(1)二氧化钛式氧传感器的构造二氧化钛式氧传感器的结构与二氧化锆式氧传感器的结构相似,主要由二氧化钛传感元件(钛管)、钢质壳体、加热元件和接线端子、护套等组成,如图7-5所示。
二氧化错式氧传感器和二氧化钛式氧传感器的主要区别:二氧化锆式氧传感器是将排气中氧含量的变化转化为电压的变化;二氧化钛式氧传感器是将排气中氧含量的变化转化为电阻的变化。
目前使用较多的二氧化钛传感元件有芯片式和厚膜式两种。芯片式是将铂金属线埋入二氧化钛芯片中,金属铂兼作催化剂用;厚膜式是采用半导体封装工艺中的氧化铝层压板工艺制成。此外还有热敏电阻进行温度补偿的二氧化钛式传感器等。
新型二氧化钛式氧传感器由发动机ECU提供1V基准电压,外形和原理与二氧化锆式氧传感器相似,但为了使二氧化钛式氧传感器有着与二氧化锆式氧传感器相同的变化,即和二氧化锆式氧传感器输出的0~1V的电压值相一致,将参考电压由原来的5V变为1V;同时,为了降低传感器的重量和更换时的成本,将其中的精密电阻转移到了ECU内部,因此,在传感器的接线上减少一条引出线。其结构如图7-6所示。
(2)二氧化钛式氧传感器的工作原理二氧化钛式氧传感器与二氧化锆式氧传感器在测量氧气浓度的原理上有很大的不同:二氧化锆式氧传感器是以浓差电池原理为基础,通过浓度差异产生电压,判断混合气的稀与浓;而二氧化钛式氧传感器则是利用气敏电阻的原理,通过氧气浓度引起的二氧化钛电阻值的改变来判定混合气状态,故又称电阻型氧传感器。
电控单元(ECU)的C端子将一个恒定的1V电压加在二氧化钛式氧传感器的A端上,传感器的另一端子B与ECU的D端子相接,如图7-7所示。
当排出的废气中氧浓度随发动机混合气浓度变化而变化时,氧传感器的电阻随之改变,ECU的D端子电位也随着变化,当D端子上的电压高于参考电压时,ECU判定混合气过浓;当D端子上的电压低于参考电压时,ECU判定混合气过稀。通过ECU的反馈控制,可保持混合气的浓度在理论空燃比附近。在实际的反馈控制过程中,二氧化钛式氧传感器与ECU连接的D端子上的电压也是在0.1~0.9V之间不断变化,这一点与二氧化锆式氧传感器是相似的。
小提示:在发动机运转过程中,氧传感器和反馈控制系统并不是任何时候都起作用。
ECU是通过开环和闭环两种方式对发动机的喷油量进行控制的。在发动机启动、大负荷及暖机过程中需要较浓的混合气,此时ECU处于开环控制状态,氧传感器不起作用。
因为氧传感器只有在高温下(一般在390℃)才能正常工作,产生可靠的信号。只有当发动机达到正常工作温度后,ECU才进行闭环控制,氧传感器起反馈作用。而当氧传感器出现故障、输出信号异常时,电控单元会自动切断氧传感器的反馈作用,发动机进入开环控制。
