汽车氧传感器

汽车氧传感器 泸 州 职 业 技 术 学 院 论 文 毕 业 汽 车 氧 传 感 器 学生姓名 所 在 系 班 级 专 业 指导教师 古 元 杰 机 械 工 程 系 093汽车2班 汽车检测与维修技术 曾 契 2011年9月9日 指导教师评阅书 评阅教师评阅书 教研室(或答辩小组)及教学系意见 泸州职业技术学院毕业论文 摘要 摘 要 汽车氧传感器是电喷发动机控制系统中关键的传感部件，是控制汽车尾气排 放、降低汽车对环境污染、提高汽车发动机燃油燃烧质量的关键零件。氧传感器 是利用陶瓷敏感元件测量各类加热炉或排气管道中的氧电势，由化学平衡原理计 算出对应的氧浓度，达到监测和控制炉内燃烧空然比，保证产品质量及尾气排放 达标的测量元件，广泛应用于各类煤燃烧、油燃烧、气燃烧等炉体的气氛控制。 它是目前最佳的燃烧气氛测量方式，具有结构简单、响应迅速、维护容易、使用 方便、测量准确等优点。运用该传感器进行燃烧气氛测量和控制既能稳定和提高 产品质量，又可缩短生产周期，节约能源。 氧传感器用于电子控制燃油喷射装置的反馈控制系统，用来检测排气中的氧浓 度与空燃比的浓稀，在发动机内进行理论空燃比(14.7:1)燃烧的监控，并向 电脑(ECU)输送反馈信号。 关键词:氧传感器 陶瓷敏感元件 理论空燃比 反馈控制系统 电脑(ECU) - I - 泸州职业技术学院毕业论文 目录 目 录 摘 要 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? I 目 录 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? II 第一章 引 言 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????? 1 第二章 我国汽车氧传感器概述 ?????????????????????????????????????????????? 2 2.1 我国汽车氧传感器的发展现状???????????????????????????????????? 2 2.2 我国汽车氧传感器的发展趋势???????????????????????????????????? 3 第三章 汽车氧传感器的应用 ????????????????????????????????????????????????? 5 3.1氧传感器的分类 ???????????????????????????????????????????????????????????? 5 3.1.1 按材料不同分 ?????????????????????????????????????????????????????? 5 3.1.2按线数分 ?????????????????????????????????????????????????????????????? 6 3.1.3按是否加热分 ??????????????????????????????????????????????????????? 7 3.1.4 氧化锆式氧传感器 ??????????????????????????????????????????????? 7 3.1.5氧化钛式氧传感器 ???????????????????????????????????????????????? 9 3.2 氧传感器的功用 ????????????????????????????????????????????????????????? 10 3.3 氧传感器的应用 ????????????????????????????????????????????????????????? 10 3.3.1 氧传感器的安装位置 ????????????????????????????????????????? 