開車的朋友有時(shí)在某個(gè)時(shí)間，會(huì)發(fā)現(xiàn)在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)儀表盤上會(huì)突然出現(xiàn)下面這個(gè)圖標(biāo)。熟悉汽車的朋友都知道這是發(fā)動(dòng)機(jī)自檢故障燈，如果汽車啟動(dòng)后還是常亮的話，一般都表示發(fā)動(dòng)機(jī)某個(gè)部位出現(xiàn)了故障。
發(fā)動(dòng)機(jī)故障燈
如果車輛的年限比較久的話，很多情況下，這個(gè)故障燈一般都會(huì)和某個(gè)部件名詞相關(guān)——發(fā)動(dòng)機(jī)氧氣傳感器。接下來(lái)，我們就和大家一起聊一聊這個(gè)與汽車發(fā)動(dòng)機(jī)緊密相關(guān)的氧氣傳感器
氧氣傳感器
對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)而言，氧氣傳感器并不是一開始就存在的，為滿足環(huán)保部門日益嚴(yán)格的汽車排放要求，電噴發(fā)動(dòng)機(jī)越來(lái)越得到廣泛應(yīng)用，氧氣傳感器則是電噴發(fā)動(dòng)機(jī)中的一個(gè)非常重要的部件。
在使用三元催化轉(zhuǎn)換器減少排氣污染的發(fā)動(dòng)機(jī)上，氧氣傳感器是必不可少的元件。由于混合氣的空燃比一旦偏離理論空燃比，三元催化劑對(duì)CO、HC和NOx的凈化能力將急劇下降，故在排氣管中安裝氧氣傳感器，用以檢測(cè)排氣中氧的濃度，并向ECU發(fā)出反饋信號(hào)，再由ECU根據(jù)來(lái)自氧氣傳感器的信號(hào)差別判斷空燃比的低或高，并相應(yīng)地控制噴油持續(xù)的時(shí)間。
同時(shí)，氧氣傳感器還能彌補(bǔ)由于機(jī)械及其它件磨損而引起空燃比的誤差。可以說(shuō)，它是電噴系統(tǒng)中有“智能”的傳感器。
氧氣傳感器概念及工作原理
氧氣傳感器是利用陶瓷敏感元件測(cè)量各類加熱爐或排氣管道中的氧電勢(shì)，由化學(xué)平衡原理計(jì)算出對(duì)應(yīng)的氧濃度，從而達(dá)到監(jiān)測(cè)和控制燃燒空燃比，以保證產(chǎn)品質(zhì)量及尾氣排放達(dá)標(biāo)的測(cè)量元件。
其實(shí)，氧氣傳感器并不僅僅應(yīng)用在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)，它還廣泛應(yīng)用于各類煤燃燒、油燃燒、氣燃燒等爐體的氣成分控制，它是目前燃燒氣成分測(cè)量方式，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、響應(yīng)迅速、維護(hù)容易、使用方便、測(cè)量準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。運(yùn)用該傳感器進(jìn)行燃燒氣成分測(cè)量和控制既能穩(wěn)定和提高產(chǎn)品質(zhì)量，又可縮短生產(chǎn)周期，節(jié)約能源。
氧氣傳感器的結(jié)構(gòu)
氧氣傳感器是利用了Nernst原理。其核心元件是一種多孔的ZrO2陶瓷管，它是一種固態(tài)電解質(zhì)，兩側(cè)面分別燒結(jié)上多孔鉑（Pt）電極。在一定溫度下，由于兩側(cè)氧濃度不同，高濃度側(cè)(陶瓷管內(nèi)側(cè)4)的氧分子被吸附在鉑電極上與電子（4e）結(jié)合形成氧離子O2-，使該電極帶正電，O2-離子通過(guò)電解質(zhì)中的氧離子空位遷移到低氧濃度側(cè)(廢氣側(cè))，使該電極帶負(fù)電, 即產(chǎn)生電位差，且濃度差越大，電位差越大。
大氣中氧的含量為21%，濃混合氣燃燒后的廢氣實(shí)際上不含氧，稀混合氣燃燒后生成的廢氣或因缺火產(chǎn)生的廢氣中含有較多的氧，但仍比大氣中的氧少得多。
在高溫及鉑的催化下，帶負(fù)電的氧離子吸附在氧化鋯套管的內(nèi)外表面上。由于大氣中的氧氣比廢氣中的氧氣多，套管上與大氣相通一側(cè)比廢氣一側(cè)吸附更多的負(fù)離子，兩側(cè)離子的濃度差產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。
