氧傳感器的功能：為什么氧傳感器總是壞？ 第1張" title="氧傳感器的功能：為什么氧傳感器總是壞？ 第1張-傳感器知識(shí)網(wǎng)"/>
氧傳感器的功能：為什么氧傳感器總是壞？
上一次我們分析了氧傳感器為什么會(huì)壞掉，這次我們來(lái)講講氧傳感器到底是如何工作的？
起源1889年德國(guó)物理化學(xué)家Nernest能斯特發(fā)現(xiàn)“熱力學(xué)第三定律”即能斯特方程。發(fā)現(xiàn)穩(wěn)定的氧化鋯在高溫下呈現(xiàn)離子導(dǎo)電現(xiàn)象，到1976年BOSCH公司將這項(xiàng)技術(shù)開(kāi)發(fā)應(yīng)用到沃爾沃轎車，隨后得到廣泛應(yīng)用。
基礎(chǔ)原理氧化鋯(ZrO2)是典型離子體，在600℃以上成為氧的快離子導(dǎo)體，人們稱他為固體電解質(zhì)，這種陶瓷材料對(duì)氧具有高度敏感性，被廣泛應(yīng)用于氧探頭。氧化鋯(ZrO2)是離子導(dǎo)電體，它是通過(guò)晶格內(nèi)的氧離子空位來(lái)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電的。在氧化鋯電解質(zhì)(ZrO2管)的兩側(cè)分別燒結(jié)多孔鉑(Pt)電極，在一定溫度下，當(dāng)電解質(zhì)兩側(cè)氧濃度不同時(shí)，高濃度側(cè)的氧分子(O2)被吸附到鉑(Pt)電極上與電子(4e)結(jié)合形成氧離子(O2-)，使該電極帶正電(+)，氧離子(O2-)通過(guò)電解質(zhì)的氧離子空位遷移到氧濃度低的Pt電極上放出電子，轉(zhuǎn)化成楊分子(O2)，使該電極帶負(fù)電。
這樣兩個(gè)電極間會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電動(dòng)勢(shì)，氧化鋯、Pt電極、兩側(cè)不同的氧濃度氣體組成氧探頭即氧化鋯濃差電池(也叫能斯特電池)，其方程就是著名的能斯特方程：
公式中：
ES – 能斯特參考電壓，
R - 氣體常數(shù)8.314J/(mol·K)，
T - 絕對(duì)溫度，
F –法拉第常數(shù)C.mol-1，
Po2– 測(cè)量氣他中氧分壓，
Poref– 參考?xì)馑醴謮?通常為20.95%的標(biāo)準(zhǔn)空氣)。
通過(guò)公式可知，當(dāng)空氣為參考?xì)怏w，在知道能斯特電壓及被測(cè)氣體溫度后，便可知道被測(cè)氣體的濃度，氧傳感器正是利用這一原理制成的。
窄域氧傳感器最初BOSCH利用上述原理制作了四線窄域氧傳感器，其結(jié)構(gòu)體如下，氧化鋯元件內(nèi)外壁都設(shè)置具有催化作用的多孔鉑(Pt)電極，其內(nèi)側(cè)與氧濃度高的大氣連通。由于氧傳感器的氧化鋯材料在350℃或更高溫度是才可以引導(dǎo)氧離子擴(kuò)散，所以專門(mén)設(shè)計(jì)了加熱單元來(lái)加熱氧化鋯電解質(zhì)以使傳感器盡快進(jìn)入工作狀態(tài)。
當(dāng)氧傳感器內(nèi)外表面濃度差增大時(shí)，所產(chǎn)生的的Nernst電壓也隨之增加，當(dāng)尾氣為濃混合氣(λ
氧傳感器的功能：加熱型氧傳感器、上游氧傳感器、下游氧傳感器的功能和區(qū)別介紹
加熱型氧傳感器（HO2S）
為使發(fā)動(dòng)機(jī)滿足排放、駕駛性能以及燃油經(jīng)濟(jì)性的要求，ECM必須能夠確定燃油混合氣的狀態(tài)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)效率影響的效果。這是通過(guò)氧傳感器來(lái)完成的。氧傳感器安裝在排氣管中，用于檢測(cè)排氣廢氣中氧的含量。ECM根據(jù)氧傳感器的信號(hào)來(lái)判斷混合氣的濃度以及燃燒效果。