10 3.3.2 废气中氧气浓度高 ????????????????????????????????????????????? 11 - II - 泸州职业技术学院毕业论文 目录 3.3.3 废气中氧气浓度低 ????????????????????????????????????????????? 11 3.3.4 氧传感器控制电路工作 ?????????????????????????????? 12 3.3.5 氧传感器使用注意事项 ????????????????????????????????????? 12 第四章 汽车氧传感器的常见故障 ???????????????????????????????????????? 14 第五章 汽车氧传感器的检测方法 ???????????????????????????????????????? 16 5.1氧传感器加热电阻丝电阻的检测 ????????????????????????????????? 16 5.2氧传感器反馈电压的检测 ??????????????????????????????????????????? 17 5.3氧传感器外观颜色的检查 ??????????????????????????????????????????? 17 第六章 结论与展望 ????????????????????????????????????????????????????????????? 18 致 谢 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 19 参考文 献 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 20 - III - 泸州职业技术学院毕业论文 引言 第一章 引 言 汽车行业是目前在国际上应用传感器最大的市场之一,而氧传感器申报的专利 数,居汽车传感器的首位。氧传感器装在汽车排气管道内，用它来检测废气口的 氧含量。因而可根据氧传感器所得到的信号，把它反馈到控制系统，来微调燃料 的喷射量，使A/F控制在最佳状态，既大大地降低了排污量，又节省了能源。 传感器是根据规定的被测量大小，定量提供有用的电输出信号的部件，它能把 光、时间、温度、压力及气体等物理化学量转化成电信号。电控单元(ECU)、传 感器和执行器的广泛应用使现代汽车走进了电子精确控制时代。氧传感器是电控 发动机空燃比控制系统的核心部件，它安装在排气管上，其功能是用来检测排气 中的氧含量，以确定实际空燃比比理论空燃比(14.7)浓还是稀，并向ECU反馈相 应的电压信号，ECU根据氧传感器反馈的空燃比浓稀信号来控制喷油量的增加 或减少。一般来说，排气中的氧含量越多，空燃比越大，混合气越稀;氧含量越 少，空燃比越小，混合气越浓。混合气的浓稀对于废气的排放有较大影响。 - 1 - 泸州职业技术学院毕业论文 我国汽车氧 传感器概述 第二章 我国汽车氧传感器概述 2.1 我国汽车氧传感器的发展现状 随着国内汽车工业的发展，越来越多的国外汽车集团与国内工业的合作深入， 汽车国产化进程在近些年有了很大的进步。应运而生，并迅速发展的汽配行业产 业链也不断成熟，但也不无遗憾，这些遗憾主要是体现在，汽车技术及相应的高 技术含量的汽车电子产品并未取得长足的发展，ECU、喷油器、氧传感器等汽车 电子国内发展情况让人心寒。 现发起关于国内氧传感器现状的讨论，主要涉及几个方面: 1、国内外氧传感器的技术差距; 2、市场分析; 3、氧传感器的发展方向; 4、国内氧传感器企业的出路; 中国氧传感器技术与氧传感器行业领军企业BOSCH、NGK、DENSO、DELPHI，之间的技术差距大约是20年，随着国内科研院校的研发工作进展，民营企业的涉足，氧传感器的产业化工作似乎出现了一个繁荣，但却是一个虚假繁荣的景象，举个例子，就2008年国内有10家企业推出了自己的氧传感器产品，但推出的产品却不如人意，甚至连汽配市场的汽配店老板都虚声不已。