氧感測器的結構和工作原理

2021-03-04 01:13:07 字數 1281 閱讀 5073

1. 氧感測器的功用與型別

排氣中的氧感測器濃度可以反映空燃比的大小,所以在電子控制燃油噴射系統中廣泛使用氧感測器。氧感測器將檢測到的氧氣濃度反饋給ecu,ecu根據此訊號判斷空燃比是否偏離理論值,若偏離則調節噴油量,使空燃比控制在理論允許的範圍之內。

常見的氧感測器有二氧化鋯和二氧化鈦型氧感測器兩種。

2. 二氧化鋯氧感測器

(1) 結構

二氧化鋯型氧感測器由二氧化鋯管、起電極作用的襯套,以及防止二氧化鋯管損壞和匯入汽車的帶孔護罩等構成,如圖一所示。

圖一二氧化鋯氧感測器

(2) 工作原理

氧感測器安裝於排氣管上,二氧化鋯的管內、外表面均塗有薄薄的一層鉑,鉑既起到電極的作用,又具有催化的作用。二氧化鋯管內側通大氣,並且保持氧濃度不變,外側直接與氧濃度較低的排氣相牴觸。工作時,在排氣高溫作用下,氧氣發生分離,由於鋯管內側氧離子濃度高,外側氧在兩個表面電極有氧濃度差,氧離子就從濃度高的一側向低的一側流動,從而產生電動勢,所以二氧化鋯感測器實際為一種容量較小的化學電池,也稱氧濃度差電池。

當混合氣稀(空燃比大)時,排氣中的氧含量高,感測器元件內、外側氧濃度差小,氧化鋯元件內、外側兩電極之間產生的電壓很低(接近於0v);

當混合氣濃(空燃比小)時,排氣中幾乎沒有氧,感測器內、外側氧濃度差很大,內、外側電極之間產生的電壓高(約1v)。在理論空燃比附近,氧感測器輸出電壓訊號值有一突變,如圖二所示。

圖二氧感測器的輸出特性

二氧化鋯管內外塗有鉑起催化作用,能使排氣中氧氣與一氧化碳、碳化氫等發生反應,減少排氣中氧含量,使外側鉑表面的氧幾乎不存在,提高了感測器的靈敏度。

氧感測器的輸出特性與排氣溫度有關,二氧化鋯式氧感測器的工作溫度在300℃以上。當排氣溫度低於一定值(約300℃)時,氧感測器的輸出特性不穩定,因此氧感測器一般都安裝在排氣溫度較高的位置。如圖三所示。

圖三氧感測器的安裝位置

為此,有些車上海裝有排氣溫度感測器,當排氣溫度感測器的訊號達到一定值後,控制單元才根據氧感測器的訊號進行空燃比反饋修正。

3.二氧化鈦氧感測器

二氧化鈦氧感測器是利用半導體材料二氧化鈦的電阻值,隨排氣中氧含量的變化而變化的特性製成的,屬於電阻型氧感測器。在常態下此感測器具有高電阻值;二氧化鈦在表面缺氧時,電阻值降低。其結構圖如圖四所示。

圖四氧化鈦型氧感測器的結構

當混合氣較稀時,排氣中氧含量多,氧濃度高,二氧化鈦呈高阻狀態;當混合氣較濃時,排氣中氧含量低,二氧化鈦的電阻大大降低。其電阻值的變化在理論空然比附近發生突變,如圖五所示。

圖五二氧化鈦感測器的輸出特性

二氧化鈦的電阻受溫度影響較大,所以在電路中一般接有熱敏電阻rt,起到溫度補償作用。

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