氧传感器与空燃比传感器详解共63页
氧传感器的功能及工作原理全解
氧传感器的功能及工作原理氧传感器的功能测定发动机排气中氧气含量，确定汽油与空气是否完全燃烧。
电子控制器根据这一信息实现以过量空气系数λ=1为目的的闭环控制，以确保三元催化转化器对排气中、和三种污染物都有最大的转化效率。
工作原理氧传感器的工作原理与干电池相似，传感器中的氧化锆元素起类似电解液的作用，其根本工作原理是：在一定条件下〔高温和铂催化〕，利用氧化锆骨外两侧的氧浓度差，产生电位差，且浓度差越大，电位差越大。
大气中氧的含量为21%，浓混合气燃烧后的废气实际上不含氧，稀混合气燃烧后生成的废气或因缺火产生的废气中含有较多的氧，但仍比大气中的氧少得多。
特点抗铅；较少依赖于排气温度；起动后迅速进入闭环控制。
氧传感器的常见故障氧传感器中毒氧传感器中毒是经常出现的且较难防治的一种故障，尤其是经常使用含铅汽油的汽车，即使是新的氧传感器，也只能工作几千公里。
假如只是细微的铅中毒，接着使用一箱不含铅的汽油，就能消除氧传感器外表的铅，使其恢复正常工作。
但往往由于过高的排气温度，而使铅侵入其内部，阻碍了氧离子的扩散，使氧传感器失效，这时就只能更换了。
积碳由于发动机燃烧不好，在氧传感器外表形成积碳，或氧传感器内部进入了油污或尘埃等沉积物，会阻碍或阻塞外部空气进入氧传感器内部，使氧传感器输出的信号失准，不能及时地修正空燃比。
产生积碳，主要表现为油耗上升，排放浓度明显增加。
此时，假设将沉积物去除，就会恢复正常工作。
氧传感器陶瓷碎裂氧传感器的陶瓷硬而脆，用硬物敲击或用强烈气流吹洗，都可能使其碎裂而失效。
因此，处理时要特别小心，发现问题及时更换。
加热器电阻丝烧断对于加热型氧传感器，假如加热器电阻丝烧蚀，就很难使传感器到达正常的工作温度而失去作用。
氧传感器内部线路断脱氧传感器的常见故障及检查方法在使用三元催化转换器以减少排气污染的发动机上，氧传感器是必不可少的元件。
由于混合气的空燃比一旦偏离理论空燃比，三元催化剂对、和的净化才能将急剧下降，故在排气管中安装氧传感器，用以检测排气中氧的浓度，并向发出反响信号，再由控制喷油器喷油量的增减，从而将混合气的空燃比控制在理论值附近。
氧传感器的使用说明(详细版本)。.doc
氧传感器的使用说明(详细版本)。
.氧传感器(四线芯片型)说明手册1。
概述氧传感器是现代发动机管理系统中必不可少的重要部件。
它用于检测汽车发动机排气管内燃烧废气中的氧含量，从而确定发动机的实时空燃比状态。
根据不同的氧浓度，传感器会向发动机电子控制模块输出不同的电压信号，作为系统闭环燃油修正补偿控制的重要依据。
由于氧传感器的应用，发动机在大多数工况下都能工作在理想的空燃比状态，从而获得良好的排放特性和燃油经济性。
该公司的加热型氧传感器体积小、起燃快，使发动机管理系统能够尽早实现系统的闭环燃料管理控制。
图1氧传感器2的外观。
工作原理氧传感器采用扁平结构的多层氧化锆陶瓷作为核心元件。
氧化锆元素的工作原理相当于一个简单的固体原电池。
根据电化学原理，由于氧离子浓度的不同，两侧电极之间会存在电位差。
由于外电极暴露于废气，氧离子浓度将根据实际工作条件而变化，而内电极是参考空气，并且氧离子浓度是恒定的。
当发动机的空燃比稀时，排气中的氧离子浓度相对较高，并且内电极和外电极之间的氧离子浓度差小，即电势差小，并且氧传感器的输出电压信号接近0V。
相反，当空燃比浓时，排气中的氧离子浓度相对较低，并且内电极和外电极之间的氧离子浓度差大，即电势差大，并且传感器的输出电压接近1V。
氧气传感器的典型响应曲线如下图所示。
图2氧传感器的典型响应曲线(在450℃发动机测功机上测量)3。