不否认企业发展要一个过程，这些企业正在经历这一个过程，以后会成熟的，但可悲的是国内尚无一家领军企业，而各家氧传感器企业却都吹嘘自己企业是国内本行业的领军企业，结果国外客户测试后，全都是NG，特别是大批量产品的一至性问题相当严重。现在国际是对MADE IN CHINA的氧传感器产品是敬而远之，什么原因造成了技术、生产工艺、生产设备及管理的落后制成的。 说到国内外的技术差距，从当前国内企业的产品类型来看，当前国内企业主要生产管式的氧传感器，这是BOSCH公司80年代开发的产品，而且现在管式的技术问题大多企业并没有解决，主要体现在产品的使用寿命短、响应时间慢(200ms以内为正常)，有的产品甚至测试十几分钟就出现故障。BOSCH公司新推出的板式(片式)、宽域氧传感器国内目前没有一家企业能够批产的，05 - 2 - 泸州职业技术学院毕业论文 我国汽车氧传感器概述 年25%新车装的是片式的氧传感器而有关数据显示，2009年75%的新车全都将装上片式的氧传感器产品。 从市场定位来看，国我国汽车氧传感器的发展趋势 受金融危机的影响，2008年市场对氧传感器行业需求有所减缓。在市场氧传感器行业需求增长有所减缓的现状下，产能扩张的势头并没有得到较好的控制。产能过剩、重复建设不仅导致生产与消费的失衡，而且还引发了氧传感器行业内的一系列恶性价格竞争，影响了氧传感器行业业的盈利能力。中国氧传 - 3 - 泸州职业技术学院毕业论文 我国汽车氧传感器概述 感器行业市场现状，为外资企业入驻中国创造了条件，国际许多氧传感器行业企业已经看中在中国低成本拓展市场的机会，随着外资投入逐步加大，中国国内企业改革重组迅速加快。同时新的行业等政策的颁布和实施将促使我国氧传感器行业洗牌，企业兼并重组将在政策的促使下大力发展。由于当前氧传感器行业效益下滑，所以对氧传感器行业企业授信更要慎重。建议银行加强对氧传感器行业企业的筛选，选择行业龙头企业、长期增长的企业、具有良好赢利模式的企业，关注氧传感器行业子行业，关注氧传感器行业上下游企业，优化客户结构，针对氧传感器行业需求进行新产品开发。 中国汽车氧传感器产业发展出现的问题中，许多情况不容乐观，如产业结构不合理、产业集中于劳动力密集型产品;技术密集型产品明显落后于发达工业国家; 生产要素决定性作用正在削弱;产业能源消耗大、产出率低、环境污染严重、对自然资源破坏力大;企业总体规模偏小、技术创新能力薄弱、管理水平落后等。 从什么角度分析中国汽车氧传感器产业的发展状况,以什么方式评价中国汽车氧传感器产业的发展程度,中国汽车氧传感器产业的发展定位和前景是什么,中国汽车氧传感器产业发展与当前经济热点问题关联度如何„„诸如此类，都是汽车氧传感器产业发展必须面对和解决的问题——中国汽车氧传感器产业发展已到了岔口，中国汽车氧传感器产业生产企业急需选择发展方向。 中国汽车氧传感器产业发展研究阐述了世界汽车氧传感器产业的发展历程，分析了中国汽车氧传感器产业发展现状与差距，开创性地提出了“新型汽车氧传感器产业” 及替代品产业概念，在此基础上，从四个维度即“以人为本”、“科技创新”、“环境友好”和“面向未来”准确地界定了“新型汽车氧传感器产业” 及替代产品的内涵。根据“新型汽车氧传感器产业” 及替代品的评价体系和量化指标体系，从全新的角度对中国汽车氧传感器产业发展进行了推演和精准预测，在此基础上，对中国的行政区划和四大都市圈的汽车氧传感器产业发展进行了全面的研究。 - 4 - 泸州职业技术学院毕业论文 汽车氧传感器的应用 第三章 汽车氧传感器的应用 汽车氧传感器是电喷发动机控制系统中关键的传感部件，是控制汽车尾气排放、降低汽车对环境污染、提高汽车发动机燃油燃烧质量的关键零件。 