车用氮氧传感器介绍
氮氧传感器原理
氮氧传感器原理氮氧传感器是一种用于测量引擎排放气体中氮氧化物（NOx）浓度的装置。
它在现代汽车的尾气处理系统中起着至关重要的作用。
本文将介绍氮氧传感器的工作原理及其在汽车尾气处理系统中的应用。
氮氧传感器的工作原理基于化学反应。
当氧气和NOx混合在一起时，它们会在传感器内部的电极上发生化学反应。
这种反应会产生一种电流，其大小与NOx 浓度成正比。
传感器通过测量这种电流来确定NOx的浓度，从而帮助引擎控制系统调整燃烧过程，以减少NOx的排放。
传感器内部的电极是由氧离子导体材料制成的。
当传感器加热到一定温度时，氧离子会在电极表面和NOx之间传递。
这种传递过程会导致电子流动，产生一个电流信号。
这个信号会被传感器发送到引擎控制系统，系统会根据这个信号来调整燃烧过程，以降低NOx的排放。
氮氧传感器通常安装在汽车的排气管中。
它们可以直接测量尾气中的NOx浓度，并将这些信息发送到车辆的引擎控制系统。
引擎控制系统会根据传感器提供的信息来调整燃油喷射量和点火时机，以最大程度地减少NOx的排放。
除了在汽车上的应用，氮氧传感器也被广泛应用于工业和环境监测领域。
在工业中，氮氧传感器可以用于监测燃煤锅炉、烟囱排放和化工厂的废气处理。
在环境监测领域，氮氧传感器可以用于监测空气质量和大气污染。
总的来说，氮氧传感器是一种重要的环境监测装置，它可以帮助减少汽车和工业排放的NOx，保护环境和人类健康。
通过测量尾气中的NOx浓度，氮氧传感器可以帮助引擎控制系统实现更加高效和清洁的燃烧过程，从而减少对环境的污染。
在未来，随着环保意识的提高和技术的进步，氮氧传感器将会得到更广泛的应用，并发挥更大的作用。
氮氧传感器内部结构
氮氧传感器内部结构
氮氧传感器是一种用于测量和监测发动机排放气体中氧气和氮氧化物浓度的重要装置。
它的内部结构主要包括氧离子传导体、电极、保护层和连接线等组成部分。
氮氧传感器的核心部分是氧离子传导体。
氧离子传导体通常采用固体电解质材料，如氧化钇稳定的锆或钇稳定的氧化锆等。
这种材料具有良好的氧离子传导性能，在高温下能够快速传导氧离子。
氧离子传导体的选择对于传感器的性能至关重要。
氮氧传感器中的电极是另一个关键组成部分。
电极通常由铂或其他贵金属制成，具有良好的电导性和稳定性。
电极的作用是在氧离子传导体的两端形成电流，用于测量氧气浓度和氮氧化物浓度。
为了保护氧离子传导体和电极不受外界环境的影响，氮氧传感器通常还配备了保护层。
保护层可以防止传感器受到水汽、硫化物、铅等有害物质的腐蚀，同时还能防止灰尘和颗粒物的侵入。
保护层通常采用陶瓷或金属材料制成，具有良好的耐腐蚀性和隔离性能。
连接线也是氮氧传感器不可或缺的一部分。
连接线通常由高温耐受性强的材料制成，如高温电缆或陶瓷导线。
连接线的作用是将传感器与电路板或其他设备连接起来，以传输测量结果或控制信号。
总结起来，氮氧传感器的内部结构包括氧离子传导体、电极、保护
层和连接线等部分。
氧离子传导体是核心组件，用于传导氧离子。
电极用于测量氧气和氮氧化物浓度。
保护层能够保护传感器免受外界环境的影响。
连接线用于传输信号和连接其他设备。
通过这些组成部分的协同作用，氮氧传感器能够准确、稳定地监测发动机排放气体中的氧气和氮氧化物浓度，为环境保护和汽车排放控制提供重要支持。
车用NOx氮氧传感器介绍.