结构特点我公司生产的现代发动机管理系统中使用的氧传感器的主要特点是:l全球统一设计，全球采购系统能保证全球产品性能的一致性；也可根据客户图纸要求制作。
符合客户要求的L型氧传感器连接器具有防水功能。
我有很短的点火时间和快速反应。
l具有通用接口结构设计。
很容易满足不同客户的需求。
l具有超强的低温适应性。
l 具有超强的抗杂质中毒性能。
l设计可防止表面化合物烧结。
l使用不锈钢丝。
我工作可靠。
L具有防错设计，便于应用L独立接地设计。
系统工作稳定可靠。
性能参数和技术规格(发动机测功机在450℃下的测量值)空燃比浓时的电压信号:750毫伏升空燃比稀电压信号:当120毫伏升450℃时，空燃比变浓和变稀的相应时间:当150 ms升450℃时，对应的稀空燃比和浓空燃比的时间为:65毫秒升锆元素激活时间12秒升加热元素电阻(21℃) 9.6 1.5欧姆升加热元素电流:0.52±0.10安培升加热元件功率:7.0瓦升内阻:500欧姆升外部电压(连接至发动机控制模块控制器):12.0伏升氧传感器信号传输线束线径要求:1.6毫米l氧传感器典型匹配连接器由我公司生产。
摩托车汽油发动机的氧传感器和排气控制系统解析
摩托车汽油发动机的氧传感器和排气控制系统解析摩托车是近年来越来越受欢迎的交通工具之一，而摩托车的发动机是其关键部分之一。
发动机的性能和效率直接影响着摩托车的性能和燃油经济性。
为了提高发动机的性能和减少废气排放，现代摩托车发动机采用了一些先进的技术，其中包括氧传感器和排气控制系统。
氧传感器是发动机排气系统中的一个关键部件。
它的作用是监测发动机排气中的氧气含量，并将这些信息传送给电子控制单元（ECU）。
根据氧气含量的变化，ECU会调整燃油喷射量，以保持燃烧的效率和最佳的燃烧空燃比。
这种闭环控制系统可以使发动机在不同的工况下保持较佳的燃烧效率，提高燃烧效率和降低尾气排放。
氧传感器通过工作原理可以分为两种类型：窒素氧化物（NOx）传感器和氧气传感器。
NOx传感器主要用于检测和控制NOx（氮氧化物）排放，而氧气传感器则用于检测和控制排气中的氧气含量。
对于摩托车来说，氧气传感器是较为常见的类型。
氧气传感器通常采用电化学原理来检测氧气含量。
其工作原理是通过两个电极之间的氧化还原反应来测量氧气浓度。
这两个电极分别由氧气暴露电极和参比电极组成。
当发动机工作时，排气中的氧气会被吸附在氧气暴露电极表面，而参比电极上则没有氧气。
氧气暴露电极上的氧气会与参比电极上的氧化物发生反应，形成电流。
电流的大小与氧气浓度成正比。
通过测量电流的大小，ECU可以确定排气中的氧气浓度，并根据需求调整燃油喷射量。
除了氧传感器，排气控制系统也是摩托车发动机中的重要组成部分。
排气控制系统的主要作用是优化排气流动，提高发动机的排气效率。
这个系统通常包括排气管、排气歧管和消声器等组件。
排气管和排气歧管的设计可以通过改变气流的速度和方向来增加排气流量和提高排气效率。
消声器则用于降低发动机排气噪音。
在现代摩托车中，排气控制系统还可以包括排气再循环（EGR）系统和尾气处理装置。
EGR系统通过将一部分废气重新引入燃烧室，减少燃烧温度，降低NOx 排放。
尾气处理装置则可以通过催化剂对废气进行处理，减少有害物质的排放。
氧传感器使用说明书(详细版)
应该：以正、反时针方向来回旋转传感器
使润滑油更容易沿螺纹深度旋向渗透以便拆卸
应该：用硬丝刷清理安装孔及附近区域
避免可能导致的再次拆装困难程度
应该：重新安装氧传感器应换用新的密封垫圈及涂抹专用螺纹防烧结剂
可有效防止废气泄漏并保证易于再次拆卸
表2氧传感器拆装注意事项
将100克钢珠从规定高度自由降落至传感器四个不同部位，试验后，氧传感器性能符合规定要求。
