【正文】 第六章 氧傳感器 氧 (O2)傳感器的基本介紹 氧傳感器的開發(fā)背景 氧傳感器在三元系統(tǒng)中的作用 氧傳感器的材料與工作原理 氧傳感器的結(jié)構(gòu)與特點 氧傳感器使用中的問題 氧傳感器的評定技術 氧 (O2)傳感器的基本介紹 (O2)傳感器 氧 (O2)傳感器可用于電子控制燃油噴射裝置中的反饋系統(tǒng) 。用以檢測排放氣體中的氧氣濃度、空燃比的濃稀，監(jiān)測氣缸內(nèi)是否按理論空燃比 (15: 1)進行燃燒，并向計算機反饋。這種傳感器的結(jié)構(gòu)如 圖 6一 1所示，它是由產(chǎn)生電動勢的二氧化鋯管、起電極作用的襯套以及防止二氧化鋯管損壞和導入汽車排氣的進氣孔組成的。二氧化鋯管的內(nèi)、外表面均涂覆有薄薄一層鉑，鉑既可以成為電極又具有電勢放大作用。二氧化鋯管的外表面處于氧氣濃度較低的汽車所排放的氣體中，而管的內(nèi)表面則導入周圍空氣，兩表面氧氣濃度之差就會產(chǎn)生電動勢。 下一頁 返回 氧 (O2)傳感器的基本介紹 二氧化鋯型傳感器的工作原理如下所述 :當空燃比較濃時，排放氣體中的氧氣比較少，大氣中的氧離子通過二氧化鋯管后產(chǎn)生電壓，所以指示燈亮 。反之，當空燃比較低時，氧氣濃度很高，所以產(chǎn)生的電壓很低，指示燈不亮。 上一頁 下一頁 返回 氧 (O2)傳感器的基本介紹 氧 (O2)傳感器 為了保證氧傳感器具有穩(wěn)定的輸出信號，就需要使其處于300℃ 以上的環(huán)境中，因此，一般可以把它安裝在離發(fā)動機較近、溫度較高的位置處，但是，由于設計上的原因，有時必須將其安裝在離發(fā)動機較遠、溫度較低的位置處，在這種位置處也能工作的是帶加熱器的氧傳感器，即在排放氣體溫度為 150℃ ~200℃ 時可以工作。 上一頁 下一頁 返回 氧 (O2)傳感器的基本介紹 這種傳感器的工作原理與前面介紹過的無加熱器氧傳感器完全相同，在試管形的固體電解質(zhì)的內(nèi)側(cè)設置了陶瓷加熱器，在給加熱器加上電壓之后，從內(nèi)側(cè)進行加熱，所以在低溫下就可以工作。傳感器的結(jié)構(gòu)如 圖 62所示。在這種場合下，氧傳感器是作電子控制燃油噴射裝置上的空燃比反饋控制傳感器用的，用以檢測排放氣體中的氧氣濃度。 上一頁 下一頁 返回 氧 (O2)傳感器的基本介紹 在空燃比反饋系統(tǒng)中，當空燃比稀薄時，排放氣體中的氧濃度增加，氧傳感器把 “ 稀薄狀況 ” 通知計算機，然后，計算機發(fā)出信號增加噴油量，由此，當空燃比比理論值還濃時，排放氣體中的氧濃度降低，氧傳感器把 “ 較濃狀況 ” 通知計算機，然后計算機減少噴油量，又回復到原來狀態(tài)。如上所述，反饋系統(tǒng)就是這樣往復動作，從而把空燃比控制在理論值。 氧傳感器的性能與溫度有很大的關系。 上一頁 下一頁 返回 氧 (O2)傳感器的基本介紹 (OZ)傳感器 這種氧傳感器采用了半導體材料二氧化鈦，二氧化鈦屬 N型半導體，其電阻值的大小取決于周圍環(huán)境的氧濃度情況，因此，二氧化鈦型傳感器和二氧化鋯型傳感器一樣，也可以用作檢測排放氣體中的氧濃度。 二氧化鈦型氧傳感器的結(jié)構(gòu)如 圖 6一 3所示。在二氧化鈦元件中嵌有圓板形鉑電極，它的周圍有陶瓷。在絕緣體的一端，就是二氧化鈦元件和熱敏電阻，從兩極和兩個元件的連接點處共引出 3根引線。在絕緣體表面上繞有鎢絲，以其作為氧傳感器的加熱器，并引出 2根引線。 上一頁 下一頁 返回 氧 (O2)傳感器的基本介紹 當周圍氧氣比較多時，二氧化鈦的阻值增大 。反之，當周圍氧氣比較少時，二氧化鈦的阻值減小，所以，二氧化鈦氧傳感器的阻值在理論空燃比附近處急劇變化，輸出電壓也急劇地變化。用二氧化鈦制作的氧傳感器有 3個端子，即 “ 基準電源 ” 、 “ 輸出 ” 和 “ 搭鐵 ” 。二氧化鈦的阻值隨溫度的變化情況如 圖 6一 4所示。與二氧化鈦元件串聯(lián)的熱敏電阻起溫度補償作用。當溫度很低時，二氧化鈦的阻值很大而無法正常工作，對此進行快速預熱激活，所以傳感器上配裝了加熱器 上面所說的二氧化鈦氧傳感器，還有耐鉛中毒能力強、產(chǎn)品體積小的優(yōu)點。 上一頁 返回 氧傳感器的開發(fā)背景 自從 1970年有些國家制定了嚴格的汽車廢氣排放法規(guī)以來，大大加快了汽車排放凈化裝置的研制步伐，一開始時出現(xiàn)了許多種類的凈化裝置，隨著技術不斷地革新，不斷地加以淘汰，最后留下來的也就是合理的系統(tǒng)，即可以同時凈化 NOx、CO及 HC三種有害物質(zhì)的三元催化方式。在此系統(tǒng)中占主導地位的是催化劑技術的發(fā)展與氧傳感器的成功開發(fā)，氧傳感器是使此系統(tǒng)最有效地發(fā)揮作用必不可少的部件。 下一頁 返回 氧傳感器的開發(fā)背景 從原理上講，氧傳感器有足夠的理由成立。但因汽車使用非常廣泛，氧傳感器必須能承受苛刻環(huán)境，要長期保證穩(wěn)定的性能，當初，生產(chǎn)廠家并沒有充分的把握。但當無論如何都需要這一部件時，不僅從事傳感器開發(fā)的部件廠，而且包括汽車制造廠的開發(fā)部門，以及與汽車技術有關的技術人員、研究人員從各個角度作了大量的研究。 上一頁 下一頁 返回 氧傳感器的開發(fā)背景 1976年，博世公司首先在沃爾沃車上裝用了氧傳感器，借此機會，通用、福田、豐田、日產(chǎn)相繼完成了氧傳感器的開發(fā)工作。時至今日，氧傳感器已成為燃燒控制技術中最重要的功能部件，在對排放已訂立法規(guī)的國家里，它已是到處可見的普通產(chǎn)品。氧傳感器是為解決廢氣凈化而開發(fā)出的部件，但目前來說，節(jié)油問題與提高發(fā)動機的性能問題