江西應(yīng)用工程職業(yè)學(xué)院 徐汝玲

汽車氧傳感器類型的區(qū)別

江西應(yīng)用工程職業(yè)學(xué)院 徐汝玲

汽車上的氧傳感器檢測廢氣中的氧含量來對電控發(fā)動機進行閉環(huán)控制，實現(xiàn)對尾氣的排放控制，同時對汽車燃油經(jīng)濟性也至關(guān)重要，本文將介紹汽車用氧傳感器的類型及各自區(qū)別。

氧傳感器；寬型氧傳感器；氧化鋯式氧傳感器；氧化鈦式氧傳感器

在使用三元催化轉(zhuǎn)換器以減少排氣污染的發(fā)動機上，氧傳感器是非常重要的元件。由于混合氣的空燃比在理論空燃比附近時，三元催化劑對CO、HC和NOx的轉(zhuǎn)化效率是最高的，一旦偏離理論空燃比，三元催化劑對CO、HC和NOx的轉(zhuǎn)化能力將急劇下降，故在排氣管中安裝氧傳感器，用以檢測排氣中氧的濃度，并向ECU發(fā)出反饋信號，再由ECU控制噴油器噴油量的增減，從而將混合氣的空燃比控制在理論空燃比附近。

1 氧傳感器的類型

氧傳感器類型按檢測范圍的大小，可將氧傳感器分為窄型氧傳感器和寬型氧傳感器。

窄型氧傳感器主要分為常用的氧化鋯式氧傳感器和氧化鈦式氧傳感器。寬型氧傳感器，即寬頻型氧傳感器，可稱為寬域型氧傳感器等名稱，它的運用，是因為汽車發(fā)動機趨向稀薄燃燒，空燃比范圍10至20，相當(dāng)于過量空氣系數(shù)從0.686至1.405的寬范圍，普通的氧化鋯式氧傳感器、氧化鈦式氧傳感器不能適用，所以必須運用寬型氧傳感器檢測廢氣氧含量。

2 氧傳感器工作原理區(qū)別

2.1 氧化鋯式氧傳感器工作原理

氧化鋯式氧傳感器的鋯管內(nèi)側(cè)與氧離子濃度較大的大氣相通，外側(cè)與氧離子濃度較低的廢氣相通，鋯管內(nèi)、外側(cè)之間存在氧離子濃度差，產(chǎn)生一定的電動勢，該電動勢即為傳感器的輸出信號，其工作電壓在0.1-0.9V之間變化。

2.2 氧化鈦式氧傳感器工作原理

氧化鈦式氧傳感器中的二氧化鈦元件屬于N型半導(dǎo)體材料，其阻值隨氧離子濃度的變化而變化，當(dāng)混合氣濃度稀時，二氧化鈦呈現(xiàn)低阻狀態(tài)，混合氣濃時，二氧化鈦呈現(xiàn)高阻狀態(tài)，二氧化鈦元件即為一個可變電阻，氧化鈦式氧傳感器的工作電路，ECU內(nèi)部的穩(wěn)壓電路向氧傳感器提供一個穩(wěn)定的工作電壓（一般為5V），分壓電阻串接在傳感器電路中，氧化鈦作為可變電阻，它的分壓大小即作為氧傳感器的信號電壓，輸入ECU。混合氣稀時，二氧化鈦阻值小，信號電壓小，混合氣濃時，二氧化鈦阻值高，信號電壓也大。[1]

2.3 寬型氧傳感器工作原理

氧化鋯組件的特性，將電動勢加在氧化鋯組件上，會造成氧離子的移動。寬型氧傳感器氧化鋯組件一側(cè)為與大氣接通，而另一側(cè)是測試腔，由于氧化鋯兩側(cè)的氧含量不同而產(chǎn)生一個電動勢，而發(fā)動機控制單元為使氧化鋯兩側(cè)的氧含量保持一致，并讓其電壓值保持在0.45V，需要依靠寬型傳感器的單元泵工作來完成。

