氧传感器与空燃比传感器

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1、氧传感器和空燃比传感器氧传感器和空燃比传感器都安装在发动机的排气管上，与排气管中的废气接触，用来检测排气中氧气分子的浓度，并将其转换成电压信号。ECM根据这一信号对喷油量进行调整，以实现对可燃混合气浓度的精确控制，改善发动机的燃烧过程，达到即降低排放污染，又减少燃油消耗的目的。只能在理论空燃比附近工作的传感器称为氧传感器，可以在整个稀薄燃烧区范围内工作的传感器称为空燃比传感器。1、氧传感器的结构与工作原理氧传感器可以安装在发动机的排气管上（见图2.56），位于三元催化转化器的前面或后面。安装在三元催化转化器前面的氧传感器的作用是通过检测废气中氧分子的浓度，让E

2、CM获得可燃混合气浓度的反馈信号，据此对喷油量的控制进行修正，使混合气的空燃比更接近于理论空燃比。图2.56氧传感器的安装位置1—氧传感器（左前）2—进气管3—氧传感器（右前）4—三元催化转化器5—氧传感器（后）6—排气管7—预热式三元催化转换器氧传感器通常和安装在排气管中段的三元催化反应器一同使用，以保证混合气的空燃比处于接近理论空燃比的一个窄小范围内，从而使三元催化反应器能充分发挥其净化作用。安装在三元催化转化器后面的氧传感器则用于监测三元催化转化器的工作效率，以保证其能正常发挥作用。氧化锆氧传感器内有一个由氧化锆陶瓷体制成的一端封闭不透气的管状体（简称锆

3、管，见图2.57）。锆管的内外表面各自覆盖着一层透气的多孔性薄铂层，作为电极。锆管内表面电极与空气相通，外表面则与废气接触。氧化锆型氧传感器图2.57氧传感器的结构1—保护罩2—接线端子3—外壳（接地）4—空气侧铂电极5—氧化锆陶瓷体（锆管）6—排气侧铂电极7—加热器8—陶瓷涂层锆管外部套有一个带长缝槽的耐热金属套管，对锆管起保护作用。在外电极表面还有一层多孔陶瓷涂层，这样既可以防止废气烧蚀电极，又可保证废气渗进保护层，和电极接触。发动机运转时，锆管两侧存在氧浓度差，使锆管形成微电池，在锆管两个铂电极间产生一个微小的电压［见图2.58（a）］。当混合气的实际空

4、燃比小于理论空燃比，即发动机以较浓的混合气运转时，排气中缺氧，锆管中氧离子移动较快，并产生0.6～0.9V的电压；当混合气的实际空燃比大于理论空燃比，即发动机以较稀的混合气运转时，废气中有一定的氧分子，使锆管中氧离子的移动能力减弱，只产生0.1～0.3V的电压。氧传感器信号随混合气成分不同而变化的，并以理论空燃比为界产生突变［见图2.58（b）］。图2.58氧传感器工作原理图ECM根据氧传感器的信号电压的高低判定混合气的浓度。当信号电压大于0.45V时，ECM判定混合气过浓；相反，当信号电压低于0.45V时，ECM判定混合气过稀。ECM根据氧传感器传来的信号，

5、及时对混合气的浓度进行修正，使之尽可能接近14.7∶1的理论空燃比。因此氧传感器是ECM控制可燃混合气浓度的重要传感器。氧化锆的这种特性只有在较高温度时（600℃左右）才能充分体现出来，带加热器的氧传感器内有一个陶瓷加热元件（见图2.57），可在发动机起动后的20～30s内迅速将氧传感器加热至工作温度（见图2.59）。采用氧传感器的发动机必须使用无铅汽油。图2.59氧传感器的控制电路1—加热器2—氧传感器氧化钛型氧传感器相对于氧化锆型的氧传感器是以产生电压的讯号，氧化钛(T氧化钛型氧传感器iO2)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

6、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。假设计算机供给氧传感器5V的参考电压，当混合比浓时电阻低所得到电压较高(将近5V)，若混合比较稀时电阻高所得到的电压较低(将近0V)，因此由电阻的变化即可得知当时混合比的状况，不过近来的车型为了使氧化钛型氧传感器有着与氧化锆型相同的变化，即将参考电压改成1V，所以其电压即成了0~1V的范围内。另外由于高温下电阻容易产生变化，因此氧化钛型氧传感器会设一温

7、度补偿电路，以反应温度高低所产生误差。1、氧化钛式氧传感器2、1V电压端子3、ECU4、输出电压端子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。2、空燃比传感器的结构与工作原理空燃比传感器又叫宽带氧传感器（或宽范围氧传感器、线性氧传感器、稀混合比氧传感器等）。它能连续检测出稀薄燃烧区

8、的空燃比，可正常工作的空燃比范围大约为