热振动试验
对氧传感器进行特定条件的随机振动和正弦振动，同时环境温度循环最高至900℃。试验后，氧传感器性能符合规定要求。
抗化学腐蚀性试验
氧传感器能满足汽油、刹车液、动力转向液、机油、发动机冷却液等环境下的暴露试验（不包括插接件和感应头/下护罩）。试验后，氧传感器符合产品性能要求。
防烧结剂：新传感器螺纹表面涂有防烧结剂，氧传感器在拆下后重新安装前，必须补涂防烧结剂。
7.6传感器拆装及其它注意事项（见下表）：
操作注意事项
原因
氧传感器总成
禁止：氧传感器跌落或与坚硬硬物表面撞击
剧烈的振动可损坏陶瓷元件或加热元件，如果氧传感器被跌落过，不应再继续使用。
禁止：装上氧传感器后，给发动机施加大的敲击力（例如在发动机缸体上打印发动机号或爆震氧传感器试验）
浸没试验
对氧传感器进行特定条件的水浸泡循环试验（不包括插接件和感应头/下护罩），试验后，氧传感器性能符合规定要求。
线束抗拉力抗疲劳试验
氧传感器线束能够分别承受至少1分钟的三个方向最小100牛顿拉力试验，试验后性能符合产品要求。氧传感器线束经过特定条件循环疲劳试验，试验后，氧传感器性能符合规定要求。
机械冲击试验
11.其它
空燃比传感器
单元件空燃比传感器的功能也可以用 万用表检测，其方法如下。 ① 运转发动机使之达到正常工作温度。 ② 在传感器线束插头连接良好的状态下， 用万用表测量两条信号线间的电压差。在 发动机正常运转时两信号线的电压差应为 0.3V。
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③ 人为地改变混合气浓度，此时两信号线 的电压差会像传统的氧传感器那样在0～ 1.0V变化。当混合气变浓时（可向进气管 内喷入少许丙烷），两信号线的电压差会 减小；反之，当混合气变稀时（如拔下某 根真空管使之产生真空泄漏），两信号线 的电压差会增加。如果没有这种变化，说 明传感器有故障，应更换。
空燃比传感器有两种结构形式：单元件和 双元件。
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单元件空燃比传感器的氧化锆元件 采用平面型结构，两侧有铂电极，其中 正极通过空气腔与大气相通，负极与排 气之间有一多孔性的扩散障碍层和多孔 氧化铝层，排气管中的氧分子可以通过 多孔性氧化铝层和扩散障碍层到达阴极 表面。
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Page 27ຫໍສະໝຸດ ④ 分别检查泵氧元件和电池元件信号。用 一个双通道示波器，将示波器的地线与传感 器的参考接地端连接，将一个通道连接电池 元件的电压差信号线，另一个通道连接泵氧 单元的输入泵电流线。电池单元的信号电压 应该一直保持在0.45V。
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输入泵电流线上的电压会以0.5～0.6V的 幅度波动，在混合气从最浓变为最稀时，输 入泵电流线上的电压变化幅度将大于1.0V。
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双元件空燃比传感器的工作性能可以 采用解码器和废气分析仪相配合的方法来 检测。
其方法如下。 ① 将解码器与发动机ECU连接。 ② 运转发动机至正常工作温度，在读取解 码器上显示的空燃比信号参数的同时，用 废气分析仪检测发动机的排气。
氧传感器
脏物和毛刺, 在 安装时还需用特殊的防粘剂(其中含有石墨和玻璃粉,
石墨烧掉后留下玻璃粉在螺纹上易于拆卸)。安装拧紧力矩为 15～25N.
