宽带氧传感器工作原理
宽带氧传感器的工作原理和常见故障的检查方法
宽带氧传感器的工作原理和常见故障的检查方法发布时间: 2010-4-29 15:52 | 编辑: 汽车乐 | 查看: 1067次来源: 网络随着汽车尾气排放限值要求的不断提高，传统的开关型氧传感器已不能满足需要，取而代之的是控制精度更高的线性宽带氧传感器(Universal Exhaust Gas Oxygen Sensor，简称UEGO)。
氧传感器闭环控制调节发动机燃烧室内的混合汽，以实现最佳的三元催化转换器运行，从而满足排放限值的要求。
为此，氧传感器闭环控制的任务是确保废气空燃比始终处于催化转换器的最佳工作点。
氧传感器闭环控制只改变所要喷射的燃油质量、燃烧室内的空气质量，也就是说汽缸充气和点火正时均不受影响，因此氧传感器是用来帮助确定废气中氧含量而反映实际工况中的空燃比。
控制单元内的氧传感器闭环控制必须通过所提供的信号来对混合汽的成分做出相应调整，控制过程很大程度上取决于氧传感器的属性。
宽带氧传感器能够提供准确的空燃比反馈信号给ECU，从而ECU精确地控制喷油时间，使汽缸内混合汽浓度始终保持理论空燃比值。
宽带氧传感器的使用提高了ECU的控制精度，最大限度地发挥了三元催化器的作用，优化了发动机的性能，并可节省大约15％的燃油消耗，更加有效地降低了有害气体的排放。
宽带氧传感器通过检测发动机尾气排放中的氧含量，并向电子控制单元(ECU)输送相应的电压信号，反映空气燃油混合比的稀浓。
ECU根据氧传感器传送的实际混合汽浓稀反馈信号而相应调节喷油脉宽，使发动机运行在最佳空燃比(λ=1)状态，从而为催化转换器的尾气处理创造理想的条件。
如果混合汽太浓(λ<1)，必须减少喷油量，如果混合汽太稀(λ>1)，则要增加喷油量。
现代汽车发动机管理系统中，安装在催化转换器前的宽带氧传感器，称作控制氧传感器，安装在三元催化器的上游位置，监测尾气中氧的浓度，并将信息反馈给控制单元，用于调节喷油量，从而实现发动机的闭环控制，改善发动机的燃烧性能并减少有害气体的排放。
氧传感器原理
汽车氧传感器是电喷发动机控制系统中关键的传感部件，是控制汽车尾气排放、降低汽车对环境污染、提高汽车发动机燃油燃烧质量的关键零件。
氧传感器均安装在发动机排气管上。
氧传感器安装位置一：作用氧传感器是排气氧传感器的简称，其功用是通过监测排气中氧离子的含量来获得混合气的空燃比信号，并将该信号转变为电信号输入到发动机ECU。
ECU根据氧传感器信号，对喷油时间进行修正，实现空燃比反馈控制（闭环控制），从而将过量空气系数（λ）控制在0.98～1.02之间（空燃比A/F约为14.7），使发动机得到最佳浓度的混合气，从而达到降低有害气体的排放量和节约燃油之目的。
同时也可以确保三效催化转化器对排气中的碳氢化合物（HC）、一氧化碳（CO）和氮氧化合物（NOX）三种污染物都有最大的转化效率，最大程度地进行排放污染物的转化和净化。
现代汽车普遍采用的宽带式氧传感器还具有检查气缸失火和判缸功能。
二：类型发动机燃油喷射系统采用的氧传感器分为氧化锆（ZrO2）式、氧化钛（TiO2）式和六线宽带式三种类型。
氧化锆式又分为加热型与非加热型氧传感器两种，氧化钛式一般都为加热型传感器。
氧传感器安装在排气管上。
3．二氧化锆式氧传感器氧化锆式氧传感器的基本元件是氧化锆（ZrO2）陶瓷管（固体电解质），亦称锆管（图7-33a）。
锆管固定在带有安装螺纹的固定套中内外表面均覆盖着一层多孔性的铂膜，其内表面与大气接触，外表面与废气接触。
氧传感器的接线端有一个金属护套，其上开有一个用于锆管内腔与大气相通的孔，电线将锆管内表面的铂极经绝缘套从此接线端引出。