單元泵的一側(cè)接通排氣，另一側(cè)與測試腔相接通。單元泵根據(jù)混合氣的濃稀，把排氣中的氧泵入或排出測試腔中，使氧化鋯組件兩側(cè)的電壓值維持在0.45V，而施加在單元泵上變化的電流，即為寬型氧傳感器的工作信號?；旌蠚馓珴?，排氣中含氧量下降，氧化鋯組件兩側(cè)氧含量差別大，氧化鋯組件的電壓升高，超過0.45V，為使電壓維持在0.45V，發(fā)動機控制單元增加單元泵控制電流，使單元泵增加泵氧效率，使測試腔的氧含量增加，使氧化鋯組件的電壓恢復(fù)到0.45V；相反混合氣太稀，則排氣中的含氧量增加，氧化鋯電壓降低到小于0.45V，此時單元泵向外排出氧來減少測試腔中的含氧量，使氧化鋯組件的電壓維持在0.45V。加在單元泵上的電流變化可以保證當(dāng)測試腔內(nèi)氧多時，排出腔內(nèi)的氧，當(dāng)腔內(nèi)氧少時，進行供氧。通過供給單元泵的電流就反映了排氣中的氧含量多少，寬型氧傳感器則將該控制電流大小輸出給控制單元，控制單元將此轉(zhuǎn)化為氧傳感器信號工作電壓。[2]

從工作原理來看，我們可以發(fā)現(xiàn)，氧化鋯式氧傳感器靠氧化鋯組件自己產(chǎn)生的電動勢作為信號電壓，而氧化鈦式氧傳感器靠氧化鈦元件的阻值變化，其在電路中的分壓作為信號電壓。而寬型氧傳感器中，為維持氧化鋯組件的0.45V電壓，單元泵的工作電壓即為該傳感器的信號電壓，它間接測量廢氣中氧含量。

3 外觀結(jié)構(gòu)區(qū)別

從氧傳感器的線束多少能區(qū)分寬型氧傳感器和窄型氧傳感器。根據(jù)窄型氧傳感器的工作線束多少，可分為1跟線束，2根線束，3根線束，4根線束的氧傳感器，其中，1根線束和2根線束的氧傳感器為非加熱型的氧傳感器，靠1根線束或2根線束輸出工作電壓，3根線束，4根線束的氧傳感器為帶加熱型的氧傳感器，其中兩根線束為加熱器的，剩余的線束為輸出工作電壓的線束。且1根線束的和3根線束的氧傳感器為氧化鋯式氧傳感器，2根線束和4根線束則可以是氧化鋯式氧傳感器或者氧化鈦式氧傳感器。而寬型氧傳感器則為5根線束或6根線束，其中兩根線束為加熱器的線束，兩根線束為單元泵的電流輸入輸出線束，剩下的線束為參考電壓線束。所以，通過簡單的觀察氧傳感器的線束多少，能判定出寬型氧傳感器和窄型氧傳感器。

4 氧傳感器的檢測方法區(qū)別

窄型氧傳感器的電壓規(guī)定值為0.0V-1.0V，評價它的工作性能的好壞，主要是通過看工作波形，電壓最大值是否接近1V，電壓最小值是否接近0V，波形變化的頻率10s中變化次數(shù)不少于8次（2500r/min），另外，檢查帶加熱芯的氧傳感器是否有工作電壓12V，加熱器是否燒斷。

而寬頻型氧傳感器的檢測方法主要是通過讀數(shù)據(jù)流進行分析，以寶來為例說明，發(fā)動機控制單元將寬頻型氧傳感器的電流信號轉(zhuǎn)化為電壓值顯示出來。寬頻型氧傳感器的電壓規(guī)定值為1.0V至2.0V。電壓值大于1.5V時，混合氣過稀，電壓值小于1.5V時混合氣過濃。電壓值為0V、1.5V、4.9V的恒定值時都說明氧傳感器線路有故障。另外，檢測其好壞也包括它的加熱器工作電壓12V，是否燒斷。

5 結(jié)語

通過對兩種類型的氧傳感器的分析比較，我們對氧傳感器的區(qū)別有了更深的認(rèn)識，總體來說，窄型氧傳感器的應(yīng)用車型更多，目前應(yīng)用范圍更廣，寬型氧傳感器主要還是針對稀薄燃燒的車型，如配備缸內(nèi)直噴的部分大眾車型。

[1]董大偉,李春靜．汽油發(fā)動機中氧化鈦式傳感器原理及檢修方法分析[J]．湖南農(nóng)機,2010,(11):88-89．

[2]邱浩．淺析電噴汽車的寬量程氧傳感器[J]．汽車維護與修理,2006,(08):25-26．