氧传感器与氮氧传感器都安装在排气管上，传感器外观类似。很多人以为结构原理一样。下面我们具体说明一下。
一：作用对比
氧传感器的作用是监测尾气中氧的浓度,并将信息反馈给控制单元修正喷油量《燃气车修正喷气量》,实现发动机的闭环控制,减少有害气体的排放
氮氧传感器的作用是检测尾气中氮氧化合物的含量，ECU根据反馈信息控制尿素喷射量，降低尾气排放
二：外观对比
氮氧传感器通过CAN控制模块与发动机ECU传输数据，而氧传感器是直接与ECU进行信息传输
三：氧传感器原理与检测
1：氧传感器为6线制,它由1个普通窄范围浓度差电压型氧传感器ZrO2(能:斯特元件)、氧气泵单元(ZrO)、加热线圈、传感器控制器及扩散小孔、扩散室等构成(见图)。
当排气管废气中的氧离子通过扩散通道进入测量区时,氧气泵单元泵入或泵出氧离子,并使氧浓度达到λ=1,以使其电压值控制在0.45V附近,即将普通氧传感器的输出电压(能斯特电压为0.45V)送到传感器内的运算放大器,通过与EC输入传感器的1-5脚比较电压比较后,运算放大器控制泵电流Ip,ECU可以通过消耗的泵电流Ip计算出排气管中实际的氧浓度,进而控制喷油量。
①混合气过稀时:氧气泵在原来的转速(相同泵电流Ip)的泵氧量与通过扩
散通道进入测量室的氧量叠加后,使得测量室中氧的含量较多,O2信号电压值下降,富氧的稀混合气产生低于参考电压Uref的电压值,传感器控制器就会产生泵电流,自动减小单元泵的工作电流Ip(使泵入测试室的氧量减少),使02信号尽快恢复到0.45V的电压值。ECU接收到单元泵的工作电流Ip(控制单元将其折算成电压值信号),根据减少的泵电流Ip,ECU加大喷油量
②混合气过浓时:氧气泵在原来的转速(相同泵电流Ip)的泵氧量与通过扩
散通道进入测量室的氧量叠加后,使得测量室中氧的含量较少,O2信号电压值上升,稀氧的浓混合气产生高于参考电压Uref的电压值,传感器控制器就会产生泵电流,自动增加单元泵的工作电流Ip(使泵入测试室的氧量增加),使02信号算成电压值信号),根据增加的泵电流Ip,ECU减少喷油量。宽频氧传感器的工
2：宽频氧传感器常见故障现象
a; 氧传感器中毒
氧传感器中毒是经常出现的且较难防治的一种故障,尤其是经常使用含铅汽油的汽车,即使是新的氧传感器,也只能工作几千千米。如果只是轻微的铅中毒,接着使用一箱不含铅的汽油,就能消除氧传感器表面的铅,使其恢复正常工作但往往由于过高的排气温度,而使铅侵入其内部,阻碍了氧离子的扩散,使氧传感器失效,这时就只能更换了。另外,氧传感器发生硅中毒也是常有的事一般来说,汽油和润滑油中含有的硅化合物燃烧后生成的二氧化硅,硅橡胶密封垫圈使用不当散发出的有机硅气体,都会使氧传感器失效。因而要使用质量好的燃油和润滑油。修理时要正确选用和安装橡胶垫圈,不要在传感器上涂敷制造厂规定使用以外的溶剂和防粘剂等
b;氧传感器积炭
由于发动机燃烧不好,在氧传感器表面形成积炭,或氧传感器内部进入了油污或尘埃等沉积物,就会阻碍或阻塞外部空气进入氧传感器内部,使氧传感器输出的信号失准,ECU不能及时地修正空燃比。产生积炭的主要表现为油耗上升、排放浓度明显增加。此时,若将沉积物清除,就会恢复正常工作。
c;氧传感器陶瓷碎裂
氧传感器的陶瓷硬而脆,用硬物敲击或用强烈气流吹洗,都可能使其碎裂而失效。因此,处理时要特别小心,发现问题及时更换
d;加热器电阻丝烧断
对于加热型氧传感器,如果加热器电阻丝烧蚀,就很难使传感器达到正常的作温度而失去作用。加热器断路的故障,在发动机低速或冷车运转时,氧传感器无法工作,没有信号输出,只有发动机高速或大负荷时尾气温度升高,氧传感器才可有信号输出
e;氧传感器内部线路断脱
f;电器连接器锁止机构损坏,造成电路连接松动的故障
3：宽频氧传感器的故障诊断
宽频氧传感器性能的检查分为三种情况,一是检测氧传感器电阻;二是测量氧传慼器电压输出信号;三是观察氧传感器外观的颜色
a;检查氧传感器电阻
当发动机温度达到正常后,拔下氧传感器的导线连接器,用电阻表检测传感器端子之间的电阻值,电阻值应符合具体车型标准值的要求。否则应更换氧传感器。
b;检查氧传感器输出电压
起动发动机,使发动机达到正常工作温度,并维持发动机
怠速运转。不能用万用表直接测量氧传感器信号端子的输出电压,而应通过专用解码器读取数据流观看空燃比。发动机控制单元将宽频氧传感器的电流信号转化为电压值显出来,其规定电压值为1V左右。电压值大于1V时表示混合气过稀;电压值小于1V时,表示混合气过浓。当电压值为恒定值时,表明氧传感器本身或其线路有故障。
