氧传感器资料

1、氧传感器资料 第 1 楼： 深入了解氧传感器（转自：pcauto） 前言：相信看过许多杂志、书籍或是在本站上的一些文章，都有遇上这类的话题， 也应该大略了解其作用。不过在本篇将更详尽的叙述到氧传感器的种类， 及在引 擎回馈控制与废气管理上的作用与重要性。 在这里我们也介绍到如何利用示波器 来截取氧传感器之讯号，并加以判断其作用、控制、回馈及性能好坏。 （Oxygen Sensor 或简称 02 sensor）之前，我们先来研究引 擎燃烧后所产生的有害废气。一般汽车所排放的废气特别是对人体有害的， 主要 有三种：一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）、氮氧化物（NOx），其中 CO,HC 只要使

2、汽油完全地燃烧即可将这两者废气减至最低，然而当汽油达到完全燃烧时温度容 易升高，连带的也就使得 NOx增，在这部份可利用 EGE 减少其发生量。但这 对丁废气的管制显然还不够的，要使引擎所有的转运范围皆达到其控制标准， 因 此加入了三元触媒转化器（Three-Way Catalyst Converter 或简称 TWC*勺控 制。触媒转化器基本上就是氧化与还原的作用，如图所示 内部有着极为细微的孔洞并含有大量的贵金届： 钳（氧化触媒）及铭（还原触媒）, 它能将上述三种有害的气体藉由氧化及还原的作用， 转化成无害的气体或是一般 的废气，其化学作用如下： 2CO + O2 t 2CO2 2C2 胳

3、 + 2CO t 4CO2 + 6H2O 2NO + 2CO t N2 + 2CO2 人控制箭回 M 1 H擎蘑氧 8 - HC 2 引擎质箕 - - 匚 3 言鱼瞳制器 - _ 0.375 1 +澧 0 1.025 1 05 空条退剩率A 稀 有无触媒所造成的废气影响 除了须达到较高工作温度外，最重要 的是它的最大净化率是发生在理论混合比附近 (14.7:1)如上图，也就是说引擎的 燃烧须控制在 14.7:1 空燃混合之下，要达到此细微之标准并不容易，所以才藉 由氧传感器的作用将空燃比转换成数据供给引擎计算机进而调整到理论范围， 稍 后也将述说到引擎计算机如何利用含氧感知的讯号来作回馈的作用

4、， 使其空燃比 维持在 14.7:1 附近。 二、氧化皓型氧传感器(ZrO2 Oxygen Sensor) (ZrO2)为固态电解质的一种，它有一种特性就是在高温时氧离子易丁 移动。此型氧传感器将氧化皓烧结成管状， 并与内层与外层涂上白金(Pt),这就 是氧化触媒的作用，当氧离子移动时即会产生电动势，而电动势的大小是依氧化 皓两侧的白金所接触到的氧而定，最外层则覆盖一层保护壳。如下图所示 内层白金面所大气接触，所以氧气浓度高，外层白金与排气接触，氧气浓度低。 当混合比较高时，排放的废气所含的氧相对地减少，因此氧化皓两侧的白金所接 触到的氧气高低落差大，所产生的电动势也相对高 （将近 1V）;当

5、混合比稀时， 燃烧完所多余的氧气较多，氧化皓两侧的白金层的氧气落差小，因此所产生的电 动势低（将近 0V）。由上述的情形可得到下图表 理翰空燃比 空燃比 所以引擎控制计算机由此电压讯号即可侦测到当时混合比的状况。 然而氧传感器 须在高温才能发挥正常用作(400C900C),因此当引擎刚开始发动时，氧传感 器尚未开始作用，须等到达到其作工温度才开始有电动势的产生，所以之后的氧 传感器皆改良成加热型，如前图 4 所示，也就是利用陶瓷加热器来使得传感器能 也迅速地达到正常的作工状态，因此目前的车型几乎可以在引擎发动 30 秒后， 氧传感器即可供给计算机正确的讯号，有些车型甚至可以达到更低的时间。 三

6、、氧化钛型氧传感器(TiO2 Oxygen Sensor) 氧化钛(TiO2)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

7、皓型相同的 变化，即将参考电压改成 1V,所以其电压即成了 01V 的范围内。另外由丁高温 下电阻容易产生变化，因此氧化钛型氧传感器会设一温度补偿电路， 以反应输出雷屋 K 温度 高低所产生误差。 四、稀混合比传感器(Lean Air Fuel Sensor) 稀混合比传感器，外观与一般的传感器差不多不过大多为 5pin 插座，因为多了 一条控制线 入=1 附近 (入 Lamda 空气过剩比率，当 入=1 时为是理论混合比),一旦超出此范围，其反 应性能便降低。当引擎须要作稀混合控制时、甚至超稀薄燃烧 (20:1 以上)这一 类型的氧传感器便无法胜任了。 它的基本控制原理就是以氧化皓型氧传感

8、器为基础而加以扩充，前面有述说过：氧化皓型氧传感器有一特性，就是当氧离 子移动时会造成电动势的产生。若采一反向程序，将电压施加丁氧化皓组件上， 即会造成氧离子的移动，根据此一步骤即可由计算机控制我们所想要的比例值。 以下我们以 HONDA LAF Sensor 控制为例作一解说：如下图所示 (*)榇貌 M用 0.45Slta DVOV 1 !季疔林止将传感器的感应组件分为两部份，与排气管废气接触的 Sensori ,及与大气接 触的 Sensor 2。比较不同的是 Sensor 1,它不是比较废气与大气之间的含氧量， 而是比较废气与扩散室(Diffusion chamber) 之间的含氧量，与

