【正文】 都與氧傳感器有很大的關(guān)系，因此，就要求性能更好，可靠性更高的傳感器。下面采用比較的方法，對(duì)二氧化鋯型與二氧化鈦型氧傳感器加以說明。 上一頁 返回 氧傳感器在三元系統(tǒng)中的作用 6. 3. 1空燃比控制與氧傳感器 先來說明三元催化劑系統(tǒng)的基本原理與氧傳感器的作用。 現(xiàn)在大批量生產(chǎn)的氧傳感器都是檢測(cè)理論空燃比點(diǎn)的，它用于三元催化中，凈化效率最高且將廢氣控制于理論空燃比的反饋系統(tǒng)上。三元催化劑的凈化率一般是用空氣過剩率 A的函數(shù)來表示。 A=1意味著是理論空燃比，小于 1時(shí)為濃狀態(tài)，大于 1時(shí)為稀狀態(tài)。 下一頁 返回 氧傳感器在三元系統(tǒng)中的作用 下面說明氧傳感器的基本特性與系統(tǒng)的控制方法。 圖 6一 5是有代表性的空燃比反饋系統(tǒng)的概括。一般來說，噴油量的控制主要采取圖 (1)所示的控制法。對(duì)燃燒后廢氣而言，氧傳感器的輸出信號(hào)如圖 (2)所示。 比較電平大致相當(dāng)于理論空燃比點(diǎn)時(shí)氧傳感器的輸出電平，通常將其調(diào)整在 右，但實(shí)際上，氧傳感器的空燃比特性是變化著的 . 從圖(3)中還可以看出，控制電路具有將出信號(hào)滯后時(shí)間再輸出的功能 .圖 (4)是積分電路，與積分量相應(yīng)，逐漸地增加噴油量。也有采用圖 (5)所示辦法的，在比較器翻轉(zhuǎn)時(shí)，提高整個(gè)系統(tǒng)的反饋頻率 . 上一頁 下一頁 返回 氧傳感器在三元系統(tǒng)中的作用 從前面的說明中可知 :氧傳感器的基本空燃比特性、濃與稀狀態(tài)的響應(yīng)特性對(duì)尾氣空燃比的影響很敏感，因此應(yīng)適當(dāng)?shù)卣{(diào)整系統(tǒng)側(cè)的參數(shù) :，以維持三元催化的最高凈化效率。 近些年來，隨著數(shù)字計(jì)算機(jī)的發(fā)展，通過適當(dāng)?shù)恼{(diào)整可以做到這些參數(shù)與發(fā)動(dòng)機(jī)的各種工況條件相協(xié)調(diào)，按各種使用目的加以區(qū)分。 作為氧傳感器的基本特性，除了上面講過的基本空燃比特性、響應(yīng)特性之外，還有內(nèi)阻特性。 此外，在低溫范圍內(nèi)，空燃比在適當(dāng)范圍內(nèi)變化時(shí)，三元催化劑本身的凈化效率還高些，所以要根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能選用特性適當(dāng)?shù)难鮽鞲衅鳌? 上一頁 下一頁 返回 氧傳感器在三元系統(tǒng)中的作用 6. 3. 2氧傳感器在車載自我診斷系統(tǒng)中的應(yīng)用 從 1994年開始實(shí)施的車載自我診斷系統(tǒng)一 Ⅱ 法規(guī)中規(guī)定 :車輛上必須配有排放系統(tǒng)部件的故障自我診斷系統(tǒng)。其中也包含有很多利用氧傳感器診斷的技術(shù)，下面分項(xiàng)加以說明。 上一頁 下一頁 返回 氧傳感器在三元系統(tǒng)中的作用 (1)檢測(cè)催化劑老化。法規(guī)中規(guī)定 :當(dāng)尾氣達(dá)到限制值的 倍時(shí)，報(bào)警燈應(yīng)該點(diǎn)亮報(bào)警。對(duì)這一要求的檢測(cè)，可采用直接檢測(cè)尾氣成分的辦法。 (2)空燃比控制。