（一）氧化锆（ZrO2）式氧传感器结构图1.保护套管2.内表面铂电极层3.氧化锆陶瓷体4.外表面铂电极层5.多孔氧化铝保护层6.线束接头原理图锆管的陶瓷体是多孔的，渗入其中的氧气，在温度较高时发生电离。
由于锆管内、外侧氧含量不一致，存在浓差，因而氧离子从大气侧向排气一侧扩散，从而使锆管成为一个微电池，在两铂极间产生电压（图7-33b）。
氧气传感器工作原理及故障分析
（1） 选择的测量点要求能正确反映所需要的炉内气氛，以保证氧传感器 输出信号的
用户的外置监控单元
一个外置的，由用户后接的装置必须承担测量信号的分析处理，以及循环自检的进行和监控。 对故障报警的反应是根据不同用户的技术要求，同样由该外置监控单元处理。 因此，该单元必须满足一定的要求:
该单元必须具有故障保护功能，就是说，下面提到的过程必须运行在无故障状态， 输入信号准确读入，输出信号准确输出。
图一：通道 K2 的输出信号。 由于测试过程是动态的，所以氧气测量系统的常用功能始终处于被检测状态，并理想地循 环运行。为此，在一个分离的测试通道安置 24V，使传感器电流从外部减弱 20%。测量系 统以一个较小的氧气浓度模拟实际情况。在这个基础上，通道 K1 和通道 K2 的测量信号必
须同样地予以减弱，也就是说，测量系统必须正确计算虚拟的氧气浓度。在这里，4%的宽 带是允许的，即在自测时测量值必须处在前测值的 0.76 和 0.84 倍之间。 实用规则：测量信号必须同样最少减弱 10% 使用这种测试方法首次实现以下可能：不仅 能够发现测量系统硬件上的故障，而且也能发现传感器本身，即二氧化锆密闭空腔故障!
在使用许可的容许偏差时间范围内，对通道 K1 和通道 K2 的测试值持续不断地进行 比较。
需要对 K2 输出信号的时间进行不间断的可信度检测。同时，静态信号应视作内部 误差。
在循环周期内，必须启动自检，并处理分析其对测试信号的影响。两个自检之间的 时间间隔，不能超出一个特定的数值。
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。
氧传感器结构
氧传感器结构一、引言氧传感器是一种用于测量气体中氧气浓度的装置。
它广泛应用于工业、医疗、环境监测等领域。
氧传感器的结构是实现其测量功能的基础，下文将详细介绍氧传感器的结构和工作原理。
二、氧传感器的基本结构氧传感器一般由三个主要部分组成：电极、电解质和外壳。
1.电极：氧传感器的电极通常由金属材料制成，如铂、银、金等。
电极的选择取决于不同应用的要求。
电极的主要作用是在气体中发生氧化还原反应，并产生电流信号。
2.电解质：电解质是氧传感器中的重要部分，它负责与电极之间的氧气传递。
一般情况下，电解质是固体氧化物，如二氧化锆（ZrO2）或二氧化钇（Y2O3）。
电解质的选择取决于不同应用的要求，如测量范围、响应时间等。
3.外壳：外壳是保护氧传感器内部结构的壳体。
它通常由金属或陶瓷材料制成，具有良好的耐高温、耐腐蚀性能。
外壳还具有固定电解质和电极的作用，保证它们固定在一定的位置。
三、氧传感器的工作原理氧传感器的工作原理基于氧化还原反应。
根据电解质类型的不同，氧传感器可以分为两种类型：浓差型和氧离子型。
1.浓差型氧传感器：浓差型氧传感器通过测量气体中氧气的浓度差异来确定氧气浓度。
其结构主要由两个电极、电解质和外壳组成。
其中一个电极（称为参比电极）暴露于空气中，另一个电极（称为工作电极）暴露于要测量的气体中。
电解质通过测量两个电极之间的氧气浓度差异来产生电流信号。
工作电极上的氧气与电解质之间发生氧化还原反应，产生电流。
2.氧离子型氧传感器：氧离子型氧传感器通过测量电解质中氧离子的浓度来确定氧气浓度。