4
1、NOx传感器技术要求
用途：
准确、快速地测量气体中的NOx浓度。
技术要求：
灵敏度高，良好的选择性； 快速的响应和恢复； 重复性、稳定性好； 可普及性。
通用NOx传感器（UniNOx-Sensor），德国大陆
5
目录
1. NOx气体传感器技术要求
H C + xO yH O + zCO 2 n 2 2 H + O 2H O 2 2 2
pO 2' = 10 bar
- 20
UN
2-
pO2'' = 0,21bar
O2
O
2-
O2
-
O
O2
多孔保护层 多孔电极 Pt (+ZrO2)
-
O 2参考空气 O 2O O 2 O2 O2 O2 O2 2O O2 2O O2 O2 O2 O2 O
8
3.1 半导体气体传感器分类
半导体气敏元件的分类如表所示。大体上可分为电阻型和非电阻 型两大类。
要对NOx进行检测，需要选择合适的敏感材料。
9
3.2 电阻型半导体NOx传感器结构
SnO2 是应用最早的半导体传感器材料之一,福特公司最初用其制成 传感器进行NOx 的监测。
氧化物半导体NOx传感器，福特公司专利
NO2+4e → N2+2O2或NO2+2e → NO+O2(1) (2)
而在另一侧发生了如下的阳极反应： 2O2--4e → O2 同时对O2和CO2浓度变化具有 抗干扰性。 关。 (3)
因此，低频下的总阻抗与NO2的浓度相
20
车用NO 氮氧传感器介绍详解
6
2. NOx气体传感器分类
• 根据气敏特性分类：
7
目录
1. NOx气体传感器技术要求 2. NOx气体传感器分类 3. 半导体气体传感器 4. 固体电解质气体传感器 5. 电化学型气体传感器 6. 新型气体传感器
8
3.1 半导体气体传感器分类
半导体气敏元件的分类如表所示。大体上可分为电阻型和非电阻 型两大类。
Pt (+ZrO2)
NO + 2 CO N 2+ 2CO 2
4e- + O2 2O2- T > 350°C
2O2- 4e- + O2
17
4.3 氧化锆固体电解质传感器分类（1）
V
Oo2-
pI O2
e
p II O2
A
Oo2-
pI O2
p II O2
铂电极 YSZ 铂电极
(1) 电位型
铂电极 YSZ
13
3.6 非电阻式半导体气体传感器
• 非电阻式半导体气体传感器是MOS二极管式和结型二极管式以及场 效应管式(MOSFET)半导体气体传感器。其电流或电压随着气体含量 而变化，主要检测氢和硅烧气等可燃性气体。（略）
14
目录
1. NOx气体传感器技术要求 2. NOx气体传感器分类 3. 半导体气体传感器 4. 固体电解质气体传感器 5. 电化学型气体传感器 6. 新型气体传感器
26
6.1 新型传感器类别
光纤气体传感 器
表面声波气体 传感器(SAW)
智能气体传感 器（电子鼻）
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附：UniNOx传感器工作原理(1)
注：UniNOx传感器是由德国大陆和日本NGK 开发的世界第一款量产的车载NOx传感器。
nox传感器工作原理
nox传感器工作原理
鉴于您不希望有标题相同的文字，请找以下一段没有标题的描述Nox传感器工作原理的内容：
Nox传感器是一种用于测量发动机废气中氮氧化物（NOx）含量的传感器。
传感器的工作原理基于化学反应，并利用固体电解质来测量NOx浓度。
传感器包含两个主要部分：传感器电极和氧离子传导固体电解质。
传感器电极由金属氧化物制成，作为催化剂，将NOx与氧反应生成氮氧化物（NO）和氧离子（O2-）。
生成的氮氧化物和氧离子通过电解质传导到另一个电极，形成测量电流。
传感器测量的基本原理是根据电解质中氧离子的浓度与传感器输出电流之间的关系来计算NOx浓度。
当氮氧化物浓度升高时，反应速率也会增加，进而导致测量电流的增大。
由于Nox传感器的工作原理基于化学反应，因此在传感器的性能和使用寿命方面需要特别注意。
传感器需要定期校准和维护，以确保准确测量NOx浓度并提供可靠的数据用于发动机控制系统。
nox 传感器原理
nox 传感器原理NOX传感器原理一、引言NOX（氮氧化物）传感器是一种用于测量发动机尾气中NOX浓度的重要设备。
NOX是一种有害的气体，对环境和人体健康造成严重影响。