目前，实际应用的氧传感器有氧化锆式氧传感器和氧化钛式氧传感器两种。而常见的氧传感器又有单引线、双引线和三根引线之分，单引线的为氧化锆式氧传感器;双引线的为氧化钛式氧传感器;三根引线的为加热型氧化锆式氧传感器，原则上三种引线方式的氧传感器是不能替代使用的。其中应用最多的是氧化锆式氧传感器。 3.1氧传感器的分类 3.1.1 按材料不同分 (1)氧化锆(ZrO2)式 (2)氧化钛(TiO2)式 如图所示: 图3.1 氧化锆式氧传感器 1.保护套管 2.废气 3.锆管 4.电极 5.弹簧 6.绝缘体 7.信号输出导线 8.空气 9.接地 10.加热器连接端 11.信号输出端 12.加热器 - 5 - 泸州职业技术学院毕业论文 汽车氧传感器的应用 图3.2 氧化钛式氧传感器 1.保护套管 2.连接线 3.二氧化钛厚膜元件 3.1.2按线数分 如图3.3所示: (1)单、双线型(非加热型、一般安装在排气门附近) (2)三、四线型(加热型、可远离排气门安装)。 一线氧传感器 二线氧传感器 三线氧传感器 四线氧传感器 图3.3 氧传感器类型 - 6 - 泸州职业技术学院毕业论文 汽车氧传 感器的应用 3.1.3按是否加热分 (1)氧化锆(ZrO2)式:a.加热型 b.非加热型 (2)氧化钛(TiO2)式: a.加热型 b.非加热型 3.1.4 氧化锆式氧传感器 1)氧化锆式氧传感器的构造 氧化锆式氧传感器主要由氧化锆(ZrO2)、和护套组成，如(图3.4)所示。氧化锆式氧传感器有加热式的和非加热式的两种。现代轿车大部分使用加热式的氧化锆式氧传感器。加热式的氧传感器在锆管中间有加热棒， 锆管是由陶瓷体制成、固定在带有安装螺纹的固定套中。导人排气管罩插入排气管中，它的内表面与空气相通，外表面与废气相通。锆管的内、外表面覆盖一层多孔性铂膜作电极，为防止废气腐蚀铂膜，在锆管外表面的铂膜层上覆盖一层多孔陶瓷层，并有一个防护套管，套管上开有槽口或孔。氧传感器的接线端有一个金属护套，上面开有孔，使锆管内表面与空气相通，电线将锆管内表面铂极经绝缘套从传感器引出。 图3.4 氧化锆式氧传感器结构 1.保护套管 2.废气 3.锆管 4.电极 5.弹簧 6.绝缘体 7.信号输出导线 8.空气 2)氧化锆式传感器的工作原理 氧化锆式氧传感器的工作原理如(图3.5)所示。锆管的陶瓷体是多孔体，氧气可以渗入该多孔体固体电解质内 。温度较高时，氧气发生电离。只要锆管内(大气)外(废气)氧含量不一样，存在氧浓度差，则在固体电解质内部氧离子从大气一侧向排气一侧扩散，使锆管形成微电池，在锆管铂极间产生电压。当混合气稀时，排气中氧含量多，两侧氧浓度差小，产生的电压小;当混合气 - 7 - 泸州职业技术学院毕业论文 汽车氧传感器的应用 浓时，排气中氧含量少，CO的含量较多，这些成分在锆管外表面的铂的催化作用下，与氧发生反应，消耗废气中残余的氧，使锆管外表面氧浓度变成零，这样使得锆管 氧传感器的工作原理图 图3.6 氧传感器的电压特性图 1.电动势 2.传感器表面的氧浓度 氧传感器的这种特性只有在温度较高时(600?左右)才充分体现出来。在低温时，这种特性会发生很大变化。为了得到稳定的输出，在氧传感器内部增加一个陶瓷加热元件，用于保证其工作温度，这种叫做加热式氧化锆氧传感器，如(图3.7)所示。这种加热式的氧传感器有四根线，两根与ECU相连，另外两根是电 源正、负极线。加热元件受ECU控制，无论排气温度是多少，只要不超过工作极限温度，陶瓷体温度总是不变化。 - 8 - 泸州职业技术学院毕业论文 汽车氧传感器的应用 图3.7 加热式氧化锆传感器 2.陶瓷管支承 3.电缆 4.带槽的保护5.氧化锆 1.壳体 6.接触部 7.外保护套 8.加热元件 9.