汽車電子控制基礎7氣體濃度傳感器

1、曹家喆曹家喆r氣體傳感器的作用v用于檢測汽車內外產(chǎn)生的各種氣體濃度r氣體傳感器種類v氧傳感器（檢測排氣中的氧含量以控制空燃比） v空燃比傳感器（與氧傳感器類似，用于稀薄燃燒技術中控制較大空燃比） v煙霧濃度傳感器（檢測車內空氣煙塵） v碳煙傳感器（用于柴油車檢測排氣煙度）r關于三元催化v三元催化反應器中裝有鉑、銠、鈀三種催化劑,能同時凈化排氣中CO、 HC和NOx三種三種主要的有害成分，轉化成無害的二氧化碳、氮氣和水 三元催化反應器三元催化反應器r三元催化v排氣有氧：促進一氧化碳、碳氫化合物的氧化反應（生成水和二氧化碳）v排氣缺氧：促進氮氧化物的還原反應（生成氮氣）r催化反應器的凈化效率v混合

2、氣在理論空燃比附近（排氣中氧含量在零附近）時三元催化反應器凈化效率最高三元催化反應器凈化效率特性曲線r氧傳感器的作用v安裝在三元催化器兩端，分別稱為上游上游和下游下游氧傳感器，或稱主主氧傳感器與副副氧傳感器v是給ECU的反饋信號三元催化器三元催化器上游氧傳感器上游氧傳感器下游氧傳感器下游氧傳感器r氧傳感器的作用v上游氧傳感器：檢查廢氣中氧含量以調整空燃比v下游氧傳感器：檢查三元催化器是否正常工作r外形與安裝位置r種類v二氧化鋯（ZrO2）型v二氧化鈦（TiO2）型1-排氣管；2-氧傳感器r氧傳感器的引線v一條線：信號線（外殼接地）v兩條線：信號線+接地線v三條線：元件加熱（兩條線）+信號線（外

3、殼接地）v四條線：元件加熱（兩條線）+信號線+接地線r氧傳感器的安裝r傳感器結構1廢氣 2鋯管 3電極 4彈簧 5絕緣座 6引出電極 7大氣 8銅質護管 9加熱元件 10加熱元件引線端子 11、12信號輸出端子廢氣廢氣大氣大氣r傳感器工作原理v大氣與廢氣中出現(xiàn)氧濃度差時形成微電池電壓v鋯管兩側以鉑（Pt）膜作電極，起催化劑作用Pt ZrO2 Pt原理：廢氣中氧氣越少，管內外氧離子濃度差越大，信號電壓越高r傳感器輸出特性v屬于電壓型電壓型氧傳感器r工作條件v300以上v常帶加熱電阻約0.45Vr傳感器與ECU的連接帶加熱器的氧傳感器與ECU的連接電路加熱器電阻氧傳感器與電控單元ECU的連接以0.

4、45V為基準電壓，根據(jù)信號電壓比基準電壓高或低來判斷混合氣過濃還是過稀r二氧化鋯氧傳感器輸出信號v氧傳感器的反饋作用v信號變化頻率l0.8Hz(約10s內變化8次)r傳感器結構1鈦管 2殼體 3護套 4接線端子5加熱元件 6傳感器護管廢氣廢氣r基本原理v二氧化鈦屬半導體材料v若廢氣中氧氣較少，二氧化鈦分子中氧將脫離分子表面，晶格出現(xiàn)缺陷，電阻減小r傳感器輸出特性v屬于電阻型電阻型氧傳感器r工作條件v約250至850之間，平均比二氧化鋯型氧傳感器高v溫度較低時傳感器電阻受溫度影響較大，通常電路中帶加熱電阻r傳感器與ECU的連接v傳感器本身相當于一個可變電阻，阻值隨排氣中氧含量變化，反映在電路中信