在帶有隨車診斷系統(tǒng)（OBD）的汽油車輛上，安裝有兩個(gè)氧傳感器，分別為（上游氧傳感器）和后氧傳感器（下游氧傳感器）。
前氧傳感器安裝于三元催化器前部的排氣歧管上，后氧傳感器安裝于三元催化器后部的排氣管上。
氧傳感器電路包括控制模塊、氧傳感器、連接器和引線。傳感器由串聯(lián)在一起的可變電壓源和電阻構(gòu)成。電壓源向控制模塊產(chǎn)生零至某電壓之間的模擬電壓信號(hào)。電阻的作用是在傳感器與控制模塊間發(fā)生對(duì)地短路時(shí)，防止傳感器過(guò)載。
（汽車維修技術(shù)網(wǎng)
氧傳感器主要是由二氧化鋯陶瓷以及內(nèi)外表面的薄薄的一層鉑組成。內(nèi)側(cè)空間充滿富氧的外界空氣，外表面暴露在廢氣中。傳感器內(nèi)裝有加熱電路，著車后加熱電路工作使傳感器快速達(dá)到正常工作所需的350℃左右，因此此類氧傳感器也稱為加熱型氧傳感器（HO2S）。
氧傳感器的工作是通過(guò)將傳感陶瓷管內(nèi)外的氧離子濃度差轉(zhuǎn)化成電壓信號(hào)輸出來(lái)實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)傳感陶瓷管的溫度達(dá)到350℃時(shí)，即具有固態(tài)電解質(zhì)的特性。由于其材質(zhì)的特殊，使得氧離子可以自由地通過(guò)陶瓷管。正是利用這一特性，將濃度差轉(zhuǎn)化成電勢(shì)差，從而形成電信號(hào)輸出。
若混合氣濃度偏濃，燃燒后的廢氣中的氧含量較少，則陶瓷管內(nèi)外氧離子濃度差較高，電勢(shì)差偏高，大量的氧離子從內(nèi)側(cè)移到外側(cè)，輸出電壓較高（接近0.8V~1.0V）。
若混合氣濃度偏稀，廢氣中氧含量較多，則陶瓷管內(nèi)外氧離子濃度差較低，電勢(shì)差較低，僅有少量的氧離子從內(nèi)側(cè)移動(dòng)到外側(cè)，輸出電壓較低（接近0.1V）。
當(dāng)混合氣處于理論空燃比14.7：1（λ=1）附近時(shí)，傳感器電壓變化率最高，瞬間出現(xiàn)0.45V的電壓。
上游氧傳感器（HO2S-1）
上游氧傳感器通過(guò)檢測(cè)排氣中氧的含量來(lái)反映混合氣的濃度，并向ECM提供反饋信號(hào)，用于修正混合氣的空燃比。如果車輛在其運(yùn)行工況下得到正確量的燃油，氧傳感器將圍繞一個(gè)預(yù)定的轉(zhuǎn)換點(diǎn)來(lái)回變動(dòng)。如果電壓值一直比轉(zhuǎn)換點(diǎn)高或低，表明車輛的混合過(guò)濃或過(guò)稀。
下游氧傳感器（HO2S-2）
下游氧傳感器的作用是監(jiān)測(cè)三元催化器的性能是否符合OBD要求。三元催化器正常工作時(shí)，下游氧傳感器檢測(cè)信號(hào)電壓值相對(duì)穩(wěn)定，不經(jīng)常發(fā)生轉(zhuǎn)換。這是因?yàn)椋喝绻呋鞴ぷ髡＃蠖鄶?shù)的氧將被使用或存儲(chǔ)在催化器里。
故障現(xiàn)象及診斷：
氧傳感器信號(hào)出現(xiàn)異常時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致怠速不良、加速不良、尾氣超標(biāo)、油耗過(guò)大等故障。
氧傳感器的主要故障原因包括：
1．潮濕水汽進(jìn)入傳感器內(nèi)部，溫度驟變，探針斷裂。
2．傳感器“中毒”（鉛Pb，硫S，鎳Br，硅Si）。
3．連接器或線路斷路/短路。
氧傳感器性能檢查：
為了判斷氧傳感器的性能好壞，一般包括加熱電路檢測(cè)和信號(hào)電路的檢測(cè)。
1．加熱器電路檢測(cè)：
斷開(kāi)氧傳感器連接器，使用萬(wàn)用表測(cè)量加熱電路兩個(gè)端子之間的電阻，應(yīng)符合以下標(biāo)準(zhǔn)。（注意：傳感器的溫度對(duì)電阻值的影響很大，測(cè)量時(shí)要確保傳感器加熱器的溫度恰當(dāng)。）