m。
注意: 在氧传感器附近 应避免使用橡胶 润滑剂、皮带 油或者含硅
的喷剂。硅化合物会堆集在传感器通大气一侧, 造成不正确电压信号,
使电脑误以为是稀混合气信号, 而将混 合气调整过淡。使用含铅汽油
科技信息
○科 教 前 沿○
SCIE NCE & TE CHNO LO GY INFORM ATION
2008 年 第 26 期
氧传感器
宋志 宏 1 李 骕 2 ( 1. 河南 省人 民医院 河 南 郑州 450003; 2. 南阳市 道路 运输 管理 局 河南 南 阳 473000)
一 、氧 传 感 器 的 作 用 电喷车为获得高 排气净化率, 降低排气中( CO) ) 一氧化碳、( HC) 碳氢化合物和( NOX) 氮氧化合物成份, 必须利用三元催 化器。但为了 能有效地使用三元 催化器, 必须精 确地控制空燃 比, 使它始终接 近理 论 空 燃 比 。 催化 器 通 常 装 在 排 气 歧 管 与 消 声 器 之 间 。 电喷发动机控 制系统中的氧传 感器是现代汽 车中一个非常重 要 的传感器, 用来监 测发动机排气中 氧的含量或浓 度, 并根据所测 得的 数据输出一个信号电压, 反馈给电脑, 从而控制喷油量的大 小, 它通常 安装在排气系统中, 直接与排气气流接触。氧传感器有一种特性, 在理 论空燃比(14.7: 1) 附近它输出的电压有突变。这种特性被用来检测排 气中氧气的浓度并反馈给电脑, 以控制空燃比。当实际空燃比变高, 在 排气中氧气的浓度增加而氧传感器 把混合气稀的 状态 ( 小电动势 :O 伏) 通知 ECU。当空燃比比理论空 燃比低时, 在 排气中氧气的浓 度降 低, 而氧传感器的状态( 大电动势: 1 伏) 通知( ECU) 电脑。 ECU 根据来自氧传感器的电动势差别判断空燃比的低或高, 并相 应地控制喷油持续的时间。但是, 如氧传器有故障使输 出的电动势不 正常, (ECU) 电脑就不能精确控制空燃比。所以氧传感 器还能弥补由 于 机 械 及 电 喷系 统 其 它 件 磨 损 而 引 起 空 燃 比 的 误 差 。可 以 说 是 电 喷 系 统 中 唯 一 有 “智能 ”的 传 感 器 。 二 、氧 传 感 器 类 型 1. 常用的氧传感器类型按材料不同分为: 二氧化皓 工作温度: 500℃～600℃ 二氧化钛 工作温度: 800℃～900℃ 2. 按连接线路的端子数不同分为: 一线 两线 三线( 带加热线圈) 四线( 带加热线圈) 五线或六线( 带加热线圈、宽频氧传感器) 三 、二 氧 化 皓 氧 传 感 器工 作 原 理 氧传感器采用二氧化锆( 一种在有氧气的情况下能 产生小电压的 陶瓷材料)作敏感元件 , 即在传感器 端部有一 个由二氧 化锆做成的 试 管状的套管, 传感器内侧通大气, 外侧暴露在排气中。 发动机排出的废气, 穿过装在排气歧管中的氧传感器 的端部, 与 二氧化锆的外侧接触。空气从传感器的另一端进入, 与 套管的内侧接 触。套管的内外表面覆盖了薄 层多孔铂(白金)作 为电极, 内表面 是负 极, 外表面是正极。铂起催化作用, 使排气中的氧与一氧化 碳反应, 减 少排气中的含氧量, 提高传感器的灵敏度。一般在外侧 电极表面还有 一个多孔氧化铝陶 瓷保护层, 它可 以防止废气烧 蚀电极, 但废气 能够 渗 进 保 护 层 与电 极 接 触 。 氧传感器的工作原理与干电池相似, 传感器中的氧 化锆元素起类 似电解液的作用。其基本工作原理是: 在一定条件下(高温和铂催化), 利用氧化锆内外两侧的氧浓度差, 产生电位差, 且浓度差 越大, 电位差 越大。大气中氧的含量为 21%, 浓混合气燃烧后的废气实际上不含氧, 稀混合气燃烧后生成的废气或因缺火产生的废气中含有 较多的氧, 但 仍 比 大 气 中 的氧 少 得 多 。 在高温及铂的催化下, 带负电的氧离子吸附在氧化 锆套管的内外 表面上。由于大气中的氧气比废气中的氧气多, 套管上 与大气相通一 侧比废气一侧吸附更多的负离子, 两侧离子的浓度差产 生电动势。当 套管废气一侧的氧浓度低时, 在电极之间产生一个 高电压(0.6～1V), 这 个电压信号被送到 ECU 放大处理, ECU 把高电压信号看作 浓混合气, 而把低电压信号看作稀混合气。根据氧传感器的电压信 号, 电脑按照 尽可能接近 14.7: 1 的理论最佳空燃比来稀释或 加浓混合气。因 此氧 传感器是电子控 制燃油计量的关 键传感器。氧 传感器只有在高 温时
