发布日期:2022-10-09 点击率:24
原标题:一篇文章看懂氧传感器结构原理
作用
氧传感器的作用即用来调整空燃比,在温度达到约350℃以上时,氧传感器开始工作。在使用三元催化器以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(理论空燃比14.7),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ECM(行车电脑)发出反馈信号,再由ECM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。
原理
氧传感器的核心元件是传感元,它是一种多孔介质,常见的为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, 即产生电势差。
目前燃油车会配备两个氧传感器,前氧传感器位于三元催化器之前,后氧传感器位于三元催化器之后。
前氧:达到起燃温度后,反馈调节,闭环控制空燃比
后氧:1.监测三元催化器的转化率(通过与前氧数据对比)
2.对空燃比进行修正补偿
通过以上可以看出如果前氧出现故障,会导致混合气无法修正,造成油耗异常,后氧故障,则无法判断三元催化器是否正常。所以如果氧传感器出现故障要及时更换。
氧传感器一般并没有固定的更换周期,不过最好还是对达到10万公里以上的车对氧传感器进行一次更换,更换时要记得更换前氧和后氧。氧传感器的价格一般在150-400块之间。
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我们今天所聊到的氧传感器,就是电喷发动机控制系统中关键的反馈传感器。其次它还分为前氧传感器和后氧传感器,以三元催化为界,三元催化前的是前氧传感器,三元催化后的则是后氧传感器。那么,到底前后氧传感器的作用分别是什么呢,下面我们就为大家解答一下吧。
首先说一下前氧传感器,它的作用就是为了检测发动机废气中氧气浓度,然后再将获取到的信息以电信号的形式传输到ECU,而ECU会根据得到的氧气浓度信息,来对空燃比进行反馈控制。至于后氧传感器,主要是用来检测经三元催化净化后的废气氧浓度,如果前氧传感器与后氧传感器所获取到的氧浓度数据相同,那么就说明三元催化已经失效了。
氧传感器工作原理
氧传感器的工作原理,其实跟我们平常看到的电池是大同小异的。里面的氧化锆元素就类似于电解液的作用,在一定条件下(高温和铂催化),利用该元素内外两侧的氧浓度差,从而形成了氧浓度差电池(产生电位差)。那么,如果锆管内外两侧浓度差越大的话,那么电位差就会随之增大。相反而言,如果浓度差较小的话,产生的电位差自然是比较小的。
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; ; ; ; ;当有电压加在固体电解质ZrO2;上时,O2;会在内电极(阴极)上得到电子形成O2-,O2-通过ZrO2;的传递作用,在外电极(阳极)上放电,O2-又变成O2,这样氧就通过固体电解质被从电极的阴极泵到阳极,通常称此电池为泵氧电池,外加电压为泵电压,产生电流为泵电流。泵氧过程中,外加泵电压的增加所导致的泵电流的增加会逐渐减小,最后出现泵电流在一定的电压范围内不变或变化很小的现象,电流达到饱和,这个电流被称为极限电流。
下面是本田4线A/F传感器是极限电流式工作原理,请供参考:
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;宽带氧传感器(带参考电压的)
溶解氧的基本概念:溶解氧(DO)是指溶解于水中的氧的含量,它以每升水中氧气的毫克数表示,溶解氧以分子状态存在于水中。水中溶解氧量是水质重要指标之一,也是水体净化的重要因素之一。
