宽带氧传感器的工作原理和常见故障的检查方法.docx

宽带氧传感器的工作原理和常见故障的检查方法 发布时间：2010-4-29 15:52 |编辑：汽车乐QiC |查看：1067次 来源: 网络 随着汽车尾气排放限值要求的不断提高，传统的开关型氧传感器已不能满足需 要，取而代之的是控制精度更高的线性宽带氧传感器(Universal Exhaust Gas Oxygen Sensor,简称UEGO)。氧传感器闭环控制调节发动机燃烧室 构成 宽带型氧传感器的组件有两个部分：一部分为感应室，另一部分是泵氧元。 感应室的一面与大气接触，而另一面是测试腔，通过扩散孔与排气接触，与普通 氧化错传感器一样，由于感应室两侧的氧含量不同而产生一个电动势。一般的氧 化钻?传感器将 此电压作为控制单元的输入信号来控制混合比，而宽带型氧传感器与此不同的 是：发动机控制单元要把感应室两侧的氧含量保持一致，让电压值维持在0.45V, 这个电压只是电脑的参考标准值，它就需要传感器的另一部分来完成。 宽带型氧传感器的另一部分是传感器的关键部件——泵氧元，泵氧元一边是排 气，另一边与测试腔相连。泵氧元就是利用氧化锵传感器的反作用原理，将电压 施加于氧化错组件(泵氧元)上，这样会造成氧离子的移动。把排气中的氧泵入测 试腔当屮，使感应室两侧的电压值维持在0.45Vo这个施加在泵氧元上变化的电 压，才是我们耍的氧含量信号。如果混合汽太浓，那么排气中含氧量下降，此时 从扩散孔益岀的氧较多，感应室的电压升高。为达到平衡发动机控制单元，增加 控制电流使泵氧元增加泵氧效率，使测试腔的氧含量增加，这样可以调节感应室 的电压恢复到0.45V；相反混合汽太稀，则排气屮的含氧量增加，这时氧要从扩 散孔进入测试腔，感应室电压降低，此时泵氧元向外排岀氧来平衡测试腔中的含 氧量，使感应室的电压维持在0.45Vo总而言之，加在泵氧元上的电压可以保证 当测试腔内的氧多时，排出腔内的氧，这时发动机控制单元的控制电流是正电流; 当腔内的氧少时，进行供氧，此吋发动机控制单元的控制电流是负电流。以上过 程供给泵氧元的电流就反映了排气屮的剩余空气含量系数。 二、宽带氧传感器(LSU)与LSH或LSF氧传感器的工作原理及区别 普通LSH或LSF氧传感器一般有四根线，其中两根是加热线，第三根是信号 线，另一根是接地线。其在陶瓷体两侧附着二氧化错涂层，在350°C或更高的温 度下能传导氧离子，传感器两侧氧气的浓度差使两个表面Z间产生电位差，且工 作曲线非常陡ill肖，混合汽在接近理论空燃比时，输出0.45V电压。 尾气稍微偏浓时，输出电压就突变为0.6?0.9V；反之尾气变稀后，输出电压 突变为0.3?0」V,如果尾气进一步增浓，氧传感器的输出电压己经达到峰值测 量电压0.9Vo如果尾气进一步变稀，氧传感器的输出电压已经达到最低测量值 0.1V,过浓与过稀的尾气对普通氧传感器已无法测量，0.1?0.9V的两状态电压 信号已无法满足对汽车排放的控制。使用催化转换器上游的两点式氧传感器时， 只能对废气成分进行定性分析：只能区分浓混合汽(入叩咸稀混合mgt；i)o 因此，只围绕九=i时持续振荡时，才能实现最佳的废气成分控制。控制过程质 量越好，控制系统通过Lambda控制器消除空燃比变化的速度越快。由于燃油提 前喷射持续进行，并且氧传感器并未直接位于燃烧室内，因此设定了一个随控制 路径响应时间变化的最小周期。这个响应时间分别由DME控制单元的计算时间、 吸气之前的燃油提前量、汽缸内的保压时间、气体在废气排放系统内的流经时间 和氧传感器的响应延迟时间组成。这就意味着响应时间由发动机转速和发动机负 荷决定。为使Lambda控制器（FR）获得恒定的振幅，对Lambda控制器所做的改 进也必须进行调整。除此Z外，在混合汽所从浓变为稀以及从稀变为浓的过程屮, 突然的控制变换会使得振荡周期缩短。其只能在混合汽为14.7:1的理论空燃比 下，在混合汽燃烧后，对排放的尾气含氧量在比较狭窄的范围内进行检测，因此 这是普通氧传感器的缺陷所在。 利用宽频带氧传感器（LSU）可实现恒定的氧传感器闭环控制。宽带氧传感器由1 个普通窄范围浓差电压型氧传感器（氧化鉛参考电池、1个界限电流型氧传感器、 氧化链泵电池）及扩散小孔、扩散室构成（见图2）。他需要一个专门设计的传感器 控制器来控制其正常工 作。在图2屮传感器控制器用A和B表示。尾气通过扩散小孔进人扩散室， 尾气可能是浓混合汽，也可能是稀混合汽。氧化鉛参考电池感知尾气的浓度后， 产生电压Us,根据尾气浓度的不同，浓混合汽将产生高于参考电压UsRef的Us, 传感器控制器将产牛一个方向的泵电流Ip,该泵电流Ip将氧气泵入扩散室内进 行化学分解反应，在废气中产生水和一氧化碳及一些氧化物，附着在泵氧元的表 面。在化学反应中将过多的碳氢化合物分解