正確認(rèn)識(shí)什么是汽車(chē)氧傳感器工程，有關(guān)現(xiàn)在車(chē)輛新管理發(fā)展有什么新的技巧呢?本文是一篇車(chē)輛管理論文。氧傳感器是否損壞，還可用簡(jiǎn)易方法判斷：拔下氧傳感器的插頭，從插頭處引入2根導(dǎo)線(xiàn)，一根接線(xiàn)路的信號(hào)線(xiàn)電路，另一根接控制單元供應(yīng)電壓，兩只手分別拿住線(xiàn)路兩頭，如果發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化即為氧傳感器損壞，否則，為其它部位故障。

　　摘要：本文簡(jiǎn)述了氧傳感器的結(jié)構(gòu)和工作原理，并根據(jù)結(jié)構(gòu)和工作原理分析了氧傳器故障的產(chǎn)生原因及對(duì)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的影響，提出了檢測(cè)、診斷方法。汽車(chē)行業(yè)是目前國(guó)際上應(yīng)用傳感器最大市場(chǎng)之一，現(xiàn)在世界上汽車(chē)年產(chǎn)量在4000萬(wàn)輛以上，其中日本的年產(chǎn)量達(dá)1000萬(wàn)輛以上。從世界各國(guó)公布的專(zhuān)利情況來(lái)看，各主要汽車(chē)生產(chǎn)廠(chǎng)家和電氣、元件生產(chǎn)廠(chǎng)家，都很重視汽車(chē)傳感器的研制和生產(chǎn)。而氧傳感器的申報(bào)專(zhuān)利數(shù)，居汽車(chē)傳感器的首位，這反映了該傳感器的技術(shù)難度和各國(guó)的重視程度[2]。控制汽車(chē)空燃比用的氧傳感器在日本以每年50%-60%的速度增長(zhǎng)。

　　關(guān)鍵詞：汽車(chē);氧傳感器;故障檢測(cè),車(chē)輛管理論文

　　1.引言

　　隨著汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展，汽車(chē)尾氣所帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題日益嚴(yán)重。因此，有效地控制汽車(chē)尾氣，減少其對(duì)環(huán)境污染已成為當(dāng)今重要的研究課題之一[1]。許多汽車(chē)在發(fā)動(dòng)機(jī)排放系統(tǒng)中裝有三元催化轉(zhuǎn)換器，以降低排放污染。空燃比一旦偏離理論空燃比(14.7：1)，三元催化劑對(duì)CO，HC和NOx的凈化能力急劇下降。故在排氣管中插入氧傳感器，根據(jù)排氣中的氧濃度測(cè)定空燃比，向微機(jī)控制裝置發(fā)出反饋信號(hào)，以控制空燃比收斂于理論值。

　　車(chē)輛論文：《機(jī)車(chē)車(chē)輛工藝》，《機(jī)車(chē)車(chē)輛工藝》本刊由鐵道部主管、中國(guó)南車(chē)集團(tuán)戚墅堰機(jī)車(chē)車(chē)輛研究所主辦的、全國(guó)公開(kāi)發(fā)行的科技類(lèi)期刊，是我國(guó)創(chuàng)辦最早的機(jī)車(chē)車(chē)輛工藝雜志。其宗旨是緊跟我國(guó)鐵路運(yùn)輸事業(yè)的發(fā)展，以鐵路高速、重載，及城市軌道交通制造業(yè)的新技術(shù)、新工藝、新材料、新設(shè)備為報(bào)道重點(diǎn);及時(shí)反映機(jī)車(chē)車(chē)輛運(yùn)用檢修中的熱點(diǎn)、難點(diǎn)問(wèn)題。

　　就我國(guó)來(lái)說(shuō)，僅近三年需改加氧傳感器的舊車(chē)就超過(guò)20xx萬(wàn)輛，每年新生產(chǎn)的轎車(chē)所需的氧傳感器也超過(guò)200萬(wàn)個(gè)。目前，一輛普通家用轎車(chē)大約要安裝幾十到近百只傳感器，而豪華轎車(chē)上的傳感器數(shù)量可多達(dá)200余只。據(jù)報(bào)道，20xx年汽車(chē)傳感器的市場(chǎng)為61.7億美元(9.04億件產(chǎn)品)，20xx年達(dá)到84.5億美元(12.68億件產(chǎn)品)，增長(zhǎng)率為6.5%(按美元計(jì))和7.0%(按產(chǎn)品件數(shù)計(jì))，所以，氧傳感器(氧探頭)的市場(chǎng)前景非常廣闊，對(duì)氧傳感器的研究也成為熱點(diǎn)[3]。