水中溶解氧的含量与大气压力、水温及含盐量等因素有关。没有受到耗氧物质(一般为有机物)污染的水体,溶解氧呈饱和状态,如清洁地表水溶解氧接近饱和。在水体中有机物含量较多时,其耗氧速度超过氧的补给速度,则水中溶解氧将不断减少,甚至可接近于零,从而使有机物在缺氧条件下分解,出现腐败发酵现象,使水质严重恶化。因此,在对水体的质量评价中,把溶解氧作为水质污染程度的一项指标。
需要测定溶解氧的场所
1、污水处理
2、河流湖泊环境监测
3、水产养殖
目前市场上溶解氧传感器的检测原理种类:
溶解氧传感器常用的膜电极有两类:极谱型(Polarography)和原电池型(Galvanic Cell)。
极谱型(Polarography):电极中,有黄金环或铂金环作阴极,银-氯化银(或汞-氯化亚汞)作阳极。电解液为氯化钾溶液。阴极外表面覆盖一层透氧薄膜。薄膜可采用聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、硅橡胶等透气材料。阴阳两电极之间外加0.5~1.5V的极化电压,当溶解氧透过薄膜达到黄金阴极表面,在电极上发生如下反应:
阴极被还原:O2+2H2O+4e→4OHˉ
阳极被氧化:4Clˉ+4Ag-4e→4AgCl
只要测得扩散电流,既可以测得溶解氧的溶度,为了消除温度、盐度、气压等因素的影响,均采用相关技术进行补偿。
原电池型(Galvanic Cell):当外界氧分子透过薄膜进入电极内,会产生如下反应。
银阴极被还原:O2+2H2O+4e→4OHˉ
铅阳极被氧化:2Pb+4KOH+4OHˉ→2KHPbO2+2H2O
氧在银阴极上被还原为氢氧根离子,并同时向外电路获得电子;铅阳极被氢氧化钾溶液腐蚀,生成铅酸氢钾,同时向外电路输出电子。接通外电路后,便有信号电流通过,其值与溶氧溶度成正比。
目前还有一种光学溶解氧传感器:荧光法溶解氧传感器
荧光法溶解氧传感器是基于物理学中特定物质对活性荧光的猝熄原理。来自一个发光二极管(LED)发出的蓝光照射在荧光帽内表面的荧光物质上,内表面的荧光物质受到激发,发出红光,通过检测红光与蓝光之间的相位差,并与内部标定值比对,从而计算出氧分子的浓度,经过温度和气压自动补偿输出最终值。
产品的主要特点是无膜,无需电解液,不会极化;无需消耗氧,不受流速影响;内置温度传感器,自动温度补偿;不受硫化物等化学物质干扰;年漂移小, 反应快速,测量更精准。
针对原电池原理的溶解氧传感器,推荐一款具有代表性的传感器KDS-25B:
溶解氧传感器 - KDS-25B是一款独特的原电池式传感器,是工采网从国外进口,是专门为水质控制而开发的。这款传感器最显著的特点就是,使用寿命长,不受CO 2 影响。
产品外形尺寸图如下:
KDS-25传感器内置水温测温仪,可根据日本蓄电池有限公司生产的溶解氧监测仪DOM系列温度修正溶解氧含量的变化。因此,可以方便地自动测定溶解氧含量,并对温度进行校正。由于DOM系列溶解氧监测仪具有校正海水中含盐量的功能,可以在传感器的工作时设置该功能。
由于膜对氧的渗透速率一般随温度的升高而增大,因此传感器的电极反应得到了很大的促进,从而加快了使用寿命的消耗。传感器工作温度越高,其使用寿命越短。虽然这适用于GS溶解氧传感器,但是由于GS传感器的预期使用寿命很长,因此不必像常规那样关心GS传感器的工作温度。
GS溶解氧传感器的特点如下:
(1),预期寿命很长(2-3年)。
(2),测量范围宽至0.2~80 ppm。
(3),压力电阻高达1kg/cmg,传感器可用于10米水深
(4),气体的选择性很高,传感器几乎不受影响。
传感器具体规格以及相关曲线:
下图所示为典型的溶解氧灵敏度特性曲线,均在标准试验条件下(参见背面)测出。
横坐标表示水中溶解氧的浓度(ppm)
纵坐标表示传感器输出电压(mV)
下图所示为受温度影响的典型特性曲线。
纵坐标表示传感器输出电压(mV)
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