氧传感器是汽车发动机非常重要的传感器之一,氧传感器工作的好与坏直接影响着发动机的使用寿命和动力输出。那汽车氧传感器的作用有哪些呢?工作原理是什么?有哪些分类呢?
汽车氧传感器概述
汽车氧传感器是电喷发动机控制系统中关键的反馈传感器,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。
汽车氧传感器的作用
汽车通常有两个氧传感器,前氧传感器和后氧传感器。前氧传感器一般安装在排气歧管上,后氧传感器安装在三元催化器后面。
前氧传感器的作用主要是反馈,简单说就是检测气缸混合气燃烧后产生的废气中的氧含量,一般氧含量高说明混合气稀,氧含量低说明混合气过浓,而前氧传感器根据氧含量的不同传递不同的电信号给ECU,这样ECU就可以根据这个信息来对混合气进行修正。
后氧传感器的作用主要是检查三元催化的净化效果,即检测净化后废气中的氧含量,并将它反馈给ECU,而电脑就会对比前氧给的数据,如果前氧和后氧给出的数据一样(一般前氧信号大于后氧),那么就可以判断三元催化失效,此时发动机的故障灯就会亮起,提醒车主检修三元催化。
汽车氧传感器的工作原理
氧传感器的工作原理与干电池相似,传感器中的氧化锆元素起类似电解液的作用。其基本工作原理是:在一定条件(高温和铂催化)下,利用氧化锆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,发动机ECU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。
氧传感器通过监测排气中氧离子的含量获得混合气的空燃比信号,并将空燃比信号转变为电信号输入发动机ECU。ECU根据氧传感器信号对喷油时间进行修正,实现空燃比反馈控制(闭环控制),使发动机得到最佳浓度的混合气,从而达到降低有害气体的排放量和节约燃油的目的。
汽车氧传感器的分类
1、按材料划分:氧化钛式,氧化锆式a.氧化钛式氧传感器是利用二氧化钛材料的电阻值随排气中氧含量的变化而变化的特性制成的,故又称电阻型氧传感器b.氧化锆式氧传感器的基本元件是氧化锆陶瓷管(固体电解质),亦称锆管按照氧传感器后面线的数量划分,可以分为:2线、3线、4线、5线、6线等。
2、按照氧传感器信号特性可以划分,可以分为:窄域(跃变式)、宽域(宽频带式)。
3、按照氧传感器是否存在加热,可以分为:加热式和非加热式。传统氧传感器是不带加热的,目前使用的全部为带加热的,否则刚刚启动一段时间,氧传感器不能快速达到正常工作条件,是不符合国家规定。
汽车氧传感器检测程序图
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