9、氧化车告型的传感 器一样，它会将电压讯号传送给计算机。但重点在丁扩散室的含氧量是 ECU&I 擎计算机)所制造出来的，就如上面所说到一样，只要我们送入一电压讯号即可 改变氧离子的移动，一样的，只要改修电压的大小即可改变含氧量。 此一目的就 是要让 Sensor 1持续维持着 0.45V 的电压讯号，也就是说 Sensor 1 一直在入=1 附近变化。 当混合比渐渐变浓时，Sensori 电压讯号持续增加，不过 ECl不想让 Sensori 有这样的反应，为了使它能维持 0.45V 的讯号，EClB Sensor 2 上的控制线的 电压降低，使得扩散室的含氧量降低，必要时甚至送出负电压。

10、因此 Sensori 充压讯号即会下降。同样的，当混合比变稀时， Sensori 的电压值慢慢的减低， Sensor2 上的控制线便调升其电压值，让扩散室的含氧量升高， Sensori 的讯号 值乂开始回升，丁是经由计算机的强制作用，使得 Sensori 能一直保持在 0.45 附近。引擎计算机由 Sensor2 控制线的电压值及 Sensori 的反应电压值，经由计 算即可得知当时实际的混合比为何。 (Wide-band Oxygen Sensor) BOS CH 勺宽域型氧传感器，其实它的作用原理与稀混合比 传感器相同，都是再利用一条控制线来改变含氧的反应，其构造图如下： i. 感应室(N

11、ernst cell)2. 参考室(Reference cell)3. 加热组件(Heater)4.扩散 孔(Diffustion gap)5. 加压室(Pump cell)6. 排气管(Exhaust pipe) 它的构造大致上包括含氧感应室(Nernst cell)，这部份就是和 LAF 的 Sensori 一样的作用，及含氧加压室(Pump cell)和一个加热组件(Heater)。引擎的废气 会经由扩散孔(Diffusiton gap),来到感应室与加压室之间。引擎电压会送一讯 号来到加压室以作为废气中含氧的参考值， 藉由改变电流大小及方向来改变感应 室的输出，并且由这个加压电流 Ip

12、 (Pumpcurrent)可得到与空气过剩率(入值) 的相对图表 0.7 1.0 1.3 1.6 1.9 2.2 B Excessnair factor- 当入=1 时 Ip=0 也就是理论混合比，当入大丁 1 时也就是稀混合比时，Ip 渐渐 升高；当入小丁 1 时也就是浓混合比，Ip 转为负值。引擎计算机藉由 Ip 控制 即可得到连续的含氧感应值。 也就是在引擎封闭回路控制之下(Close Loop) 是呈现类似正弦波形,但这不是氧传感器所制造出的波形, 而是反应出引擎所作 氧传感器在怠速下的波形(95 Ford Liata)，红色虚线为计算机判断的数字讯号 一般氧化皓型氧传感器有个特性，

13、就是当 入=1 时电压反应较为急遽，利用这个 特性可作为浓与稀的分界而形成两段式控制 (Two-step Control),当引擎计算机 接收到此电压时是届丁模拟讯号，经模拟数字转换大致可得到红色虚线的数字讯号，计算机即可判断出混合比的浓与稀，分别以 1 与 0 来表示，当数字讯号为 1 时作出减量控制，也就是减少喷油量；当讯号为 0 时作出增量控制，如下图 然而为了因应废气细微变化所产生的些微误差现象，可以藉由选择性控制 (Selective Control) 做补偿，如下图 含氧感知器 将回馈控制线设计成非对称的斜直线, 续前一阶段斜直线的电压值。 可跟着传感器电压的变动，在控制区内延 0

14、6x=穿osu 叫W Close Loop 控制范 围之内:1. 引擎起动时 2. 起动后增量或冷却水温度较低时(有些性能较佳的车型仍然可作 Close Loop 控制) 3. 加速或减速 4. 稀薄讯号持续一段时间以上 5. 输出增量修正中 6. 燃料切断时 7. 引擎有存在故障或处丁跛脚模式(Lame mode) 预购宽域氧传感器 Bosch Wide Band Oxygen Sensor Bosch 宽域型氧传感器 Bosch LSU4.2 博世五线宽域氧传感器. Bosch LSU4.9 博世五线宽域氧传感器. Bosch/NTK Wide-Band Lambda Meter Bosc

15、h Lambda 仪器B 型 Bosch宽域型氧传感器 对不同的空气压力和温度变化能自我调整并自我补偿 0-5V模拟输出 控制器包含在电缆之内 一个数字输入和一个数字输出 两个可定义模拟输出 测量准确性高、价格合理 意昂神州科技有限公司： 我是吉林大学的，我在网上得知贵公司出售 Bosch LSU4.2、Bosch LSU4.9 和 Bosch/NTK Wide-Band Lambda Meter Bosch Lambda 仪器B 型几种宽域氧传感 器，我们想把这种宽域氧传感器用丁车用发动机的试验研究， 不知道是否符合要 求。因此想了解一下改宽域氧传感器能否用丁点火式天然气发动机， 它能够测量 的过量空气系数入的范围、价格和付款方式等较为详细的信息。 致 礼！ 2006-05-22 北京总部 Eontronix Co., Ltd. - Headquarters 意昂神