智能网联汽车传感器技术 课件 3.汽车气体浓度传感器的认知.pptx

2023汽车气体浓度传感器的认知烟台汽车工程职业学院刘强

1.氧传感器目录CONTENTS2.氮氧化物传感器3.空气质量传感器4.烟雾浓度传感器

氧传感器氧传感器: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。目前使用的氧传感器有氧化锆（ZrO2）式和氧化钛（TiO2）式两种，其中应用最多的是氧化锆式氧传感器。氧化锆式氧传感器又分为加热型与非加热型氧传感器两种，氧化钛式一般都为加热型传感器。

氧传感器二氧化锆式氧传感器的基本元件是二氧化锆陶瓷管（固体电解质），陶瓷体制成管状，因此亦称锆管。锆管固定在带有安装螺纹的固定套中，锆管内、外表面都覆盖着一层多孔性的透气铂膜作为电极。氧传感器安装在排气管上，其内表面与大气接触，外表面与废气接触。为了防止废气中的杂质腐蚀铂膜，在锆管外表面的铂膜上覆盖着一层多孔的氧化铝保护层，并加装了一个防护套管，套管上开有通气槽。这样既可以防止废气烧蚀电极，又可保证废气渗进保护层和电极接触。

氧传感器当混合气的实际空燃比小于理论空燃比，即发动机以较浓的混合气运转时，排气中氧含量少，但CO、HC和NOX等较多。这些气体在锆管外表面的铂催化作用下与氧发生反应，将耗尽排气中残余的氧，使锆管外表面氧气浓度变为零，这就使得锆管内、外侧氧浓度差加大，两电极间的电压陡增，可以产生约1V的电压；当混合气的实际空燃比大于理论空燃比，即发动机以较稀的混合气运转时，氧气浓度高，CO、HC和NOX浓度低，在锆管外表面的铂催化作用下，使CO、HC和NOX气体完全与氧发生反应，排气中仍有残余的氧存在，由于内、外两侧氧的浓度差较小，几乎不能产生电动势，此时输出电压几乎为零。

氧传感器根据氧传感器所产生的电压值就可测量氧传感器外表面的氧气含量，而发动机废气排放中的氧含量主要取决于混合气的空燃比，因此，ECU根据氧传感器输入的电信号分析汽油的燃烧状况，以便及时修正喷油量，使空燃比处于理想状况，即使空气过量系数λ=1，所以这种传感器又称为λ传感器。要准确地完全保持混合气浓度为理论空燃比是不可能的，实际上氧传感器对喷油器的反馈调节是动态的，只能使混合气在理论空燃比附近一个较小的范围内波动，故氧传感器的输出电压在0.1～0.8V之间不断变化（通常每10s内变化8次以上）。

氧传感器其中加热型二氧化锆式氧传感器应用最为广泛。二氧化锆式氧传感器输出信号的强弱与工作温度有关，只有在300℃以上时该传感器才能正常工作，早期使用的氧传感器靠排气加热，这种传感