HO2S-1：5.0 - 6.4Ω，在20℃（68°F）時(shí)。
HO2S-2：11.7 - 14.5Ω，在20℃（68°F）時(shí)，（對(duì)歐Ⅳ車輛：HO2S-2：5.0 - 6.4Ω，在20℃）。
2．氧信號(hào)電路檢測(cè)：
連接傳感器連接器，怠速運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)并使氧傳感器工作溫度達(dá)到350℃，使用萬(wàn)用表分別檢測(cè)傳感器信號(hào)端子的電壓值。上游氧傳感器在0.1~0.9V之間波動(dòng)，變化快速；下游氧傳感器保持0.6~0.8V左右，比較平穩(wěn)。
氧傳感器的功能：后氧傳感器的作用和工作原理是什么？怎么監(jiān)控？
（1）作用 后氧傳感器（監(jiān)控用傳感器）用于監(jiān)控調(diào)控用傳感器。此外，還具有監(jiān)控廢氣觸媒轉(zhuǎn)換器的功能。
（2）工作原理
后氧傳感器是普通的氧傳感器，有4個(gè)PIN角：
PINT：加熱電源線。
PIN2：加熱搭鐵線。
PIN3：傳感器搭鐵線。
PIN4：傳感器信號(hào)線。
上述原理為通過(guò)比較廢氣和大氣中的氧的濃度差，當(dāng)廢氣中氧的含量高，濃度差小，電壓值就小，接近0V;當(dāng)廢氣中氧的含量低，濃度差大，電壓值就高，接近1V;當(dāng)濃度差發(fā)生改變時(shí)，電壓值會(huì)在0～1V之間變化。
為使廢氣觸媒轉(zhuǎn)換器后的氧傳感器達(dá)到運(yùn)行準(zhǔn)備狀態(tài)，需要一個(gè)約350℃的溫度，因此，需對(duì)所有氧傳感器進(jìn)行加熱。
（3）氧傳感器調(diào)校值 氧傳感器調(diào)校值（混合氣調(diào)校）用于補(bǔ)償混合氣引起的部件公差和老化影響。例如過(guò)剩空氣和燃油壓力同樣影響氧傳感器調(diào)校值（部分補(bǔ)償）。因此，無(wú)法給出一個(gè)故障的準(zhǔn)確調(diào)節(jié)極限。
氧傳感器調(diào)校可按照如下方式區(qū)分：
1）混合氣加法調(diào)校。
2）混合氣乘積式調(diào)校。
混合氣加法調(diào)校在怠速下或者在接近怠速的范圍內(nèi)起作用。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的增大，影響越來(lái)越小。過(guò)剩空氣對(duì)其影響較大。混合氣乘積式調(diào)校在整個(gè)特性曲線上起作用，燃油壓力會(huì)對(duì)其產(chǎn)生一定影響。
氧傳感器的功能：氧傳感器安裝在哪里 氧傳感器的作用介紹
現(xiàn)代汽車發(fā)動(dòng)機(jī)在三元催化轉(zhuǎn)換器前后分別安裝一個(gè)氧傳感器。
催化器前氧傳感器是一個(gè)寬頻氧傳感器，可在一個(gè)較大范圍內(nèi)測(cè)定出廢氣中的氧氣濃度，從而推斷出燃燒室內(nèi)的空燃比，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元根據(jù)氧傳感器信號(hào)計(jì)算噴油時(shí)間；
三元催化轉(zhuǎn)換器后氧傳感器用于測(cè)量廢氣中的剩余氧含量，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元根據(jù)廢氣中剩余氧含量可以推斷出催化轉(zhuǎn)換器的催化功能。為了使傳感器更快地進(jìn)入工作狀態(tài)，每個(gè)氧傳感器都安裝有加熱器。氧傳感器的安裝位置如下圖。
EA211發(fā)動(dòng)機(jī)氧傳感器的安裝位置▲
A888發(fā)動(dòng)機(jī)氧傳感器的安裝位置▲
氧傳感器工作原理 介紹