电加热接头 3)氧化锆式氧传感器工作条件 氧化锆式氧传感器必须满足发动机温度高于60?、氧传感器自身温度高于300?及发动机工作在怠速工况和部分负荷上况三个条件下才能正常调节混合气浓度，因此将其安装在温度较高的排气管上。同时，为了使氧传感器迅速达到工作温度(3000?)而投入工作，因此采用了加热器对锆管进行加热。加热器一般采用陶瓷加热元件制成，并引出两个电极直接由汽车电源(12,14V)通电进行加热。为使传感器在低温条件下就能投人工作，加热器的加热温度一般设定为300?。 3.1.5氧化钛式氧传感器 1)氧化钛式氧传感器的构造 氧化钛(TiO2)属于N型半导体材料，其阻值大小取决于材料温度及周围环境中氧离子的浓度，因此可以用来检测排气中的氧离子浓度。由氧化钛传感元件、钢质护管、钢质壳体、加热元件、电极引线组成(如图3.8所示)。 图3.8 氧化钛传感器的构造 目前使用较多的氧化钛传感元件有芯片式和厚膜式两种。芯片式将铂金属线埋入氧化钛芯片中，金属铂兼作催化剂用。厚膜式采用半导体封装工艺中的 - 9 - 泸州职业技术学院毕业论文 汽车氧传感器的应用 氧化铝层压板工艺制成，从而使成本降低、可靠性提高。加热元件用钨丝或陶瓷材料制成，加热的目的是使传感元件的氧化钛温度保持恒定，从而使传感器的输出特性不受温度影响。因为氧化钛是一种多孔性的陶瓷材料，利用热传导方式对氧化钛芯片或厚膜可以直接进行加热，所以加热效率高，达到激活 温度(600?)需要的时间很短，这对降低发动机刚刚起动后碳氢化合物的排放量十分有利。 2)氧化锆式传感器的工作原理 由于氧化钛半导体材料的电阻具有随氧离子浓度的变化而变化的特性，因此氧化钛式氧传感器的信号源相当于一个可变电阻。当废气中的氧浓度高时,氧化钛的电阻值增大;反之,废气中氧浓度较低时氧化钛的电阻值减小,利用适当的电路 对电阻变量进行处理,即转换成电压信号输送给ECU。 3)氧化钛式氧传感器工作条件 氧化钛式氧传感器必须满足发动机温度高于60?、氧传感器自身温度高于600,以及发动机工作在怠速工况和部分负荷工况三个条件才能正常调节混合气浓度。因此，氧化钛式传感器也安装在温度较高的排气管上，同时采用了直接加热方式使氧化钛传感元件温度迅速达到工作温度(600?)而投入工作。 4)二氧化锆与二氧化钛传感器的主要区别 1、二氧化锆传感器是将排气中氧含量的变化转换成电压的变化; 2、二氧化钛氧传感器是将排气中氧含量的变化转换成电阻值的变化。 3.2 氧传感器的功用 1、监测尾气中氧的浓度，并将信息反馈给ECU，调整喷油量和点火时间，从而实现发动机的最佳空燃比闭环控制; 2、确保三效催化转化器对排气中的(HC)、(CO)和(NOx)三种污染物有最大的转化效率。 3.3 氧传感器的应用 3.3.1 氧传感器的安装位置 氧传感器安装在排气歧管上(如图3.9所示)，它可以检测废气中的氧气 - 10 - 泸州职业技术学院毕业论文 汽车氧传感器的应用 浓度，据此计算空燃比，并将结果传送到ECU。现今车辆安有两个氧传感器，三元催化器前放一个，后放一个。前方的作用是检测发动机不同工况的空燃比，同时电脑根据该信号调整喷油量和计算点火时间。后方的主要是检测三元催化器的工作好坏，即催化器的转化率。通过与前氧传感器的数据作比较来检测三元催化器是否工作正常(好坏)的重要依据。 图3.9 氧传感器的安装位置 3.3.2 废气中氧气浓度高 废气中氧气的百分比很大时，ECU将据此判定空燃比大，即混合气很稀。 3.3.3 废气中氧气浓度低 当废气中氧气的百分比很小时，ECU将据此判定空燃比小，即混合气很浓。温度高于300?时，所采用的陶瓷材料，用作氧化铁的导体。在此条件下，如果传感器两侧氧的百分比含量不同，就会在两端产生电压变化 。两种环境(空气侧 和排气侧)中不同含氧量的测量值的这种变化告诉ECU，在排气中剩余的氧含量，对保证燃烧有害废气生成是不合适的百分比。