其结构主要由三个电极、电解质和外壳组成。
其中一个电极（称为阴极）暴露于要测量的气体中，另一个电极（称为阳极）与空气接触，还有一个电极（称为参比电极）用于比较电解质中的氧离子浓度。
当阴极和阳极之间施加电压时，电解质中的氧离子会从阴极迁移至阳极，产生电流。
四、氧传感器的应用领域氧传感器广泛应用于多个领域，如以下几个例子所示：1.工业应用：氧传感器用于监测工业过程中的氧气浓度，例如燃烧过程的控制和监测，以确保燃料的高效燃烧。
常见汽车氧传感器的原理与检测_0
常见汽车氧传感器的原理与检测摘要氧传感器是电控发动机的重要部件,对发动机的正常工作和尾气排放控制起着至关重要的作用,如果氧传感器或其连接线路出现故障,不但会使汽车排放超标,还会有发动机燃料消耗量增加、怠速不稳等多种故障。
本文对汽车氧传感器的预案次于检测进行了论述。
关键词汽车;氧传感器;原理;检测在电控发动机控制系统中,氧传感器用来监测发动机排气中残余氧的含量或浓度,并根据所测得的数据输出一个信号电压,反馈给发动机控制单元,从而来控制喷油量的多少,一般直接安装在排气管上,常见汽车氧传感器有传统的氧化锆氧传感器和新型的宽域氧传感器。
1 氧化锆氧传感器1.1 氧化锆氧传感器的工作原理氧传感器采用氧化锆(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,在高温时与废气中的氧发生反应,输出微弱的电压信号。
随着废气中氧量的不同,产生和输出的电压值不同,从而对废气中氧的含量进行监测。
当混合气的实际空燃比高于理论空燃比(14.7,即稀混合气)时,废气中剩余的氧分子浓度相对较高,这时氧传感器内外氧分子浓度相差较小,只能输出大约0.1V 的电压,而当混合气的实际空燃比小于理论空燃比(即混合气)时,废气中剩余的氧分子非常少,这时氧传感器内外表面氧分子浓度相差较大,可以输出大约 1.0V左右的电压。
发动机控制单元就可以通过该信号了解当前混合气浓度相对于理论值的偏差,来相应调整喷油器的通电时间,从而调整喷油量,提高了对混合气浓度控制的精度。
1.2 氧化锆氧传感器的检测1.2.1 检查氧传感器加热器电阻拔下氧传感器插头,用万用表电阻档测量氧传感器加热器接脚间的电阻值,具体标准应查阅具体车型的维修手册(一般在4~40Ω之间),如果不符合标准值,应更换氧传感器。
1.2.2 检查氧传感器输出电压查阅所测车型的维修手册,找到氧传感器信号线,起动发动机并使水温达到至少80℃,使发动机多次达到2500r/min后并保持2500r/min,用万用表直流电压档测量氧传感器信号线的输出电压,电压值应在此0.1~1.0V之间波动,在10s之内电压应在0.1~1.0V之间变化至少8次。
宽带氧传感器的工作原理与检测方法
宽带氧传感器的工作原理与检测方法随着汽车排放限值要求的不断提高，传统开关型氧传感器已不能满足需要，取而代之的是控制精度更高的线性宽带氧传感器(Universal Exhaust Gas Oxygen Sensor,简称UEGO)宽带氧传感器能够提供准确的空燃比反馈信号给ECU, ECU 依此信号精确地控制喷油时间，使发动机经济性与排放性达到较高水准。
一、宽带型氧传感器的组成宽带型氧传感器是以普通加热型开关式氧化锆型氧传感器为基础扩展而来。
氧化锆型氧传感器有一特性，即当氧离子移动时会产生电动势。
反之，若将电动势加在氧化锆组件上，则会造成氧离子的移动。
宽带型氧传感器有两部分组成，如图1 所示。
第一部分是普通加热型氧化锆型氧传感器，氧化锆组件的两个电极一个处于空气室，另一个处于测量室。
空气室与外界大气相通，测量室通过单元泵与排气相通，排气中的氧通过单元泵输送到测量室中。