c;外观颜色检查
通过观察氧传感器顶部的颜色,可以判断故障的原因。氧传感器顶部的正常颜色为淡灰色,如果发现氧传感器顶部颜色发生变化,则预示着氧传感器存在故暲或故障隐患。氧传感器顶部呈黑色,是由于积碳污染造成的,可拆下氧传感器后清除其上的积碳。氧传感器顶部呈红棕色,说明氧传感器受铅污染,此时甚至不起净化作用。如果氧传感器顶部呈白色,说明是硅污染造成的,原因是发动机在维修时使用了不符合要求的硅密封胶,此时必须更换氧传感器。
d;氧传感器的测试方法
检查宽带传感器最好的方法是采用检测仪和废气分析仪进行配合检査。如果检测仪的空燃比参数与废气分析仪的值不匹配,则需要进行进一步的检查。可根据以下4个步骤进行检查诊断。
(1)检查加热器电路。采用电流钳及示波器来检查电流的变化。
(2)分开传感器线束接头。用万用表检査泵单元输出和输入线路之间的修正电阻,阻值应该在30~300欧之间。
(3)插上传感器的接头,用万用表检查参考地电压,数值应该在2.4~2.7V
之间。
(4)检查泵单元和氧化锆单元信号。用一个双通道示波器,连接示波器的地线到参考地,接着连接一个通道到氧化锆单元信号线,另一个通道连接泵单元输入信号。氧化锆单元信号电压应该一直保持在0.45V。如果不是首先检查电路,接着检查输入泵单元。泵单元电压会以0.5~0.6V的幅度波动,示波器要设置为AC耦合,这样才显示得出负的电压值。在混合汽从最浓变为稀时,会产生一个大于1.0V的电压变化
4：总结
氧传感器闭环控制的任务是确保废气空燃比始终处于催化转换器的最佳工作点。氧传感器闭环控制只改变所要喷射的燃油质量、燃烧室内的空气质量,也就是说汽缸充气和点火正时均不受影响,因此氧传感器是用来帮助确定废气中氧含量而反映实际工况中的空燃比。控制单元内的氧传感器闭环控制必须通过所提供的信号来对混合汽的成分做出相应调整,控制过程很大程度上取决于氧传感器的属性。
四：氮氧传感器原理
氮氧传感器目前有四类电位型 混合电势型 复阻抗型 电流型电位型NOx传感器
电位型NOx传感器原理是通过测定电解质两侧的工作电极与参比电极间的电势,来标定NOx浓度。
混合电势型NOx传感器；所谓的混合电势,即为多个电化学反应在同一电极上发生而产生的平衡电势,其电势由多个电化学反应的速率决定。混合电势型NOx传感器,由于其采用不同催化性能的电极,因此在不同的电极上会产生不同的平衡电势。
复阻抗型NOx传感器
当NOx处于固体电解质和电极界面时,会导致界面电阻发生改变,复阻抗型NOx传感器主要是通过测试界面电阻信号来标定NOx浓度变化。以
YSZ为电解质,ZnC2O4作为敏感电极组成化学电池,通过测定传感器复阻抗的变化,以此来计算NOx浓度。
电流型Nox传感器
电流型NOx传感器是在混合电势型NOx传感器结构的基础上在两极间引入个电压采用恒定电压使电极极化,测得两电极间的电流即为敏感信号
日本NGK公司与德国西门子公司联合研发了一种多层结构的电流型
Ox传感器,并成功应用于汽车SCR系统。这也是目前唯一商业化的汽车尾气NOx传感器。基本结构如图所示。该传感器由六层YSZ叠层共烧而成,并包括两个内部空腔、三个氧泵电池和一个加热器
为了精确测量尾气中的NOx,主要问题是需要解决氧气的干扰。对于稀薄燃烧的内燃机,其中氧气浓度要远远大于NOx浓度,为了准确测量NOx浓度,需要放置几个氧泵电池。其基本原理是尾气经扩散通道后以一定速率进入第一腔室(氧泵层),腔室内的氧泵电池经反馈控制,将氧气浓度控制在预先设定的水平(大约1000pm)
尾气经第一腔室处理后,含低浓度氧气的尾气以一定的扩散速度,通过第二个扩散通道而进入第二腔室。该腔室含有一个氧泵电池和一个敏感电极,氧泵电池进一步将腔室内的氧气浓度控制在接近0的水平。另外一个敏感电极实际也是一个泵电池,是专门用于测量NOx分解后的氧气浓度。由于在第二腔室的氧进一步被泵出后,打破了O2和NO反应的平衡,在敏感电极上导致NO的分解,主要发生以下反应
2NO→N2 O2
分解后的氧气经氧泵电池泵走后,通过测量对应的泵氧电流,即可以得出最后分解的氧气浓度,经过换算就可以得到相应的NOx含量。通过相互之间的关系,可以导出NOx浓度与最终泵电流大小的关系,由此来达到测量NOx的效果。如下图为控制过程示意图