5、號端電壓的變化。r概述v采用二氧化鋯型氧傳感器v可測量大范圍內的空燃比圖形符號圖形符號r應用場合v用于冷起動、急加速等偏離理論空燃比的工況，可迅速調整空燃比，改善發(fā)動機性能v或用于稀薄燃燒領域*進行空燃比的反饋控制r基本性能v傳感器電極兩端施加一定的外加電壓時，其電流與排氣中氧濃度成正比v可以連續(xù)地檢測出稀薄燃燒時的空燃比v工作溫度較高（約650）1排氣 2檢流電阻 3大氣側電極 4加熱器 5二氧化鋯固體電解質 6排氣側電極 7涂覆層 8護罩外加電壓加熱器電源r基本結構*有兩組電池，其中電極A、B之間組成泵電池泵電池，C、D之間組成參考電池參考電池（后者相當于普通氧傳感器）。泵電池用于檢測尾氣

6、與擴散室（測試腔）間瞬態(tài)瞬態(tài)氧濃度差，參考電池則檢測擴散室與參考室（空氣腔）間氧濃度差。擴散室內氧濃度可由電流Ip調節(jié)。r泵氧原理*v根據(jù)尾氣中氧含量，ECU控制泵電流Ip的大小和方向vIp為正時將氧離子從擴散室移到尾氣側vIp為負時將氧離子從尾氣側移到擴散室r工作原理*若空燃比大，混合氣稀，廢氣中的氧經(jīng)擴散孔進入擴散室，參考電池電壓降低，此時ECU輸出電流Ip，泵氧元向外排出氧來降低擴散室中的氧含量，使感應室的電壓維持在0.45V。ECU根據(jù)Ip產(chǎn)生的電壓即可檢測混合氣空燃比。O O2-2-r工作原理*若空燃比小，混合氣濃，擴散室含氧減少，參考電池電壓升高，此時ECU輸出反向電流Ip，泵氧元

7、向擴散室移入氧氣以提高擴散室中的氧含量，使感應室的電壓維持在0.45V。ECU根據(jù)Ip產(chǎn)生的電壓即可檢測混合氣空燃比。O O2-2-r輸出特性v輸出電流可正可負v傳感器內部電路中將電流轉換成電壓信號提供給ECU以調整空燃比（但通常從外部電路中測量不到）r關于稀薄燃燒：空燃比很大，可達25:1 r稀薄燃燒多與FSI技術有關（FSI：Fuel Stratified Injection，燃油分層噴射，多采用缸內直噴）r采用FSI技術的意義：進一步提高燃燒效率，降低油耗，改進排放（降低NOX）r關于降低NOX的措施v三元催化方法：利用催化反應將CO、HC、NOX還原成二氧化碳、水和氮氣vFSI技術：可

8、降低缸內溫度、減少NOX注：稀薄燃燒常與分層燃燒技術有關，此時發(fā)動機所產(chǎn)生的扭矩大小只取決于噴油量，在這里吸入的空氣量和點火角并沒有多大意義。r功能v感受車內煙塵的存在r原理v利用煙塵顆粒對光的散射作用，光電信號與煙塵濃度有關r控制v啟動空氣凈化器運轉使車內空氣始終保持清潔1工作電路 2細縫 3光敏元件4發(fā)光元件 5煙粒子 6香煙空氣凈化系統(tǒng)的組成1控制開關 2煙塵濃度傳感器 3吸入口 4排出口 5空氣凈化器出口r柴油機碳煙的形成r排煙控制v排煙傳感器感受碳煙vECU控制調節(jié)進氣和燃油供給r傳感器結構r基本原理沒有煙塵時，電極間電阻很大（不通）。有煙塵時，電極間電阻減小，電流與煙塵濃度成比例排煙傳感器的工作原理1絕緣體 2電極3催化劑 4縫隙傳感器的結構圖1中間體 2金屬體 3傳感器感應頭本體 4其它金屬絲 5焊點 6