當(dāng)套管廢氣一側(cè)的氧濃度低時(shí)，在電極之間產(chǎn)生一個(gè)高電壓(0。6～1V)，這個(gè)電壓信號(hào)被送到ECU放大處理，ECU把高電壓信號(hào)看作濃混合氣，而把低電壓信號(hào)看作稀混合氣。根據(jù)氧氣傳感器的電壓信號(hào)，電腦按照盡可能接近14.7：1的理論空燃比來(lái)稀釋或加濃混合氣。
因此氧氣傳感器是電子控制燃油計(jì)量的關(guān)鍵傳感器。氧氣傳感器只有在高溫時(shí)(端部達(dá)到300°C以上)其特性才能充分體現(xiàn)，才能輸出電壓。它在約800°C時(shí)，對(duì)混合氣的變化反應(yīng)快，而在低溫時(shí)這種特性會(huì)發(fā)生很大變化。
氧氣傳感器的分類及特點(diǎn)
實(shí)際應(yīng)用的氧氣傳感器有氧化鋯式氧氣傳感器和氧化鈦式氧氣傳感器兩種。而常見的氧氣傳感器又有單引線、雙引線和三根引線之分；單引線的為氧化鋯式氧氣傳感器；雙引線的為氧化鈦式氧氣傳感器；三根引線的為加熱型氧化鋯式氧氣傳感器，原則上三種引線方式的氧氣傳感器是不能替代使用的。
氧化鋯式氧氣傳感器結(jié)構(gòu)
氧化鋯式氧氣傳感器主要由氧化鋯（ZrO2）、和護(hù)套組成。氧化鋯式氧氣傳感器有加熱式的和非加熱式的兩種。加熱式的氧氣傳感器在鋯管中間有加熱棒， 鋯管是由陶瓷體制成、固定在帶有安裝螺紋的固定套中。
導(dǎo)人排插入排氣管中，它的內(nèi)表面與空氣相通，外表面與廢氣相通。鋯管的內(nèi)、外表面覆蓋一層多孔性鉑膜作電極，為防止廢氣腐蝕鉑膜，在鋯管外表面的鉑膜層上覆蓋一層多孔陶瓷層，并有一個(gè)防護(hù)套管，套管上開有槽口或孔。
氧氣傳感器的接線端有一個(gè)金屬護(hù)套，上面開有孔，使鋯管內(nèi)表面與空氣相通，電線將鋯管內(nèi)表面鉑極經(jīng)絕緣套從傳感器引出。
氧化鋯式傳感器結(jié)構(gòu)
帶加熱的氧化鋯式傳感器結(jié)構(gòu)
氧化鋯式氧氣傳感器特點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、響應(yīng)迅速、維護(hù)容易、使用方便、測(cè)量準(zhǔn)確。運(yùn)用該傳感器進(jìn)行燃燒氣氛測(cè)量和控制既能穩(wěn)定和提高產(chǎn)品質(zhì)量，又可縮短生產(chǎn)周期，節(jié)約能源。
缺點(diǎn)：其缺點(diǎn)是這種特性只有在溫度較高時(shí)（600℃左右）才充分體現(xiàn)出來(lái)。在低溫時(shí)，這種特性會(huì)發(fā)生很大變化。
氧化鈦式氧氣傳感器
氧化鈦式氧氣傳感器工作原理
相對(duì)于氧化鋯型的氧氣傳感器是以產(chǎn)生電壓的訊號(hào)，氧化鈦(TiO2)型則是利用電阻的變化來(lái)判別其中的含氧量。在某個(gè)溫度以上鈦與氧的結(jié)合微弱，在氧氣極少的情況下就必須放棄氧氣，因此缺氧而形成低電阻的氧化半導(dǎo)體。
相反的，若氧氣較多，則形成高電阻的狀態(tài)。就像水溫度傳感器一樣，有著電阻高低的變化，這時(shí)只要供給一參考電壓，即可由電壓來(lái)可知冷卻水的溫度。
氧化鈦式傳感器結(jié)構(gòu)
氧化鈦式氧氣傳感器特點(diǎn)
氧化鈦式氧氣傳感器對(duì)比氧化鋯式氧氣傳感器的工作原理有很大的不同，它是利用多孔狀導(dǎo)體TiO2的導(dǎo)電性隨排氣中氧含量的變化而變化的特性制成的，故又稱電阻性氧氣傳感器。
這種傳感器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、成本低，但是在300℃～900℃工作時(shí)，電阻值隨溫度變化較大，所以必須用溫度補(bǔ)償?shù)姆椒▉?lái)提高精度，通常用另一個(gè)實(shí)心TiO2導(dǎo)體作為溫度補(bǔ)償。
轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處：傳感器應(yīng)用_儀表儀器應(yīng)用_電子元器件產(chǎn)品 – 工采資訊 http://www.negome.com/4043.html
