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氧传感器的故障检测与诊断

氧传感器的故障检测与诊断

关键词:氧传感器故障诊断检测

氧传感器结构:

氧传感器采用二氧化锆(是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。

二,氧传感器工作原理:

车用氧传感器是汽车电子燃油喷射系统(ECU)的核心器件,用来检测发动机排气中的氧含量,并根据所侧得数据输出信号电压,反馈给ECU,从而控制喷油量的大小,使汽车空燃比达到最近状态,提高燃烧效率,降低有害气体(如:CO、HC和NOX)的排放,从而达到减少环境污染及节约能源的目的。

该传感器的基本元件是氧化锆(ZRO2)固体电解质。氧化锆制成试管试的管状,亦称锆管,固定在带有安装螺纹的固定套中,内外表面都覆盖着一层电极,内表面与大气相通,外表面与废气接触。氧传感器安装在排气管上,为了防止废气中的杂质腐蚀电极,在锆管外表的电极上覆盖着一层保护层,并且还加装有防护套管,套管上开有槽口,这样既可以防止废气烧蚀电极,又可保证废气渗进保护层,与电极接触。氧化锆是一种具有氧离子传导性的固体电解质,氧化锆在高温下具有这样一种特性,既当内外侧的氧浓度差较大时,就会产生电动势。大气一侧和汽车排放废气一侧的氧气浓度既氧分压是不同的。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化浓度程度差,产生电位差,且浓度差越大,电位越大。大气中氧的含量为20%,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却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,套管上与大气相同一侧比废气一次吸附更多的负离子,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(0.3~1V),这个电压信号被送到EC

U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(端部达到300°C以上)其特性才能充分体现,才

能输出电压。它在约800°C时,对混合气的变化反应最快,而在低温时这种

特性会发生很大变化。

在使用三元催化转化器降低排放污染的发动机上,氧传感器是比不可少

的。三元催化转化器安装在排气管的中段,它能净化排气中CO 、HC和NO

x三种主要的有害成分,但只在混合气的空燃比处于接近理论空燃比的一个

窄小范围内,三元催化转化器才能有效地起到净化作用。故在排气管中插入

氧化传感器,借检测废气中的氧浓度测定空燃比。并将其转换成电压信号或

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