因此，开发出高精度、高灵敏度的NOX传感器对于监测和控制发动机尾气排放具有重要意义。
二、传感器工作原理NOX传感器是通过电化学原理来测量NOX浓度的。
该传感器通常由两个电极和一个电解质层组成。
其中一个电极是工作电极，另一个电极是参比电极，电解质层则起到隔离和传递离子的作用。
当NOX气体进入传感器后，会发生一系列的电化学反应。
首先，NOX气体被电解质层吸附并分解成氮气和氧气。
然后，氮气和氧气会进一步与电解质层发生反应，产生氮氧化物离子和电子。
在这个过程中，工作电极和参比电极之间会产生电势差。
这个电势差与NOX气体的浓度成正比。
通过测量这个电势差的大小，就可以准确地计算出NOX气体的浓度。
三、传感器特点1. 高灵敏度：NOX传感器具有高灵敏度，能够检测到极低浓度的NOX气体。
这使得它成为监测发动机排放的理想设备。
2. 快速响应：NOX传感器的响应速度非常快，可以在短时间内准确地测量出NOX气体的浓度变化。
这对于实时监测和控制发动机尾气排放非常重要。
3. 高精度：传感器通过电化学反应来测量NOX浓度，具有高精度和稳定性。
它可以提供准确的测量结果，有助于进行精确的排放控制。
4. 长寿命：NOX传感器采用耐高温、耐腐蚀材料制造，具有较长的使用寿命。
这减少了维护和更换传感器的频率，降低了使用成本。
5. 小巧便携：NOX传感器体积小巧，重量轻，方便携带和安装。
它可以广泛应用于各种车辆和发动机系统中。
四、应用领域NOX传感器主要应用于汽车尾气排放监测和控制领域。
通过实时监测发动机尾气中NOX浓度的变化，可以对发动机进行调整和优化，以降低NOX排放量。
NOX传感器还可以应用于环境监测和工业生产过程中。
它可以用于监测工业废气中的NOX浓度，实施环保措施，减少大气污染。
车用氮氧传感器介绍课件
校准与补偿
通过软件算法对传感器输出进 行校准和温度、压力等参数的
补偿，确保测量准确性。
车用氮氧传感器的输出特性
线性输出
传感器输出与氮氧化物 浓度呈线性关系，方便
进行浓度计算。
响应时间
精度与误差
传感器对氮氧化物浓度 的响应时间越短，越能 实时反映汽车尾气的排
放情况。
传感器的精度越高，误 差越小，测量结果越准确。
稳定性
长期使用下，传感器性 能的稳定性对确保准确
测量至关重要。
03 车用氮氧传感器的分类 与特点
加热型车用氮氧传感器
总结词
加热型车用氮氧传感器具有较高的测量精度和响应速度，但需要额外的加热元 件，成本较高。
详细描述
加热型车用氮氧传感器通过额外的加热元件将传感器部分加热至一定温度，以 降低气体吸附和反应速度的影响，提高测量精度和响应速度。由于需要加热元 件，其成本相对较高，同时需要额外的能源供应。
精度要求
根据实际测量经过长时间验证，性能稳 定的传感器。
尺寸与重量
考虑安装空间和车辆的承重限制。
兼容性
确保传感器与车辆其他系统兼容。
车用氮氧传感器的安装与使用
01
安装位置
选择对车辆排放影响最小且便于维 护的位置。
初始标定
在安装后进行初始标定，确保传感 器正常工作。
车用氮氧传感器介绍课件
目 录
• 车用氮氧传感器的工作原理 • 车用氮氧传感器的分类与特点 • 车用氮氧传感器的选型与使用 • 车用氮氧传感器的发展趋势与
01 氮氧传感器简介
氮氧传感器的定义
01
氮氧传感器是一种用于检测汽车 尾气中氮氧化物（NOx）含量的 传感器。
大陆氮氧传感器pid算法
大陆氮氧传感器pid算法大陆氮氧传感器PID算法的工作原理和应用引言：随着汽车工业的快速发展，对尾气排放的控制要求也越来越高。
氮氧化物（NOx）是主要的尾气污染物之一，对人类健康和环境造成极大的威胁。
为了降低NOx的排放，氮氧传感器被广泛应用于汽车尾气处理系统中。
而PID控制算法作为一种经典的控制方法在氮氧传感器的控制中具有重要的地位。
本文将详细介绍大陆氮氧传感器PID算法的工作原理和应用。
一、氮氧传感器简介氮氧传感器是一种可测量和控制尾气中NOx含量的装置。
它通常由氧传感器和氮气传感器组成，通过测量尾气中的氮氧化物浓度以及氧气含量来反馈实时数据给汽车的控制单元。
二、PID控制算法原理PID控制算法是一种经典的控制方法，由比例、积分和微分三个控制输出组合而成，可以根据系统的反馈信息来调整控制器的输出，使得被控制量接近期望值。