氧传感器的介绍
a、b）结构 c）特性 1-TiO2氧传感器元件 2-壳体 3-绝缘体 4端子 5-陶瓷连结片 6-导线 7-TiO2热敏电 阻元件
氧分压如果偏离理论空燃比，则呈阶跃变化。所以利用测定的氧 气分压，即传感器的电阻变化，就能测得空燃比的偏离差值。与 空燃比相对应的传感器电阻值的变化特性如图1-89c所示，图中以 理论空燃比为界，电阻值产生跃变。 当周围气体介质中的氧元素多时，二氧化钛的电阻值增大；反之， 氧元素少时，电阻值减小。与氧化锆式氧传感器相同，由于在理 论空燃比附近电阻值急剧变化，故其输出电压也急剧变化。 二氧化钛式氧传感器的三个端子分别是基准电源、传感器输出端 和接地端。由于二氧化钛的电阻随温度变化，故串联热敏电阻后 具有温度补偿作用。在低温状态下，二氧化钛电阻值增大，影响 其正常的性能，为使其快速升温以活化其性能，可装有加热线圈。
对于稀薄混合气燃烧生成的排气，由于存在高浓度的O2与低浓度的CO， 即使CO与O2完全反应，也会有剩余的O2存在，故氧浓度比低，几乎不 产生电压。 此外，在接近理论空燃比的排气中，存在着低浓度的CO与O2，在铂表面 O2从与CO完全反应状态（CO过剩，O2为零），急剧向氧过剩状态（CO 为零，O2过剩）变化，氧浓度比也急剧变化，从而使电动势急剧变化， 图1-83b、c所示为氧化锆式氧传感器的输出特性。但上述特性只在温度 比较高的条件下才能充分体现出来，在低温时，这种特性会发生很大变 化，这时为了能够得到稳定的输出，应把氧传感器安装在不使温度降低 的位置，如可把图1-84所示的陶瓷加热器置于氧化锆元素的内侧，使氧 化锆氧传感器保持较高温度，这种方法已经实用化了。 图1-85a所示为氧化锆式氧传感器的空燃比反馈控制系统实例，在该系统 中，为对排气中的CO、HC、NOx三种成分同时获得高净化率，而采用了 三元催化剂。为使三元催化剂发挥最佳效果，必须在各种工况下，总是 使空燃比控制在理论值水平附近。因此，使用氧化锆式氧传感器来检测 排气中的氧浓度，通过发动机电控单元的反馈控制，即可实现控制空燃 比的反馈控制。
空燃比传感器的工作原理
空燃比传感器的工作原理
空燃比传感器是现代汽车发动机控制系统中非常重要的一个传感器，在控制发动机燃油混合物的配比和达到最佳燃烧状态方面发挥着重要的作用。
那么，空燃比传感器的工作原理是什么呢？
空燃比传感器工作原理的核心是利用了周围空气中含氧量的变化来感知发动机的空燃比。
传感器的外部构造看起来很简单，它包括一个外壳、一个O型密封圈、一个氧气传感层、一个产生电流的电极、引出线以及一个固定在传感器上的加热器。
在实际工作过程中，加热器可以提高整个传感器的温度，增加氧气传感层中的氧气浓度，并达到快速响应的目的。
在发动机工作时，空气和燃料进入发动机燃烧室，形成混合气体，接着汽车在进行燃烧反应时，需要提供足够量的氧气，才能让燃料完全燃烧，并且达到最优的燃烧状态。
在化学反应发生的同时，空燃比传感器会在周围空气中自动检测出氧气的浓度。
接着传感器中的电极就会测量氧气泵入后残留的氧气浓度，也就是断言当前空气中氧气的含量，并告诉控制单元当前发动机的空燃比是多少。
一般来说，汽车制造商会基于加速度、负载和转速之类的变量对燃油的浓度进行控制和调节。
然而，如果空燃比过高或过低，就可能使发
动机的性能不佳、油耗增加，排放物更多。
传感器的工作目的在于帮
助发动机控制系统实现稳定、高效的控制。
当空燃比传感器检测到发
动机的空燃比异常时，会立即通知控制单元，让系统采取适当的措施。
总而言之，空燃比传感器的工作原理非常简单，但是对于发动机控制
系统的性能却至关重要。
准确测量空气中氧气的浓度，能够为发动机
提供最佳的空燃比，确保劣质燃油、低质量空气和不削减氧气的状况下，始终完成燃烧工作，从而保证了燃油经济性和环保性。
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氧传感器与空燃比传感器详解
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(ห้องสมุดไป่ตู้ 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。