氧傳感器是利用陶瓷敏感元件測(cè)量各類加熱爐或排氣管道中的氧電勢(shì)，由化學(xué)平衡原理計(jì)算出對(duì)應(yīng)的氧濃度，達(dá)到監(jiān)測(cè)和控制爐內(nèi)燃燒空燃比，保證產(chǎn)品質(zhì)量及尾氣排放達(dá)標(biāo)的測(cè)量元件。它是目前最佳的燃燒氣分測(cè)量方式，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、響應(yīng)迅速、維護(hù)容易、使用方便、測(cè)量準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。運(yùn)用該傳感器進(jìn)行燃燒氣氛測(cè)量和控制既能穩(wěn)定和提高產(chǎn)品質(zhì)量，又可縮短生產(chǎn)周期，節(jié)約能源。
氧傳感器具有一種特性，在理論空燃比（14.7：1）附近它輸出的電壓有突變。這種特性被用來(lái)檢測(cè)排氣中氧氣的濃度并反饋給電腦，以控制空燃比。當(dāng)實(shí)際空燃比變高，在排氣中氧氣的濃度增加而氧傳感器把混合氣稀的狀態(tài)（小電動(dòng)勢(shì)：O伏）通知ECU。當(dāng)空燃比比理論空燃比低時(shí)，在排氣中氧氣的濃度降低，而氧傳感器的狀態(tài)（大電動(dòng)勢(shì)：1伏）通知（ECU）電腦。
氧傳感器的作用介紹
排氣管上有兩個(gè)氧傳感，前面的叫前氧傳感器，后面的叫后氧傳感器，他們的作用大同小異。
氧傳感器的作用是感知發(fā)動(dòng)機(jī)排出的尾氣含氧量，通過(guò)電壓的形式給發(fā)動(dòng)機(jī)電腦信號(hào)，發(fā)動(dòng)機(jī)電腦通過(guò)氧傳感器的信號(hào)來(lái)控制噴油量，如果氧傳感器損壞會(huì)出現(xiàn)油耗增加的問(wèn)題，氧傳感器如果松動(dòng)也是不可以，因?yàn)樗蓜?dòng)就會(huì)漏氣，漏氣以后氧傳感器給電腦的信號(hào)就有可能不準(zhǔn)確，影響發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力和油耗所以如果松動(dòng)的還是要盡快修好的。
前氧傳感器作用
前氧傳感器的作用是檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒是否充分，檢測(cè)尾氣中的氧含量，氧傳感器再發(fā)送信號(hào)給發(fā)動(dòng)機(jī)電腦板，電腦板再調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的噴油量，從而讓發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到最佳工作狀態(tài)，前氧傳感器一般400度左右開(kāi)始工作！
后氧傳感器作用
后氧傳感器（監(jiān)控用傳感器）用于監(jiān)控調(diào)控用傳感器。此外，還具有監(jiān)控廢氣觸媒轉(zhuǎn)換器的功能。
后氧傳感器是普通的氧傳感器，有4個(gè)PIN角：
PINT：加熱電源線。
PIN2：加熱搭鐵線。
PIN3：傳感器搭鐵線。
PIN4：傳感器信號(hào)線。
上述原理為通過(guò)比較廢氣和大氣中的氧的濃度差，當(dāng)廢氣中氧的含量高，濃度差小，電壓值就小，接近0V;當(dāng)廢氣中氧的含量低，濃度差大，電壓值就高，接近1V;當(dāng)濃度差發(fā)生改變時(shí)，電壓值會(huì)在0～1V之間變化。
氧傳感器是測(cè)尾氣中氧含量多少來(lái)判斷混合氣的濃度，也就一個(gè)反饋傳感器。時(shí)刻監(jiān)視混合氣，讓發(fā)動(dòng)機(jī)處于最佳混合氣燃燒狀態(tài)。來(lái)保證尾氣的排放達(dá)標(biāo)，如果壞了可以會(huì)失準(zhǔn)，導(dǎo)致油耗增高和尾氣超標(biāo)！
汽 車 維 修 技 術(shù) 網(wǎng)
