(1)氧传感器的作用与类型。
1)作用。在使用三元催化转化器的汽车发动机上,当混合气的浓度偏离理论空燃比时,三元催化转化器对发动机废气中的HC、CO、NOx等有害气体的转化效果会急剧下降。
因此,必须使用氧传感器,通过检测排气管中氧的含量,向电子控制器提供进入气缸混合气空燃比的反馈信号,使电子控制器及时修正喷油量,将混合气浓度控制在理论空燃比附近。
2)类型。目前在汽车上应用的氧传感器有氧化错式和氧化钛式两种,氧化锆式氧传感器居多。
(2)氧化锆型氧传感器。
1)测量原理。氧化锆型氧传感器用于检测排气中氧含量的敏感元件是二氧化锆(ZrO2),二氧化错具有这样的特性:在高温下,其两侧的气体中的氧含量有较大的差异时，氧离子会从氧含量高的一侧向氧含量低的一侧扩散,使两侧电极间产生电动势。氧化锆型氧传感器就是利用了氧化锆的这一特性来检测流经排气管废气中氧的含量。
2)结构与工作原理。氧化锆型氧传感器的结构如图4-22所示。
试管状的错管内侧通大气(氧含量高),外侧通过发动机的排气(氧含量低)。这样,在混合气偏浓时,排出的废气中的氧含量极少,氧化错内外两侧氧的含量差较大,因而产生一个较高的电压,向电子控制器提供混合气过浓的电信号;当混合气偏稀时,排出的废气中含有较多的氧,氧化错内外侧的氧浓度差较小,产生的电压较低,向电子控制器提供混合气过稀的电信号。
3)涂铂的作用。二氧化错的内外表面都涂有铂,铂的外表面有一层陶瓷,起保护铂电极的作用。氧化锆表面涂铂的作用如图4-23所示,利用铂催化排气中的O2与CO反应,使混合气偏浓时废气中的氧含量几乎为零,而混合气偏稀时,废气中的氧含量较多,铂的催化作用对氧含量的影响不大,这样就明显提高了氧传感器的灵敏度(图4-23b)。
4)氧传感器加热器的作用。氧化错型氧传感器中一般设有加热器,其作用是在发动机冷机起动后,排气管温度尚未达到氧传感器正常工作温度(400℃以上)时通电,以加热氧传感器,使氧传感器能迅速达到正常工作温度。
(3)氧化钛型氧传感器。
)测量原理。二氧化钛(TiO2)在室温下具有高电阻性,但当其周围气体中的氧含量较少时,TO2中的氧分子将逃逸而使其晶格出现缺陷,电阻随之下降。氧化钛型氧传感器就是利用二氧化钛的这一电阻特性,用于监测发动机废气中氧的含量。
2)结构与工作原理。氧化钛型氧传感器的结构如图4-24所示。
将二氧化钛敏感元件置于排气管中,当混合气偏稀时,废气中氧含量较高,传感器的电阻较大;而当混合气偏浓时,废气中氧的含量很低,传感器的电阻相应减小。二氧化钛的这一电阻变化通过传感器内部电路转变成相应的电压信号,并输送给发动机ECU。
3)氧传感器内加温度补偿电阻的作用。温度补偿电阻Rt的作用是消除温度变化对测量精度的影响。因为二氧化钛的电阻值会随温度的变化而改变,这样就会使其信号电压受温度变化的影响。在传感器中增设温度系数与Ro相似的Rt,并连接成如图4-24b所示的电路后,在温度改变时,由于Ro和Rt的电阻值有相同变化,就使传感器信号端子的电压不再受温度改变的影响。
