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氧传感器的功能及使用 冲压工艺组 韩宝生 氧传感器的概述 氧传感器是现代发动机管理系统中必不可少的重要零部件。它是一种利用电化工原理研究发展出来的一个电器元件。 氧传感器在现代发动机管理系统的配置机构中被用于探测汽车发动机所排出的燃烧废气中氧的含量，借以判定发动机实时燃油供给之空气燃料混合比的实际状态，并通过自身产生的电器反应信号反馈给发动机电子控制模块（ECM），以作为系统燃油管理系统的闭环燃油修正补偿控制的重要依据，使燃油管理子系统能够更加精确地控制调整发动机各种工作状态下的空气燃料混合比；并在绝大多数工况下使系统保持在理想空燃比工作状态，以便获得更加优良的汽车排放控制特性和燃油经济性。 氧传感器的输出信号为0~1∨的交变电压信号。在特定的工作温度范围里， 氧传感器可根据发动机所排出的燃烧废气中氧的含量高低自动感应和探测并向发动机电子控制模块输出一个高低不断变化的电压信号。 随着汽车排放法规的不断进步，现代发动机管理系统多采用加热式氧传感器。有两种主要类型：非加热型氧传感器和加热型氧传感器。当氧传感器的安装位置受到整车布局限制， 氧传感器距离发动机排气歧管出口较远时，由于不能利用发动机燃烧废气对于传感器迅速加热，此时也必然需要采用加热式氧传感器。 下面以德尔福研究开发的OSP+型加热式氧传感器为例从几个方面来了解一下氧传感器， OSP+型氧传感器内部设计有平板结构多层涂敷技术的热敏感应元件，元件尺寸小巧，可有效控制传感器的快速加热，起燃极为迅速。可使发动机管理系统及早实现系统的闭环燃油管理控制。氧传感器被用于探测发动机所排废气中氧的含量，实时反馈给ECM作为闭环燃油修正补偿控制的实际状态的反馈信号，以更加精确地调整和保持理想的空燃比，同时得到更好的排放控制特性和燃油经济性。 1、工作原理 德尔福OSP+型氧传感器是采用平板结构多层陶瓷元件作为传感器的基础元件。氧化锆元件是一种通体充满无数微孔的陶瓷基础元件外面镀有氧化锆涂层，该涂层外侧暴露于发动机燃烧废气之中；涂层的内侧透过含微孔的陶瓷元件与大气相通。集中在氧化锆内外两侧电极之间氧含量的差别形成微分电压信号。 当氧化锆元件被电流加热或被流经传感器的发动机燃烧废气加热所激活，空气经过通体充满无数微孔的陶瓷基础元件进入氧化锆元件的内电极，而燃烧废气流经氧化锆的外电极。氧离子将从氧化锆内电极向外电极移动，传感器的内外电极之间构成了一个简单的原电池，发动机燃烧废气中氧离子浓度的高低变化来改变这一输出电压信号的高低 氧传感器通常的工作表现为在当发动机工作时空燃比变稀时，排气中氧含量的浓度将会升高，此时，氧传感器的输出电压信号接近0 ∨；当空燃比变浓时，排气中氧含量的浓度降低，传感器的输出电压接近1 ∨。 发动机电子控制模块（ECM）根据这一输入电压信号，配合系统控制逻辑及控制策略，通过相应的传感器和执行器，就可以调整系统输出控制指令，使发动机工作载荷保持理想的空燃比燃油供给状态。 氧传感器是闭环燃油管理控制子系统的关键元件。正是由于有了该传感器才使得发动机的空燃比的闭环燃油控制成为可能，从而使系统实现达到最佳三元催化转换器转化效率所需的理想空燃比的控制目标，实现最佳发动机燃烧控制 2、结构特征 德尔福公司生产的现代发动机管理系统配套用传感器的主要特点: 零部件统一设计,全球采购系统可保障全球产品性能的一致性 传感器具备防水功能 平板式多层感应涂敷结构设计,起燃时间短, 反应迅速 无需空气渗透过滤装置 大批量生产,大批量产品应用考核,可靠性能优良 超强低温适应性能 超强抗杂质中毒性能 设计可预防表面化合物烧结 采用不锈钢材料的输出信号导线设计,工作可靠 具有防错设计措施,便于应用 单独接地设计,系统工作稳定可靠 3、性能参数和技术规格（在温度450℃条件下的发动机测功机上的实测数值） 空燃比为浓的电压信号： ＞750毫伏 空燃比为稀的电压信号： ＜120毫伏 450℃时，空燃比浓变稀的相应时间： ＜80毫秒 450℃时，空燃比稀变浓的相应时间： ＜65毫秒 加热元件电阻（21 ℃ ） 9.6±1.5欧姆