　　2.氧傳感器的結(jié)構(gòu)和原理

　　發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比一旦偏離理論空燃比，三元催化劑對(duì)CO、HC和NOx的凈化能力將急劇下降。所以為了使裝有三元催化轉(zhuǎn)換裝置的發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到最佳的排氣凈化性能，必須把混合氣的空燃比控制在理論空燃比附近很窄的范圍內(nèi)。氧傳感器用于檢測(cè)進(jìn)入三元催化轉(zhuǎn)換裝置的排氣氣體狀態(tài)，是使用三元催化轉(zhuǎn)換裝置發(fā)動(dòng)機(jī)上必不可少的傳感器。目前已在汽車(chē)上使用的氧傳感器有氧化鋯式和氧化鈦式兩種[4]。

　　2.1氧化鋯式氧傳感器

　　氧化鋯式氧傳感器(見(jiàn)圖1)的基本元件是專(zhuān)用陶瓷體，即氧化鋯(ZrO2)固體電解質(zhì)，陶瓷體制成管狀(鋯管)，固定在帶有安裝螺紋的固定套中。鋯管表面裝有透氣鉑電極，配有護(hù)管及電接頭，其內(nèi)表面與大氣相通，外表面與廢氣相通，外表面還加裝了一個(gè)防護(hù)套管，套管上開(kāi)有通氣槽。鋯管的陶瓷體是多孔的，允許氧滲入該固體電解質(zhì)內(nèi)，溫度較高時(shí)(高于300℃)，氧氣發(fā)生電離，如果在陶瓷體內(nèi)(大氣)外(廢氣)側(cè)的氧氣濃度不同，就會(huì)在2個(gè)鉑電極表面產(chǎn)生電壓降，含氧量高的一側(cè)為高電位。當(dāng)混合氣稀時(shí)，排氣中含氧多，兩側(cè)濃度差小，只產(chǎn)生小的電壓;反之，混合氣濃時(shí)，產(chǎn)生高電壓。傳感器的電壓輸出特性如圖2所示。根據(jù)所測(cè)電壓值就可測(cè)量氧傳感器外表面氧氣含量，而發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣排放中的氧含量主要取決于混合氣的空燃比，因此，ECU根據(jù)氧傳感器輸入的電信號(hào)分析汽油的燃燒狀況，以便及時(shí)修正噴油量，使空燃比處于理想狀況，即λ=1，所以這種傳感器又稱(chēng)為λ傳感器。

　　圖1.氧化鋯式氧傳感器在排氣管中的結(jié)構(gòu)

　　圖2.氧化鋯式氧傳感器的電壓輸出特性

　　2.2氧化鈦式氧傳感器

　　氧化鈦式氧傳感器是利用二氧化鈦(TiO2)材料的電阻值隨排氣中氧含量的變化而變化的特性構(gòu)成的，故又稱(chēng)為電阻型氧傳感器[5]。二氧化鈦是在室溫下具有很高電阻的半導(dǎo)體，但當(dāng)排氣中氧含量少(混合氣濃)時(shí)，氧分子將脫離，使其晶體出現(xiàn)缺陷，便有更多的電子可用來(lái)傳遞電流，材料的電阻亦隨之降低。此種現(xiàn)象與溫度和氧含量有關(guān)，因此，欲將二氧化鈦在300～900℃的排氣溫度中連續(xù)使用，必須作溫度補(bǔ)償。圖3為氧化鈦式氧傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖，它具有2個(gè)二氧化鈦元件，一個(gè)是具有多孔性的用來(lái)感測(cè)排氣中氧含量的二氧化鈦陶瓷，另一個(gè)則為實(shí)心二氧化鈦陶瓷，用作加熱調(diào)節(jié)，補(bǔ)償溫度誤差。該傳感器外端以具有孔槽的金屬管作為防護(hù)套，一方面讓廢氣進(jìn)出，另一方面防止里面二氧化鈦元件受到外物撞擊，傳感器接線(xiàn)端以橡膠作為密封材料，防止外界氣體滲入。它一般安裝在排氣歧管或尾管上，可借助排氣高溫將傳感器加熱至適當(dāng)?shù)墓ぷ鳒囟取Ｑ趸伿窖鮽鞲衅鞯膬?yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)便宜，抗腐蝕、抗污染能力強(qiáng)，經(jīng)久耐用，可靠性高。