1. 比例控制（P）比例控制根据被控制量与设定值之间的差异来调整输出。
通过一个比例系数Kp将差异放大，并与输出相乘，产生比例控制的作用。
具体来说，在氮氧传感器控制中，比例控制可以根据测量到的NOx浓度和目标浓度之间的差距来调整传感器的输出。
2. 积分控制（I）积分控制根据被控制量与设定值之间的积分累积来调整输出。
通过一个积分系数Ki将积分累积放大，并与输出相乘，产生积分控制的作用。
在氮氧传感器控制中，积分控制可以用来消除系统的稳态误差，即在长时间内使测量值与目标值精确匹配。
3. 微分控制（D）微分控制根据被控制量变化的速率来调整输出。
通过一个微分系数Kd将变化率放大，并与输出相乘，产生微分控制的作用。
在氮氧传感器控制中，微分控制可以用来降低系统的超调量，即使被控制量的变化更加平滑。
综合利用比例、积分和微分控制，PID算法可以根据系统反馈信息实时调整控制输出，以快速响应和精确控制氮氧传感器中的氮氧化物浓度。
三、大陆氮氧传感器PID算法应用大陆是一家全球知名的汽车零部件供应商，其氮氧传感器PID算法应用广泛且成熟可靠。
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表示气体传感器对被测气体的识别(选择)以及对干 扰气体的抑制能力
阻值达到气体体积浓度下稳态阻值的90%为止的 所需时间
阻值恢复到洁净空气中阻值的90%为止所需的时 间
使气体传感器恢复正常工作状态需要的时间
气体传感器正常工作时所需的加热电路功率
9
Pt (+ZrO2)
NO + 2 CO N 2+ 2CO 2
4e- + O2 2O2- T > 350°C
2O2- 4e- + O2
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4.3 氧化锆固体电解质传感器分类（1）
V
Oo2-
pI O2
e
p II O2
A
Oo2-
pI O2
p II O2
铂电极 YSZ 铂电极
(1) 电位型
铂电极 YSZ
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3.6 非电阻式半导体气体传感器
• 非电阻式半导体气体传感器是MOS二极管式和结型二极管式以及场 效应管式(MOSFET)半导体气体传感器。其电流或电压随着气体含量 而变化，主要检测氢和硅烧气等可燃性气体。（略）
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目录
1. NOx气体传感器技术要求 2. NOx气体传感器分类 3. 半导体气体传感器 4. 固体电解质气体传感器 5. 电化学型气体传感器 6. 新型气体传感器
3
2. NOx气体传感器分类
• 根据气敏特性分类：
半导体 固态电 电化学 新型传
型
解质
型
感器
4
目录
1. NOx气体传感器技术要求 2. NOx气体传感器分类 3. 半导体气体传感器 4. 固体电解质气体传感器 5. 电化学型气体传感器 6. 新型气体传感器
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3.1 半导体气体传感器分类
半导体气敏元件的分类如表所示。大体上可分为电阻型和非电阻 型两大类。
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5.1 电化学式气体传感器概述
利用待测气体与有关的电极反应而制成的气体传感器称电化 学式气体传感器。可分为原电池式、定电位电解式、电量式、 离子电极式四种类型。针对测量NOx，在此介绍前两种。
A. 定电位电解式气体传感器 B. 原电池式气体传感器
20
5.2 定电位电解式气体传感器
在电解过程中，电流由气体成分的扩散速度决定，极限电流与气体 体积浓度成正比。借此可进行检测，称为定电位电解式传感器。
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4.2 固体电解质的导电机理
Nernst原理公式:
UN =
P RT ln O 2 '' 4F P
O2'