車用自我診斷一 Ⅱ 法規(guī)要求 :控制用氧傳感器及燃油控制也能進(jìn)行自我診斷，這時(shí)，也可以采用監(jiān)測(cè)催化劑后的氧傳感器的輸出信號(hào)的辦法，與前方相比，催化劑的后方尾氣中的未燃燒成分經(jīng)催化劑后已反應(yīng)完成，所以，對(duì)氧傳感器來說，穩(wěn)定平衡尾氣的測(cè)定表示出理想的輸出。 上一頁 下一頁 返回 氧傳感器在三元系統(tǒng)中的作用 (3)斷火檢測(cè)。發(fā)動(dòng)機(jī)斷火將引起催化劑異常發(fā)熱，造成催化劑老化。因此，車用自我診斷 Ⅱ 法規(guī)還規(guī)定 :應(yīng)檢測(cè)出斷火，并發(fā)出警報(bào)。檢測(cè)斷火的方法有兩種，一種是直接法，即利用催化劑溫度傳感器、氧傳感器與離子電流傳感器等直接檢測(cè)斷火狀況 。另一種是間接法，利用曲軸角度傳感器檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)因斷火引起的轉(zhuǎn)速變化。 上一頁 返回 氧傳感器的材料與工作原理 6. 4. 1二氧化鋯型 已經(jīng)批量生產(chǎn)的二氧化鋯部件的結(jié)構(gòu)原理如 圖 6一 6所示。它是由一端已密封的試管狀固體電解質(zhì)元件、其表面的鉑電極及保護(hù)用陶瓷層組成的。一般的尾氣中含有未燃燒成分與剩余的氧，為了弄清楚準(zhǔn)確的空氣過剩率，就需要使這些未燃燒成分與剩余的氧進(jìn)行反應(yīng)以達(dá)平衡狀態(tài)。通過電極上所用鉑的催化作用，可以促進(jìn)其反應(yīng)的進(jìn)行。從空氣過剩率與平衡氧分壓的關(guān)系可知，以 λ=，平衡氧分壓出現(xiàn)了急劇的變化。 下一頁 返回 氧傳感器的材料與工作原理 氧傳感器將產(chǎn)生 圖 67所示的電壓。二氧化鋯型氧傳感器的電動(dòng)勢(shì)隨溫度的變化情況，如 圖 68所示。 低溫區(qū)濃狀態(tài)下氧傳感器的輸出電壓比較低，這是傳感器元件的內(nèi)阻在低溫區(qū)時(shí)相當(dāng)高的原因造成的，即使利用輸入阻抗很高的普通電壓表也無法測(cè)出其輸出電壓。高溫區(qū)濃狀態(tài)下氧傳感器的輸出電壓也比較低，這是由高溫下氧分壓引起的。 上一頁 下一頁 返回 氧傳感器的材料與工作原理 低溫區(qū)稀狀態(tài)下氧傳感器的輸出電壓增高，這是非平衡氣體影響所造成的，對(duì)此點(diǎn)后面還要加以說明，總之，要想在低溫區(qū)快速利用傳感器時(shí)，就要降低傳感器的內(nèi)阻，采用高輸入阻抗的電壓表。也需要設(shè)法在傳感器內(nèi)設(shè)加熱器，以加熱傳感元件。 上一頁 下一頁 返回 氧傳感器的材料與工作原理 ZrO2有三種晶體 :單斜晶體 (M)，正方晶體 (T)及立方晶體(C)，其中 M/T的轉(zhuǎn)換，會(huì)使晶體體積變化 4%左右，這很容易使晶體老化。當(dāng) ZrO2中加入 Y2O3, CaO, MgO, Yb2O3后，就可以控制 M/T的轉(zhuǎn)移，增加其穩(wěn)定性。 強(qiáng)度的機(jī)理與 T/M的轉(zhuǎn)移存在著一定關(guān)系，利用這一機(jī)理制成的二氧化鋯陶瓷簡(jiǎn)稱為 TTZ或 ZTC。 對(duì)傳感器來說，電導(dǎo)率是一項(xiàng)很重要的參數(shù)， 為了保證批量生產(chǎn)的傳感器在經(jīng)受嚴(yán)格的熱循環(huán)后電特性保持正常，若穩(wěn)定性很好的話，往往選定 Y2O3在 4~6mol%。 上一頁 下一頁 返回 氧傳