陶瓷材料在低于300?温度时是非线性的，因而传感器不输送有用信号。ECU有一个特殊功能，即在暧机时(开环运转)停止对混合气的调整。传感器装有加热元件以尽快达到工作温度。当电流流通过加热元件时，它缩短了使陶瓷成为铁的导体的时间，而且使得传感器可以装在排气管较后的部位。 在三元催化净化器中，ECU利用来自氧传感器的数据，调节空燃比，但其方法EFI装置各标准化油器多少有些不同。 在EFI装置中，EFI的ECU通过增减从喷油喷入气缸的燃油量，调节空燃比。如果ECU从氧传感器检测到混合气太浓，就会逐渐减少燃油喷射量，于是混合气就变稀了。实际空燃比因此变得比理论空燃比大些(稀些)。发生这种 - 11 - 泸州职业技术学院毕业论文 汽车氧传感器的应用 情况时，ECU通过氧传感器测出这个事实，就会开始逐渐增加喷射量。这样，空燃比就会娈得低些(浓些)直到低于理论空燃比。于是，这样循环反复，ECU主浊以这种方式，不断地增减空燃比，使实际空燃比接近理论空燃比。 在使用化油器的装置中，是用调节进入进气口的空气量调节空燃比。ECU 图3.11 氧化钛传感器(不带加热器) 注意:这两种传感器都要装在靠近排气门的位置 3.3.5 氧传感器使用注意事项 ?发动机温度高于60? ?氧传感器温度高于3000?，确保输出的信号稳定 ?必须使用达标的无铅汽油 ?使用规定型号的火花塞 ?前排气管及连接部位必须保证密封 ?非加热型的1线或2线氧传感器一般约5-8万公里更换 ?加热型的3线或4线氧传感器一般约10万公里更换 - 12 - 泸州职业技术学院毕业论文 汽车氧传感器的常见故障 第四章 汽车氧传感器的常见故障 1)氧传感器老化 在发动机利用氧传感器进行闭环控制的过程中，混合气的空燃比总是控制在理论空燃比附近，排气中几乎没有过剩的燃油，但是发动机刚刚起动(特别是冷车起动)之后(或大负荷状态工作时)，为了快速预热发动机(或增大发动机输出功率)，需要供给足够的燃油，排气中过剩的燃油就会在氧传感器的表面产生燃烧反应，一方面是形成碳粒而造成氧传感器表面的保护剥落，另一方面是使传感元件局部表面温度过高(超过1000?)而加速传感器老化。 2)铅中毒 燃油或润滑油添加剂中的铅离子与氧传感器的铂电极发生化学反应，导致催化剂铂的催化性能降低的现象，称为铅中毒。虽然现在都使用无铅汽油，大大减少 了氧传感器铅中毒的机率。但是，由于燃油或润滑油的添加剂中含有多种铅化合物，氧传感器的铅中毒也是不可避免的。 3)硅中毒 发动机上的硅密封胶、硅树脂成型部件、铸件内的硅添加剂等都有硅离子，这些硅离子会污染氧传感器的外侧电极，氧传感器内部端子处密封用的硅橡胶会污染内侧电极。硅离子与氧传感器的铂电极发生化学反应而导致催化剂铂的催化性能降低的现象，称为硅中毒。 4)磷中毒 在传感器表面，磷很少以纯磷状态析出，而是以某种化合物状态析出，这些磷化物污染氧传感器的现象，称为磷中毒。在发动机磨合期间或活塞环磨损之后，发动机润滑油添加剂中的磷化物就会窜入气缸中燃烧并随排气排出。在低温状态下，磷化物是以微粒子状态析出并沉淀在传感器保护层的表面将气孔堵塞而导致传感器中毒;在高温状态下，磷化物会附着在氧传感器以及三元催化器表面使其受到污染。由于，氧传感器的老化和中毒是不可避免的。因此当汽车行驶一定里程(一般为80000Km)后，应当更换氧传感器。 5)积碳 由于发动机燃烧不好，在氧传感器表面形成积碳，或氧传感器内部进入了 - 14 - 泸州职业技术学院毕业论文 汽车氧传感器的常见故障 油污或尘埃等沉积物，会阻碍或阻塞外部空气进入氧传感器内部，使氧传感器输出的信号失准，ECU不能及时地修正空燃比。产生积碳，主要表现为油耗上升，排放浓度明显增加。此时，若将沉积物清除，就会恢复正常工作。 6)氧传感器陶瓷碎裂 氧传感器的陶瓷硬而脆，用硬物敲击或用强烈气流吹洗，都可能使其碎裂而失效。