由于氧化锆组件内外两侧的氧含量不同，在两电极间会产生电动势，称为能斯特电池。
为使氧化锆组件能极早投入工作，设置了加热装置，加热装置的工作受电脑控制。
第二部分是泵氧元，又称为单元泵。
单元泵一侧通排气，另一侧通测量室。
单元泵是利用氧化锆传感器的反作用原理来工作的。
将电压施加于氧化锆组件上，推动氧离子的移动，将排气中的氧泵入测量室中。
形象一点讲，加在单元泵上的电压越高，氧离子的移动速度越快，单位时间内泵入测量室中的氧离子数量越多。
02 Oz 。
2电电电电电图1宽带型氧传感器的主要组成部件二、宽带氧传感器的工作原理发动机正常工作时，电脑通过改变单元泵电流来调节泵氧速度，将能斯特电池的电压值维持在450mV。
这种不断变化的单元泵电流经电脑处理后形成宽带氧传感器的信号，电脑依此信号对空燃比进行闭环控制，使三元催化反应器的转换效率达到理想状态。
具体调节过程如下：1•混合气过浓混合气过浓时，排气中的氧含量少，倘若单元泵以原来的工作电流工作，测量室的氧量将不足，能斯特电池电压值会超过450mV。
宽带氧传感器工作原理
宽带氧传感器工作原理
宽带氧传感器是一种用于测量发动机废气中氧气含量的设备。
它常用于汽车的排放系统中，以监测燃烧效率并控制废气排放。
宽带氧传感器的工作原理基于电化学反应。
传感器主要由一个氧离子导电固体电解质薄膜和两个电极组成。
其中一个电极是装在氧离子导电固体电解质薄膜上的参考电极，另一个电极是暴露在测量气体中的工作电极。
当氧气通过传感器的工作电极时，它会与电解质薄膜上的氧离子发生反应。
这个反应产生了一个电势差，导致传感器的输出电压发生变化。
测量电路会根据这个输出电压变化来计算氧气的含量。
宽带氧传感器具有高精度和高响应速度的特点。
它能够在废气中快速准确地测量氧气含量，并将结果传输给发动机的电子控制单元。
根据测量结果，控制单元可以相应地调整燃油喷射量，以优化燃烧效率，减少污染物的排放。
总而言之，宽带氧传感器通过测量废气中氧气含量来监测和控制发动机的燃烧过程。
它的工作原理基于电化学反应，具有高精度和高响应速度的特点。
这种传感器在汽车排放系统中起着关键的作用，帮助保护环境并提高燃油利用率。
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宽带氧传感器工作原理
宽带氧传感器工作原理：
宽带氧传感器是一种用于测量和监测燃烧过程中排放氧气浓度的设备。
其工作原理基于氧气的电化学反应。
以下是它的基本工作原理：
1. 氧气透过传感器：在宽带氧传感器内部，有一个由陶瓷和金属层组成的氧离子导体，它具有一种特殊的氧离子传输机制。
在工作状态下，氧气以分子形式通过传感器的陶瓷层，进入传感器内部。
2. 氧离子传输：当氧气进入传感器内部时，它被陶瓷层表面的贵金属催化剂分解成氧离子（O2-）。
这些氧离子在陶瓷层中
传输，并渗透到陶瓷的另一侧，也就是金属层。
3. 氧离子浓度差：在陶瓷层两侧的氧离子浓度存在差异，这是由于在金属层表面存在一个不可透过的膜层（例如稳流氧膜），阻止氧气进一步渗透。
因此，氧离子在陶瓷层内会沿着浓度梯度进行扩散。
4. 氧敏传感器信号：通过测量金属层上的氧离子浓度差异，宽带氧传感器可以生成相关的电信号。
这些信号在传感器的内部电路中被转换成数字或模拟信号。
5. 氧气浓度输出：通过分析传感器输出信号，可以计算出燃烧过程中氧气的浓度。
这个浓度值可以用来调整燃烧过程以提高效率，或作为环境监测的依据进行控制。
通过上述工作原理，宽带氧传感器可以实时、准确地测量氧气浓度，具有高精度和高灵敏度。
它在汽车、工业过程控制和环境监测等领域有着广泛的应用。