　　圖3.氧化鈦式氧傳感器結(jié)構(gòu)示意圖

　　2.3兩種氧傳感器的比較

　　早期汽車(chē)上使用的控制空/燃比氧傳感器為ZrO2固體電解質(zhì)氧傳感器，屬于濃差電池型，利用電池兩極間的電勢(shì)差與兩極間氧濃度比值的對(duì)數(shù)成正比的能斯特定律測(cè)定氧濃度，但其存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格昂貴、貴金屬催化劑容易受鉛毒害等缺點(diǎn)。TiO2是一種良好的氧敏材料，電阻式TiO2氧傳感器因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格較低、體積小、不需要參比氣體電極而得到了廣泛的應(yīng)用;隨著納米技術(shù)的迅速發(fā)展，TiO2材料因具有小尺寸效應(yīng)，表面效應(yīng)和量子效應(yīng)等優(yōu)異特性而有著廣闊的發(fā)展前景。

　　3.氧傳感器的故障原因

　　氧傳感器產(chǎn)生故障會(huì)造成其反饋信號(hào)出現(xiàn)異常，從而使電腦失去對(duì)混合氣空燃比的調(diào)節(jié)。若混合氣控制比不精確，會(huì)使排氣凈化惡化，因而必須及時(shí)排除故障或更換。

　　導(dǎo)致氧傳感器出現(xiàn)故障的原因如下：氧傳感器破碎失效;氧傳感器內(nèi)部進(jìn)入油污或塵埃等沉積物，使傳感器信號(hào)失真;使用含鉛汽油使傳感器中毒，而使其失效;此外，傳感器橡膠墊及涂劑也會(huì)使傳感器失效;電加熱器故障也可能造成傳感器在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)及低溫時(shí)不工作[6]。

　　4.氧傳感器的檢測(cè)

　　氧傳感器一般有單線(xiàn)、雙線(xiàn)、三線(xiàn)、四線(xiàn)4種引線(xiàn)形式。單線(xiàn)為氧化鋯式氧傳感器;雙線(xiàn)為氧化鈦式氧傳感器;三線(xiàn)和四線(xiàn)為氧化鋯式氧傳感器。三線(xiàn)和四線(xiàn)的區(qū)別：三線(xiàn)氧傳感器的加熱器負(fù)極和信號(hào)輸出負(fù)極共用一根線(xiàn)，四線(xiàn)氧傳感器的加熱器負(fù)極和信號(hào)負(fù)極分別各用一根線(xiàn)。圖4為四線(xiàn)氧化鋯式氧傳感器與ECU的連接電路圖。

　　圖4.四線(xiàn)氧化鋯式氧傳感器與ECU的連接圖

　　4.1氧傳感器加熱電阻絲電阻的檢測(cè)

　　點(diǎn)火開(kāi)關(guān)置于“OFF”位置，拔下氧傳感器的導(dǎo)線(xiàn)連接器，用萬(wàn)用表的Ω檔測(cè)量氧傳感器接線(xiàn)端中加熱器端子和搭鐵端子問(wèn)的電阻，應(yīng)為4～40Ω，若過(guò)大或過(guò)小，表示加熱元件已損壞，應(yīng)更換傳感器。

　　4.2氧傳感器反饋電壓的檢測(cè)

　　拔下氧傳感器插頭。使發(fā)動(dòng)機(jī)以2500r/min轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)。電壓應(yīng)在0～1V變換(頻率約50次/min)如電壓保持在0V或1V不變，可用改變油門(mén)開(kāi)度的辦法人為地改變混合氣濃度：突然踏下油門(mén)踏板時(shí)產(chǎn)生濃混合氣，反饋電壓應(yīng)上升;突然松開(kāi)油門(mén)時(shí)產(chǎn)生稀混合氣，反饋電壓應(yīng)下降。如果沒(méi)有變化，說(shuō)明氧傳感器已損壞，應(yīng)更換。在檢測(cè)氧傳感器的反饋電壓時(shí)，最好使用指針式萬(wàn)用表，以便直觀(guān)地反應(yīng)出反饋電壓的變化情況，此外，電壓表應(yīng)是低量程和高阻抗的(阻抗太低會(huì)損壞傳感器)。

　　4.3氧化鈦式氧傳感器的檢測(cè)

　　在采用上述方法檢測(cè)時(shí)，良好的氧化鈦式氧傳感器輸出端電壓應(yīng)以2.5V為中心上下波動(dòng)，否則可拆下傳感器并暴露在空氣中，冷卻后測(cè)量其電阻值。若阻值很大，說(shuō)明傳感器良好;反之，則傳感器已損壞，應(yīng)予更換。