比较的过程,就是反馈。系统的控制输入不受输出影响的控制系统。在开环控制系统中,不存在由输出端到输入端的反馈通路(见反馈控制系统)。因此,开环控制系统又称为无反馈控制系统。开环控制系统由控制器与被控对象组成。控制器通常具有功率放大的功能。同闭环控制系统相比,开环控制系统的结构要简单得多,同时也比较经济。
开环控制系统:不将控制的结果反馈回来影响当前控制的系统举例:打开灯的开关——按下开关后的一瞬间,控制活动已经结束,灯是否亮起以对按开关的这个活动没有影响;投篮——篮球出手后就无法再继续对其控制,无论球进与否,球出手的一瞬间控制活动即结束。
闭环控制系统:可以将控制的结果反馈回来与希望值比较,并根据它们的误差调整控制作用的系统举例:调节水龙头——首先在头脑中对水流有一个期望的流量,水龙头打开后由眼睛观察现有的流量大小与期望值进行比较,并不断的用手进行调节形成一个反馈闭环控制;骑自行车——同理不断的修正行进的方向与速度形成闭环控制开环闭环的区别:1、有无反馈;2、是否对当前控制起作用。开环控制一般是在瞬间就完成的控制活动,闭环控制一定会持续一定的时间,可以借此判断,投篮第一次投篮投近了第二次投的时候用力一些,这也是一种反馈但不会对第一次产生影响了,所以是开环控制。
氧传感器控制原理:一文读懂氧传感器(氧传感器工作原理结构分类与主要厂商分析)  第3张

氧传感器控制原理:谈谈BMW的氧传感器原理及案例分析(一)

氧传感器大家都知道它就是检测废气中的氧含量,从而电脑再根据氧的多少来控制喷油脉宽。

本次讲解燃油喷射和混合气调教控制原理:

?通过以上图文了解到,电脑DME是由多少气来决定喷多少油,那么进多少气就是目标值,DME会根据空气质量,进气压力,节气门位置,转速,油轨压力等综合分析出一个目标值,这个目标值讲是DME控制喷油嘴喷多少燃油的主要依据,但还不是唯一,还需要结合一个调教值,因为部件在工作过程中存在公差和老化,氧传感器会根据对废气的监测,反馈出相应的气缸工作状态,DME会分析出一个调教值用于调节补偿这些所谓的公差和老化。所以说DME要决定喷多少燃油,必须目标值+调教值

那么喷射出来的燃油在气缸燃烧,燃烧做功后废气的氧含量被前氧传感器监测后反馈给DME,随后废气经过三元催化器,被催化及储氧,然后经过后氧传感器,后氧传感器再一次监测被催化储氧后的废气的氧含量,反馈给DME,就这样,形成了一个闭环控制。

上面说了混合气调教值,那么什么是调教值?

2.11.6.1氧传感器调校值:

空燃比调校(混合气调校)用于补偿影响油气混合气的部件公差和老化情况。诸如过剩空气和燃油压力等因素同样会影响空燃比调校(部分补偿)。由于这些原因,无法将准确的空燃比调节极限定义成故障原因。

混合气乘积式调校作用于整个特性线重要的因素例如有燃油压力。利用服务功能“调校值复位” 可以将调校值以及装备系列复位到交货状态。然后必须重新学习调校值。为了学习混合气调校值,产须在怠速和部分负荷之间运行较长时间。

那么加法调教和乘法调教,是什么呢?

加法调教,在低速或怠速工况调节

乘法调教,在部分负荷状态下调节

两者的调节范围均为-+30%,负的代表浓混合气,正的代表稀混合气。

而说到调教值,我们想到部件公差和老化,通过废气的氧含量反映出来,必然影响混合气的制备,即影响到混合气的浓稀,而说到浓稀问题,那么什么是空燃比呢?

通过以上信息了解,我想关于混合气调教,空燃比控制及闭环控制逻辑大家应该有清晰的认识和了解!

本次讲解先从宝马后氧传感器说明:

宝马的后氧传感器监测被催化储氧后的废气的氧含量,它的主要作用是监测三元催化的好坏,同时,它也会把废气的浓稀反馈给发动机电脑DME,DME也会参考该数据进行调节,当然混合气调教最主要还是靠前氧传感器。

那么,它是怎么监测氧含量的,怎么确定是浓还是稀的,接下来,讲解它的工作原理。宝马的后氧传感器,是跃阶型氧传感器,通过电路图我们不难发现,它是4线的氧传感器。

图上XPin1和Pin2是氧传感器的加热丝控制线,控制加热丝工作,那么为什么要氧传感器为什么要加热呢?

加热氧传感器,可以让氧传感器更快进入工作状态,因为氧传感器的氧化锆需要加热,才能电离废气中的氧分子和进入氧传感器的大气氧分子,电离成氧离子,才能和大气的氧离子对比,形成电压差,从而判断混合气的浓稀。

而电脑DME对氧传感器加热丝的控制是占空比信号,占空比通电时间的长短加热的强度,一般后氧传感器达到工作温度是350摄氏度左右。

那么后氧传感器是怎么让DME知道现在是浓混合气还是稀混合气呢?请看下面原理图

通过上图1我们知道,后氧传感器是通过尾气腔和大气腔的氧离子进行对比,形成电压差,从而告诉电脑是浓还是稀还是正常。

而尾气是通过后氧传感器头部的几个小孔进入,而大气是怎么进入呢,是通过插头线束进入,所以要保护插头

?那么混合气稀是什么情况?

在极稀的状态,假如燃烧后的尾气O2还有7个,而大气也有6个O2,那么上图2和3的电压差就几乎是没有,电压是0.1V,极端稀,对于大气时就会等于0,这种情况也会有。
电压值取决与废气中的O2含量,O2越多,实测的电压差就小,电压值就低。
那么混合气浓是什么情况?
如果混合气非常浓,排气管的O2非常少,比如只有一个,而大气有7个,那上图2和3的电压差是0.9V左右,那么在极端浓的情况下,可能是1V。
再高就没有了

那么我们可以现在做下总结:

混合气稀时电压是0.1V
混合气浓时电压是0.9V
DME通过跃阶型后氧传感器可以知道混合气是浓还是稀,但不能知道混合气多浓还是多稀。

那么混合气在正常的情况下,后氧传感器的电压是怎样的呢?

通过上图,在理论空燃比的情况下,假如燃烧完全后空气剩下3个O2,大气有7个O2,后氧传感器的电压0.45V,正好在中间。

那么问题来了,我们找了一台好的正常宝马车,在热车状态,空燃比是1的情况下,测量电压和用ISTA读取出来的电压都是0.75V左右,我们上面又说是0.45V呢?这个时候你可能忽略一个重要的东西,三元催化。

那又是为什么会这样呢?

三元催化具有储氧能力,假如在理论空燃比下尾气有3个O2,那么由于三元催化器储氧,兜入一个O2,尾气剩下2个O2,假如大气有7个O2,此时电压就变成0.75V左右了。

所以说后氧传感器生产出来理论空燃比是0.45V,但是由于装在三元催化后面,就会变成理论空燃比是0.75V了。你明白了吗?

关于后氧传感器的工作原理就先聊到这,那么我们如何判断氧传感器的好坏,我们下次聊。

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