第6章：氧量传感器.ppt

第6章：氧量传感器;6.1 氧量传感器的基本介绍;作用：;安装位置：;类型： ;2;氧化锆管结构示意图;⑵、工作原理;当空燃比接近于 理论值时，因为排 放气体中的CO与O2 的浓度很低，所以 在铂的表面，O2与 CO从完全进行化学 反应的状态急剧变 化为氧过量的状态 ，氧浓度之比急剧 地变化，电动势也 急剧地变化。;⑷、工作状况;2、带加热器的二氧化锆传感器;①、输出电压与 温度的关系： 温度较低时，传 感元件为电阻态 （电动势为0，电阻 较大）。 温度大于300℃后 传感元件为电动势 状态（电动势较 高，电阻很小）。;②、电动势与温度的性能曲线;⑶、空燃比反馈原理与氧传感器的输出信 关系曲线;⑷、反馈系统的工作过程;3、二氧化钛（ZrO2）型氧传感器;⑵、工作原理 利用导体二氧化钛依周围氧气分压的不同而进行 氧化或还原反应，是电阻发生变化。当尾气中氧含 量少时，氧分子脱离，使晶体出现缺陷，更多的电 子用来传递电流，从而降低二氧化钛的电阻值。;注意： 当温度很低时，二氧化钛的阻值将变得无穷大， 使传感器输出电压几乎为零。;⑷、二氧化钛传感元件温度与元件电阻的关系;例：日产汽车上所使用的二氧化钛传感器结构;6.3 氧量传感器在三元系统中的作用;⑵、净化率和空燃比的关系;在理论空燃 比附近，CO、 HC和NOx同时 净化率最高。;⑶、氧量传感器的作用;⑷、空燃比反馈控制与氧传感器;氧传感器的空燃比特性与比较电平的关系;2、氧量传感器在车载自我诊断系统中的作用;⑴、检测催化剂老化;在三元催化剂的净化效率 较高时，催化剂的氧气储存 能力强，在催化剂的作用下 ，尾气空燃比的变化即氧气 分压的变化得以缓和，催化 剂后的氧量分压变化幅度变 小。也就意味着氧量传感器 的振动幅度变小，当催化剂 老化时，储存能力消失，催 化剂前与后的氧气分压的变 化幅度为0，所以催化剂前 与后的氧量传感器的输出幅 度相同。;注意事项： 对氧量传感器来说，它安装在底盘下 方、振动大、水气多、有飞石、环境很 差。此外，传感器的地电位点又远离微 机组件，地电位点不同也会影响氧量传 感器的特性，所以原则上，传感器都用 外壳屏蔽起来。;⑵、空燃比控制;⑶、断火检测;;6.5 氧量传感器的结构与特点;⑴、带加热器型氧 传感器输出特性： 在加热器作用下 ，元件很快被加热 ，当发动机起动以 后，在很短时间内 元件达到活性温度 ，并进入控制状态;;;2、搭铁绝缘型二氧化锆传感器;⑵、搭铁回路中的信号调制;3、圆通型二氧化锆传感器的特点：;4、板状二氧化锆传感器;⑵、功能层：;⑶、板状二氧化锆传感器的特点： 加热器的热量直接传导到二氧化锆元件上 ，所以热效率很高。 加热器的功率较小（4W左右）。 传感器的总容量较小，可缩短发动机启动 后至传感器激活的等待时间。 设计时要使ZrO2传感元件与加热器有良好 的绝缘； 可用单片集成电路实现。;5、二氧化钛氧量传感器;1985年NTK公司已批量生产厚膜型二氧化钛氧传感器;⑵、二氧化钛（TiO2）氧传感器作用原理： 作用原理与二氧化锆完全不相同，作用原理类似 水温感知器。当混合比在稀、浓间变化时，因O2含 量的改变，使二氧化钛电阻随之改变。电阻不是逐 渐变化，而是非常迅速的改变。当混合比浓时电阻 低于1KΩ，当混合比稀时则高于20KΩ。;⑶、二氧化钛氧传感器特性： 二氧化钛在室温下具有很高电阻的半导 体。当氧分子脱离时，会造成氧化钛结晶 格子的空隙，而使结晶格子造成缺陷，产 生电流。当氧的空隙越多，就会有更多的 电子可以利用来传递电流，材料的阻抗亦 随之降低。此现象系与温度及氧分压有关。 ;⑷、二氧化钛元件阻值与温度的关系;二氧化钛元件阻值随温度的变化关系曲线;⑸、二氧化钛元件的输出电压与温度的关系;⑹、二氧化钛氧传感器的控制空燃比与元件 温度的关系;⑺、传感器的激活特性;结论： 当传感器温度由加热器维持在700℃左右时 （即进行恒温控制），电流、空燃比控制、 输出电压等受排气管温度影响最小，传感器工 作特性也最好，控制精度也最好。此时，也无 须温度补偿。 但是不用白金加热器，电流因排气温度降 低而降低，将使测量结果不精确。 排气压力对量测误差影响在1％以下。 ;⑻、二氧化钛氧传感器应用电路图;⑼、二氧化钛传感器特点： ①、输出电压较高： TiO2与ZrO2一样，都是在浓混合比产生高 电压，稀混合比时产生低电压。 TiO2是利用 参考电压，改变电阻后以变化输出电压，故 输出电压较高。 ZrO2是自己产生输出电压， 故输出电压较低。 ;②、因为加热器、电极分压电阻制成一个整 体，所以成本较低； ③、与二氧化锆传感器不同，不需要比较元 件，所以防水设计比较简单； ④、不易出现含铅汽油引