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含氧传感器工作原理

来源:互联网 作者:yangzh 浏览:12625

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摘要: 含氧传感器工作原理。用途:主要为检测排气中的氧气浓度,将电压信号送给ECU,以修正喷油量,使空燃比控制于理论值内。亦可称为:EGO 、Lambda(λ)传感器。

用途:主要为检测排气中的氧气浓度,将电压信号送给ECU,以修正喷油量,使空燃比控制于理论值内。

亦可称为:EGO 、Lambda(λ)传感器。

λ=实际空燃比值/最适值空燃比值

含氧传感器种类:

依传感器的引线数分:

单线式

双线式

依传感器为加热式时的引线数分:

三线式

四线式

依传感器的使用材料分:

二氧化锆式

二氧化钛式

三元触媒转化器特性

含氧传感器工作原理

排气浓度与引擎效率关系

含氧传感器工作原理

含氧传感器的安装位置

含氧传感器工作原理

含氧传感器的使用:

含氧传感器堆积物的来源:

混合比过浓

使用含铅汽油

冷却剂泄漏

机油消耗

外界环境的影响:

温度

当传感器温度由白金加热器维持在700℃时,电流受温度影响很小,因此无须补偿。但是不用白金加热器,电流因排气温度降低而降低,将使测量结果不精确。排气压力对量测误差影响在1%以下。

排气温度与压力的影响

含氧传感器工作原理

二氧化锆( ZrO2 )式含氧传感器:

二氧化锆管内侧导入大气,外侧则与排气接触。

混合气浓时,废气接触到白金,因白金的触媒作用,使残存的低浓度O2与废气中的CO或HC发生反应,故外侧白金表面的氧气几乎不存在。因此含氧传感器内、外侧浓度差变成非常大,产生大约0.9V电压。混合气稀时,排出废气中含有高浓度O2与低浓度CO,即使CO与O2发生反应,也还剩下多余的O2。故二氧化锆内、外侧浓度差小,几乎不产生电动势,电压约为0.1V。含氧传感器于低温时,其电压变化小,反应时间长,故现代汽车使用的含氧传感器,均已改用加热式。

二氧化锆含氧传感器构造

含氧传感器工作原理

二氧化锆含氧传感器输出电压

含氧传感器工作原理

二氧化锆传感器细部构造

含氧传感器工作原理

二氧化锆外加电压与电流特性

当外加电压越来越大时,电流IP亦逐渐变大,而达到一个极限值,极限电流的大小与排气中的氧分子分压成正比。若控制外加电压E在一个固定的值,使电流达到极限定值,则排气中的氧分子分压即可量得。

含氧传感器工作原理

定电流下的最适值囊特性

端电压的特性在λ=1时,具有ON-OFF的急遽变化。

当电流极小时,在λ<1的区域,电压会降低至很小。

电压特性就如一个脉冲讯号。

含氧传感器工作原理

二氧化锆传感器基本特性

经由外加电压E侦测最适当的空燃比,亦可藉IP量测得之稀薄区域的空燃比。

其精确度在λ=1是±1.25%,当λ<1时精确度为±2%。

含氧传感器工作原理

加热式二氧化锆含氧传感器

耗用电力约10W的陶瓷加热组件,以缩短传感器达工作温度的时间。长时间怠速运转时,也可保持传感器一定的工作温度。

加热式二氧化锆含氧传感器构造

含氧传感器工作原理

二氧化钛(TiO2)含氧传感器

作用原理与二氧化锆完全不相同,作用原理类似水温感知器。当混合比在稀、浓间变化时,因O2含量的改变,使二氧化钛电阻随之改变。电阻不是逐渐变化,而是非常迅速的改变。当混合比浓时电阻低于1KΩ,当混合比稀时则高于20KΩ。

二氧化钛传感器的设计

具有两个二氧化钛组件,一个是具有多孔性用来感测氧气的二氧化钛陶瓷;另一种则为实心二氧化钛陶瓷用来做加热调节器,补偿温度的误差。外端以具有空槽的金属管做为保护管,一方面让气体可以进出,一方面防止组件受到外物撞击。

二氧化钛含氧传感器构造

含氧传感器工作原理
含氧传感器工作原理

二氧化钛特性

二氧化钛在室温下具有很高电阻的半导体。当氧分子脱离时,会造成氧化钛结晶格子的空隙,而使结晶格子造成缺陷,产生电流。当氧的空隙越多,就会有更多的电子可资利用来传递电流,材料的阻抗亦随之降低。此现象系与温度冀膈分压有关。

二氧化钛阻抗与氧分压关系

含氧传感器工作原理

其温度阻抗系数的误差在400℃时为4%,在800℃时约为2%的补偿。

温度变化对二氧化钛的影响

传感器电阻及电热调节器电阻将受温度影响产生变化。工作温度于250℃至850℃之间,当空燃比由稀至浓时,其电阻变化非常快。达到稳定状态所需时间小于100msec。电热调节器为实心的二氧化钛陶瓷,亦会保有一些氧气,其反应速度比多孔质的氧气检测测组件二氧化钛陶瓷慢很多。由于反应速度慢,故电热调节器的电阻较不易达到稳定。当温度越高,其达到稳定时间越短;温度越低,达到稳定所需时间越长。

温度变化对传感器阻抗的影响

含氧传感器工作原理

输出电压比较

TiO2与ZrO2一样,都是在浓混合比产生高电压,稀混合比时产生低电压。 TiO2是利用参考电压,改变电阻后以变化输出电压,故输出电压较高。 ZrO2是自己产生输出电压,故输出电压较低。

二氧化钛传感器的优点

不需要参考空气,可免除因高温而可能造成氧气在参考空气和排气间泄漏。氧气感测组件和电热调节器电极密封于二氧化钛陶瓷里面,可保护陶瓷和金属间的界面,避免受到排气的磨耗和腐蚀。二氧化钛陶瓷和电极间的热膨胀系数密切匹配,使界面的热应力降至最低。

陶瓷绝缘材固定二氧化钛组件,且导电性低。贵金属渗在多孔质的陶瓷里,比用贵金属涂敷在密实的陶瓷组件表面上,更具有抗磨耗性。

型号 厂商 价格
EPCOS 爱普科斯 /
STM32F103RCT6 ST ¥461.23
STM32F103C8T6 ST ¥84
STM32F103VET6 ST ¥426.57
STM32F103RET6 ST ¥780.82
STM8S003F3P6 ST ¥10.62
STM32F103VCT6 ST ¥275.84
STM32F103CBT6 ST ¥130.66
STM32F030C8T6 ST ¥18.11
N76E003AT20 NUVOTON ¥9.67
型号/产品名 平均报价 涨跌幅
STM8S003F3P6 1.55 1.12%
74HC573D 0.64 2.86%
2N7002 3.66 400.00%
STM32F103C8T6 7.47 27.87%
1N4007 1.58 0.00%
ADM2483BRWZ 8.90 3.21%
SHT10 16.21 5.88%
STM32F103RCT6 12.56 24.44%
78L05 10.55 66.67%
LM358 118206.75 16.67%
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