因此，处理时要特别小心，发现问题及时更换。 7)加热器电阻丝烧断 对于加热型氧传感器，如果加热器电阻丝烧蚀，就很难使传感器达到正常的工作温度而失去作用。 8)氧传感器内部线路断脱 - 15 - 泸州职业技术学院毕业论文 汽车氧传感器的检测方法 第五章 汽车氧传感器的检测方法 在使用三元催化转换器以减少排气污染的发动机上，氧传感器是必不可少的元件。由于混合气的空燃比一旦偏离理论空燃比，三元催化剂对CO、HC和NOx的净化能力将急剧下降，故在排气管中安装氧传感器，用以检测排气中氧的浓度，并向ECU发出反馈信号，再由ECU控制喷油器喷油量的增减，从而将混合气的空燃比控制在理论值附近。 氧传感器一般有单线、双线、三线、四线4种引线形式。单线为氧化锆式氧传感器;双线为氧化钛式氧传感器;三线和四线为氧化锆式氧传感器。三线和四线的区别:三线氧传感器的加热器负极和信号输出负极共用一根线，四线氧传感器的加热器负极和信号负极分别各用一根线。如图5.1为四线氧化锆式氧传感器与 ECU的连接电路图。 氧传感器一旦出现故障，将使电子燃油喷射系统的电脑不能得到排气管中氧浓度的信息，因而不能对空燃比进行反馈控制，会使发动机油耗和排气污染增加，发动机出现怠速不稳、缺火、喘振等故障现象。因此，必须及时地排除故障或更换。 图5.1 四线氧化锆式氧传感器与ECU的连接图 5.1氧传感器加热电阻丝电阻的检测 点火开关置于“OFF”位置，拔下氧传感器的导线连接器，用万用表的Ω档测量氧传感器接线端中加热器端子和搭铁端子问的电阻，应为4,40Ω，若 - 16 - 泸州职业技术学院毕业论文 汽车氧传感器的检测方法 过大或过小，表示加热元件已损坏，应更换传感器。 5.2氧传感器反馈电压的检测 拔下氧传感器插头。使发动机以2500r,min转速运转。电压应在0,1V变换(频率约50次,min)如电压保持在0V或1V不变，可用改变油门开度的办法人为地改变混合气浓度:突然踏下油门踏板时产生浓混合气，反馈电压应上升;突然松开油门时产生稀混合气，反馈电压应下降。如果没有变化，说明氧传感器已损坏，应更换。在检测氧传感器的反馈电压时，最好使用指针式万用表，以便直观地反应出反馈电压的变化情况，此外，电压表应是低量程和高阻抗的(阻抗太低会损坏传感器)。 氧传感器是否损坏，还可用简易方法判断:拔下氧传感器的插头，从插头处引入2根导线，一根接线路的信号线电路，另一根接控制单元供应电压，两只手分别拿住线路两头，如果发动机的转速发生变化即为氧传感器损坏，否则，为其它部位故障。 在采用上述方法检测时，良好的氧化钛式氧传感器输出端电压应以2.5V为中心上下波动，否则可拆下传感器并暴露在空气中，冷却后测量其电阻值。若阻值很大，说明传感器良好;反之，则传感器已损坏，应予更换。 5.3氧传感器外观颜色的检查 从排气管上拆下氧传感器，检查传感器外壳上的通气孔有无堵塞，陶瓷芯有无破损。如有破损，则应更换氧传感器。 通过观察氧传感器顶尖部位的颜色也可以判断故障; ?淡灰色顶尖:这是氧传感器的正常颜色; ?白色顶尖:由硅污染造成的，此时必须更换氧传感器; ?棕色顶尖:由铅污染造成的，如果严重，也必须更换氧传感器; ?黑色顶尖:由积碳造成的，在排除发动机积碳故障后，一般可以自动清除氧传感器上的积碳。 - 17- 泸州职业技术学院毕业论文 结论与展望 第六章 结论与展望 随着汽车工业的发展，汽车尾气所带来的环境污染问题日益严重。因此，有效地控制汽车尾气，减少其对环境污染已成为当今重要的研究课题之一。许多汽车在发动机排放系统中装有三元催化转换器，以降低排放污染。空燃比一旦偏离理 1)，三元催化剂对CO、HC和NOx的净化能力急剧下降。故在论空燃比(14.7: 排气管中插入氧传感器，根据排气中的氧浓度测定空燃比，向微机控制装置发出反馈信号，以控制空燃比收敛于理论值。