UN:输出电动势 T:气体绝对温度 F:法拉第常数 R:理想气体常数 Po2’参考空气气压值 Po2’’废气的气压值
电极处化学反应
pO2' = 10-20bar
H C + xO yH O + zCO 2
图示为烧结体N型半导体的模型（左）。晶粒间界有较高的电阻，晶粒内部电 阻较低。该模型可简化为仅由颈部等效电阻Rn串联而成的等效电路（右）
8
3.4 电阻型半导体NOx传感器特性参数
名称 固有电阻
气体灵敏度
分辨率（选择 系数）
响应时间
符号 Ra S
K
T1
恢复时间
T2
初期稳定时间 T3
加热功率
PH
定义
半导体气体传感器在洁净空气中的电阻值
要对NOx进行检测，需要选择合适的敏感材料。
6
3.2 电阻型半导体NOx传感器结构
SnO2 是应用最早的半导体传感器材料之一,福特公司最初用其制成
传感器进行NOx 的监测。
氧化物半导体NOx传感器，福特公司专利
7
3.3 电阻型半导体NOx传感器检测机理
气敏半导体材料SnO2是N型半导体，其导电机理可用吸附效 应来解释。
nm 2
2
废气
O2
O2-
O2-
2 CO + O 2CO
2
2
2
H
2+
O
2
2H
2O
多孔保护层 多孔电极 Pt (+ZrO2)
UN
pO2'' = 0,21bar
O2-
O2-
O2O2O- 2O2- O2-
O2-
O2O2-
O2O2-
O2
O2
O2 O2
O2
O2
O2
O2 O2
参考空气
固体电解质
多孔电极
ZrO2 (+Y2O3)
3.5 半导体气体传感器优缺点
氧化物半导体NOx传感器优缺点：
优点：敏感性好，掺杂三价元素（Al，Bi，Ga，In）时，对NOx显 示出可靠的选择性。 缺点：无法完全过滤其它气体，稳定性不好。
改进方法：
以氧化物为基体，掺杂某些特定金属制成半导体传感器。如TiO2， WO3，AlVO4等，提高选择性和稳定性。
NO2+2e=NO+O2- 2O2--4e=O2
5.3 原电池式气体传感器
还可以用来测定大气中氧、一氧化碳（CO） 的体积浓度：
21
选择合适的电解 液和敏感电极， 对NOx气体做出 有效选择。
O2 H 2 O 4e- 4OH2Pb 4OH- 2Pb(OH)2 4e-
12
4.1 固体电解质的导电机理
废气
传感单元 PO2’
US
参考空气 PO2’’
ZrO2-陶瓷层 电极 多孔保护层 绝缘层
加热
Sensor voltage
Sensor Characteristic Curve V
0.9
0.6
0.3 0 0
Ureg
0.98
1.0
1.02
Normalized A/F ratio
而在另一侧发生了如下的阳极反应：
2O2--4e → O2
(3)
因此，低频下的总阻抗与NO2的浓度相
关。
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4.5 固态电解质NOx传感器关键技术
电解质材料 敏感电极材料
制备工艺
18
目录
1. NOx气体传感器技术要求 2. NOx气体传感器分类 3. 半导体气体传感器 4. 固体电解质气体传感器 5. 电化学型气体传感器 6. 用途：
准确、快速地测量气体中的NOx浓度。
技术要求：
灵敏度高，良好的选择性； 快速的响应和恢复； 重复性、稳定性好； 可普及性。
通用NOx传感器（UniNOx-Sensor），德国大陆
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目录
1. NOx气体传感器技术要求 2. NOx气体传感器分类 3. 半导体气体传感器 4. 固体电解质气体传感器 5. 电化学型气体传感器 6. 新型气体传感器
铂电极
(2) 极限电流型
敏感电极：NO2+2e=NO+O2参考电极：2O2--4e=O2
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4.3 氧化锆固体电解质传感器分类（2）
(3) 阻抗谱型：
16
4.4 阻抗谱型NOx传感器检测机理
同时对O2和CO2浓度变化具有 抗干扰性。
在YSZ 电解质与敏感电极界面上发生了 如下的阴极反应：
NO2+4e → N2+2O2- (1) 或NO2+2e → NO+O2- (2)