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汽車氧傳感器新應用措施制度

發布時間:2016-01-30 17:03所屬分類:車輛管理瀏覽:1加入收藏

正確認識什么是汽車氧傳感器工程,有關現在車輛新管理發展有什么新的技巧呢?本文是一篇車輛管理論文。氧傳感器是否損壞,還可用簡易方法判斷:拔

  正確認識什么是汽車氧傳感器工程,有關現在車輛新管理發展有什么新的技巧呢?本文是一篇車輛管理論文。氧傳感器是否損壞,還可用簡易方法判斷:拔下氧傳感器的插頭,從插頭處引入2根導線,一根接線路的信號線電路,另一根接控制單元供應電壓,兩只手分別拿住線路兩頭,如果發動機的轉速發生變化即為氧傳感器損壞,否則,為其它部位故障。

  摘要:本文簡述了氧傳感器的結構和工作原理,并根據結構和工作原理分析了氧傳器故障的產生原因及對汽車發動機的影響,提出了檢測、診斷方法。汽車行業是目前國際上應用傳感器最大市場之一,現在世界上汽車年產量在4000萬輛以上,其中日本的年產量達1000萬輛以上。從世界各國公布的專利情況來看,各主要汽車生產廠家和電氣、元件生產廠家,都很重視汽車傳感器的研制和生產。而氧傳感器的申報專利數,居汽車傳感器的首位,這反映了該傳感器的技術難度和各國的重視程度[2]。控制汽車空燃比用的氧傳感器在日本以每年50%-60%的速度增長。

  關鍵詞:汽車;氧傳感器;故障檢測,車輛管理論文

  1.引言

  隨著汽車工業的發展,汽車尾氣所帶來的環境污染問題日益嚴重。因此,有效地控制汽車尾氣,減少其對環境污染已成為當今重要的研究課題之一[1]。許多汽車在發動機排放系統中裝有三元催化轉換器,以降低排放污染。空燃比一旦偏離理論空燃比(14.7:1),三元催化劑對CO,HC和NOx的凈化能力急劇下降。故在排氣管中插入氧傳感器,根據排氣中的氧濃度測定空燃比,向微機控制裝置發出反饋信號,以控制空燃比收斂于理論值。

  車輛論文:《機車車輛工藝》,《機車車輛工藝》本刊由鐵道部主管、中國南車集團戚墅堰機車車輛研究所主辦的、全國公開發行的科技類期刊,是我國創辦最早的機車車輛工藝雜志。其宗旨是緊跟我國鐵路運輸事業的發展,以鐵路高速、重載,及城市軌道交通制造業的新技術、新工藝、新材料、新設備為報道重點;及時反映機車車輛運用檢修中的熱點、難點問題。

汽車氧傳感器新應用措施制度

  就我國來說,僅近三年需改加氧傳感器的舊車就超過20xx萬輛,每年新生產的轎車所需的氧傳感器也超過200萬個。目前,一輛普通家用轎車大約要安裝幾十到近百只傳感器,而豪華轎車上的傳感器數量可多達200余只。據報道,20xx年汽車傳感器的市場為61.7億美元(9.04億件產品),20xx年達到84.5億美元(12.68億件產品),增長率為6.5%(按美元計)和7.0%(按產品件數計),所以,氧傳感器(氧探頭)的市場前景非常廣闊,對氧傳感器的研究也成為熱點[3]。

  2.氧傳感器的結構和原理

  發動機的空燃比一旦偏離理論空燃比,三元催化劑對CO、HC和NOx的凈化能力將急劇下降。所以為了使裝有三元催化轉換裝置的發動機達到最佳的排氣凈化性能,必須把混合氣的空燃比控制在理論空燃比附近很窄的范圍內。氧傳感器用于檢測進入三元催化轉換裝置的排氣氣體狀態,是使用三元催化轉換裝置發動機上必不可少的傳感器。目前已在汽車上使用的氧傳感器有氧化鋯式和氧化鈦式兩種[4]。

  2.1氧化鋯式氧傳感器

  氧化鋯式氧傳感器(見圖1)的基本元件是專用陶瓷體,即氧化鋯(ZrO2)固體電解質,陶瓷體制成管狀(鋯管),固定在帶有安裝螺紋的固定套中。鋯管表面裝有透氣鉑電極,配有護管及電接頭,其內表面與大氣相通,外表面與廢氣相通,外表面還加裝了一個防護套管,套管上開有通氣槽。鋯管的陶瓷體是多孔的,允許氧滲入該固體電解質內,溫度較高時(高于300℃),氧氣發生電離,如果在陶瓷體內(大氣)外(廢氣)側的氧氣濃度不同,就會在2個鉑電極表面產生電壓降,含氧量高的一側為高電位。當混合氣稀時,排氣中含氧多,兩側濃度差小,只產生小的電壓;反之,混合氣濃時,產生高電壓。傳感器的電壓輸出特性如圖2所示。根據所測電壓值就可測量氧傳感器外表面氧氣含量,而發動機廢氣排放中的氧含量主要取決于混合氣的空燃比,因此,ECU根據氧傳感器輸入的電信號分析汽油的燃燒狀況,以便及時修正噴油量,使空燃比處于理想狀況,即λ=1,所以這種傳感器又稱為λ傳感器。