如果废气中的氧含量高，说明混合气偏稀，氧传感器将这一信息输入发动机电控单元(ECU)，ECU指令喷油器增加喷油量;如果废气中的氧含量低，说明混合气偏浓，ECU指令喷油器减少喷油量，从而帮助ECU把混合气的空燃比控制在理论值(14.7)附近。因此，氧传感器相当于一个混合气的浓度开关，它是电喷发动机实行闭环控制不可缺少的重要部件。它的信号是电脑对空燃比进行闭环控制不可缺少的依据,由于它的功能及工作原理比较独特,所以掌握氧传感器的性质,对于维修人员诊断电喷发动机的故障具有非常重要的意义。 汽车行业是目前国际上应用传感器最大市场之一，现在世界上汽车年产量在4000万辆以上，其中日本的年产量达1000万辆以上。从世界各国公布的专利情况来看，各主要汽车生产厂家和电气、元件生产厂家，都很重视汽车传感器的研制和生产。而氧传感器的申报专利数，居汽车传感器的首位，这反映了该传感器的技术难度和各国的重视程度。控制汽车空燃比用的氧传感器在日本以每年50,-60,的速度增长。就我国来说，仅近三年需改加氧传感器的旧车就超过2000万辆，每年新生产的轿车所需的氧传感器也超过200万个。目前，一辆普通家用轿车大约要安装几十到近百只传感器，而豪华轿车上的传感器数量可多达200余只。据报道，2000年汽车传感器的市场为61.7亿美元(9.04亿件产品)，2005年达到84.5亿美元(12.68亿件产品)，增长率为6.5,(按美元计)和7.0,(按产品件数计)，所以，氧传感器的市场前景非常广阔，对氧传感器的研究也成为热点。 - 18 - 泸州职业技术学院毕业论文 致谢 致 谢 经过坚持不懈的努力，基于汽车氧传感器的毕业设计已经完成。本次设计主要涉及汽车氧传感器的基本知识。设计中涉及的许多问题，更是对以前所学的知识的回顾及在过去的三年中学到知识的系统，这次设计对我们将来的工作有一定的帮助。 在设计中，通过自己坚持不懈的努力，积极查阅资料，细心钻研各个知识要点，认真地完成查阅工作，也让我们明白了在设计中考虑问题应该全面，以及需要坚持不懈的精神。在设计中既锻炼了我的动手能力，又学会查阅资料，提炼需要的信息。本次设计是汽车氧传感器的其中一部分，也是基于汽车氧传感器的基础理论，它在汽车氧传感器中占有一定的地位和作用。本次设计中，在熟练的掌握了汽车氧传感器理论的基础上，主要加深了对汽车氧传感器的理解。其中涉及了氧 传感器的分类、氧传感器的构造、氧传感器的作用、氧传感器的常见故障、理论空燃比等等诸多方面的问题。 在设计中，指导老师曾契给予了我很大的帮助。曾契老师不仅为我收集资料，而且对于设计中出现的疑问，也及时解答和指导，使我的设计得以顺利完成。在此，谨向曾契老师表示衷心感谢。 由于本人水平有限，在文中肯定存在许多不足，恳请各位老师批评指正。 - 19 - 泸州职业技术学院毕业论文 参考文献 参考文献 [1]杨邦朝,简家文,张益康.氧传感器与现代生活[J].世界产品与技术,200l (1) [2]陈渝光,汽车电器与电子设备[M].北京:机械工业出版社,1999 [3]杨邦朝,简家文等.氧传感器原理与进展[J].传感器世界,2002 (8) [4]宋国庆,刘红宇等.新型氧传感器应用[J].黑龙江电子技术,1999(3) ,TiO2氧传感器的研究与进展[J].传感器技术,2005(2). [5]张毅等 [6]李东江等,汽车电控系统故障检修[M].北京:机械工业出版社,2001. [7]王宏伟,氧传感器的结构原理与故障分析[J].北京: 金盾出版社2002 .汽车电子技术与传感器. 北京:北京理工大学出版社，1995 [9]董辉 [10]宋福昌.汽车传感器识别与检测图解. 北京:电子工业出版社，2003 [11]王宏伟，氧传感器原理及应用[J].检测与控制,2007,6. [12]赵玉鹏，氧传感新技术[J].科技资讯导报,2008,6. - 20 -