氧传感器等4种气体浓度传感器的识别与检测

互推小编 2023-04-24

在汽车上使用的气体浓度传感器主要有氧传感器、稀薄混合气传感器、全范围空燃比传感器和烟雾浓度传感器等。

氧传感器安装在发动机的排气管上，它的作用是通过检测排放气体中氧的含量来获得混合气空燃比的稀浓信号，并将检测结果变成电压信号输入ECU，ECU根据氧传感器的输入信号不断地对喷油脉宽进行修正，使混合气体在理想范围内。当监测到的氧气浓度较浓时，提供给发动机ECU的电压较高；监测到的氧气浓度较稀时，提供给发动机ECU的电压较低。氧传感器可分为氧化钛式和氧化锆式两种。

为降低排气污染，目前汽车发动机的排气管上普遍安装了三元催化转化器，它能净化排气中的CO、HC和NOx三种有害气体的成分，但三元催化转化器只在空燃比接近理论值（14.7∶1）的范围内起净化作用。当排气管中装上氧传感器时，根据检测排气中的氧浓度信号，ECU可控制空燃比，使三元催化转化器更有效地起净化作用。

在稀燃发动机领域的空燃比反馈控制系统中，采用了稀燃传感器，这种传感器能够在混合气极稀薄领域中，连续地测出稀薄燃烧区的空燃比，实现了稀薄领域的反馈控制。

全范围空燃比传感器（又称宽域空燃比传感器）能连续检测混合气从浓到稀的整个范围的空燃比。与普通的氧传感器相比，这样的传感器可以在发动机的整个运转范围内实现空燃比的反馈控制，在各个区域上实现最佳油耗、最佳排放及最佳运转性能。

烟雾浓度传感器用于空气净化装置中，该传感器通过检测烟雾浓度，可使空气净化器运转或停止，从而达到净化驾驶室的目的。

● 1. 氧传感器 ●

目前，汽车上采用的氧传感器有氧化钛（TiO2）式和氧化锆（ZrO2）式两种。氧化锆式氧传感器又分为加热型氧传感器和非加热型氧传感器两种。氧化钛式氧传感器本身带有一个电加热器。大部分汽车使用带加热器的氧传感器，这种传感器是在原来传感器的基础上，增加了一个陶瓷加热元件用于加热传感器，可在发动机启动后的20~30s内迅速将氧传感器加热至工作温度，扩大了空燃比闭环控制的工作范围，故又称为加热型氧传感器。

氧传感器有一线制、二线制、三线制、四线制4种类型。一线制只有一根信号线与发动机ECU连接，传感器的另一极直接搭铁；二线制的两根线均与ECU相连，一根为信号线，另一根进入ECU后搭铁；三线制、四线制均属于加热式氧传感器，由于添加了两根加热电阻的接线，和氧传感器信号线组合成为三线制或四线制。加热电阻的两根接线，一根直接接控制继电器或主继电器，接受12V加热电源，一根由ECU控制搭铁端，控制加热电阻加热时间。氧传感器加热器是正比例系数热敏元件，在传感器与线束断开的情况下，可以通过检测加热器的阻值来对加热元件进行检测。

▲ 氧传感器的结构

1—壳体；2—陶瓷管支承；3—加热电阻电缆；

4—带槽的保护套；5—二氧化锆；6—接触元件；

7—外保护套；9—加热元件；9—电加热触头；

10—弹簧垫圈；11—氧传感器信号

随着排放法规越来越严格，现在越来越多的车辆都在三元催化转化器的前后端分别安装了氧传感器，称为双氧传感器系统，一个在三元催化转化器之前，称作为主氧传感器或上游氧传感器，用于混合气反馈控制，发动机电控单元根据主氧传感器的反馈信号，增加或减少喷油量，将实际空燃比控制在理论空燃比附近；另一个位于三元催化转化器之后，称作副氧传感器或下游氧传感器，用于监测三元催化转化器的催化净化效率。

当三元催化转化器损坏时，其转化效率丧失，这时在其前后的排气管中的氧气量十分接近，几乎相当于没有安装三元催化转化器，前、后两个氧传感器的信号电压波形就趋于相同，并且电压波动范围也趋于一致，此时表明三元催化转化器转化能力下降。