  圖1.氧化鋯式氧傳感器在排氣管中的結構

  圖2.氧化鋯式氧傳感器的電壓輸出特性

  2.2氧化鈦式氧傳感器

  氧化鈦式氧傳感器是利用二氧化鈦(TiO2)材料的電阻值隨排氣中氧含量的變化而變化的特性構成的,故又稱為電阻型氧傳感器[5]。二氧化鈦是在室溫下具有很高電阻的半導體,但當排氣中氧含量少(混合氣濃)時,氧分子將脫離,使其晶體出現缺陷,便有更多的電子可用來傳遞電流,材料的電阻亦隨之降低。此種現象與溫度和氧含量有關,因此,欲將二氧化鈦在300~900℃的排氣溫度中連續使用,必須作溫度補償。圖3為氧化鈦式氧傳感器的結構示意圖,它具有2個二氧化鈦元件,一個是具有多孔性的用來感測排氣中氧含量的二氧化鈦陶瓷,另一個則為實心二氧化鈦陶瓷,用作加熱調節,補償溫度誤差。該傳感器外端以具有孔槽的金屬管作為防護套,一方面讓廢氣進出,另一方面防止里面二氧化鈦元件受到外物撞擊,傳感器接線端以橡膠作為密封材料,防止外界氣體滲入。它一般安裝在排氣歧管或尾管上,可借助排氣高溫將傳感器加熱至適當的工作溫度。氧化鈦式氧傳感器的優點是結構簡單,造價便宜,抗腐蝕、抗污染能力強,經久耐用,可靠性高。

  圖3.氧化鈦式氧傳感器結構示意圖

  2.3兩種氧傳感器的比較

  早期汽車上使用的控制空/燃比氧傳感器為ZrO2固體電解質氧傳感器,屬于濃差電池型,利用電池兩極間的電勢差與兩極間氧濃度比值的對數成正比的能斯特定律測定氧濃度,但其存在結構復雜、價格昂貴、貴金屬催化劑容易受鉛毒害等缺點。TiO2是一種良好的氧敏材料,電阻式TiO2氧傳感器因其結構簡單、價格較低、體積小、不需要參比氣體電極而得到了廣泛的應用;隨著納米技術的迅速發展,TiO2材料因具有小尺寸效應,表面效應和量子效應等優異特性而有著廣闊的發展前景。

  3.氧傳感器的故障原因

  氧傳感器產生故障會造成其反饋信號出現異常,從而使電腦失去對混合氣空燃比的調節。若混合氣控制比不精確,會使排氣凈化惡化,因而必須及時排除故障或更換。

  導致氧傳感器出現故障的原因如下:氧傳感器破碎失效;氧傳感器內部進入油污或塵埃等沉積物,使傳感器信號失真;使用含鉛汽油使傳感器中毒,而使其失效;此外,傳感器橡膠墊及涂劑也會使傳感器失效;電加熱器故障也可能造成傳感器在發動機起動及低溫時不工作[6]。

  4.氧傳感器的檢測

  氧傳感器一般有單線、雙線、三線、四線4種引線形式。單線為氧化鋯式氧傳感器;雙線為氧化鈦式氧傳感器;三線和四線為氧化鋯式氧傳感器。三線和四線的區別:三線氧傳感器的加熱器負極和信號輸出負極共用一根線,四線氧傳感器的加熱器負極和信號負極分別各用一根線。圖4為四線氧化鋯式氧傳感器與ECU的連接電路圖。

  圖4.四線氧化鋯式氧傳感器與ECU的連接圖

  4.1氧傳感器加熱電阻絲電阻的檢測

  點火開關置于“OFF”位置,拔下氧傳感器的導線連接器,用萬用表的Ω檔測量氧傳感器接線端中加熱器端子和搭鐵端子問的電阻,應為4~40Ω,若過大或過小,表示加熱元件已損壞,應更換傳感器。

  4.2氧傳感器反饋電壓的檢測

  拔下氧傳感器插頭。使發動機以2500r/min轉速運轉。電壓應在0~1V變換(頻率約50次/min)如電壓保持在0V或1V不變,可用改變油門開度的辦法人為地改變混合氣濃度:突然踏下油門踏板時產生濃混合氣,反饋電壓應上升;突然松開油門時產生稀混合氣,反饋電壓應下降。如果沒有變化,說明氧傳感器已損壞,應更換。在檢測氧傳感器的反饋電壓時,最好使用指針式萬用表,以便直觀地反應出反饋電壓的變化情況,此外,電壓表應是低量程和高阻抗的(阻抗太低會損壞傳感器)。

  4.3氧化鈦式氧傳感器的檢測

  在采用上述方法檢測時,良好的氧化鈦式氧傳感器輸出端電壓應以2.5V為中心上下波動,否則可拆下傳感器并暴露在空氣中,冷卻后測量其電阻值。若阻值很大,說明傳感器良好;反之,則傳感器已損壞,應予更換。


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