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毕业论文论文题目：浅谈氧传感器专业：汽车检测与维修班级：09382姓名：施晓龙指导老师：韩伟完成时间：2011年11月摘要汽车行业是目前在国际上应用传感器最大的市场之一,而氧传感器申报的专利数,居汽车传感器的首位。氧传感器装在汽车排气管道内，用它来检测废气口的氧含量。因而可根据氧传感器所得到的信号，把它反馈到控制系统，来微调燃料的喷射量，使A/F控制在最佳状态，既大大地降低了排污量，又节省了能源。关键词：氧传感器故障检查目录绪论……………………………………………………………………1第一章氧传感器应用……………………………………21.1氧化锆传感器……………………………………………21.2氧化钛传感器……………………………………………41.3氧传感器应用……………………………………………6第二章氧传感器故障……………………………………………82.1氧传感器中毒…………………………………………………82.2积碳…………………………………………………………82.3氧传感器陶瓷碎裂……………………………………………92.4加热器电阻丝烧断……………………………………………92.5氧传感器线路故障……………………………………………9第三章氧传感器的检查方法……………………………………103.1氧传感器加热器电阻的检查………………………………103.2氧传感器反馈电压的测量…………………………………103.3氧传感器外观颜色的检查…………………………………11第四章案例………………………………………………………124.1案例一………………………………………………………124.2案例二………………………………………………………124.3案例三………………………………………………………14第五章氧传感器的作用…………………………………………16第六章市场前景…………………………………………………17总结………………………………………………………………18致谢………………………………………………………19参考文献……………………………………………………………20第1页绪论汽车行业是目前国际上应用传感器最大市场之一，现在世界上汽车年产量在4000万辆车以上，其中日本的年产量达1000万辆以上。从世界各国公布的专利情况来看，各主要汽车生产厂家和电器、元件生产厂家，都很重视汽车传感器的研制和生产。而氧传感器的申报专利数，居汽车传感器的首位，这反映了该传感器的技术难度和各国的重视程度。控制汽车空燃比用的氧传感器在日本以每年50%-60%的速度增长。就我国来说，仅进三年需要改加氧传感器的旧车就超过2000万两，每年新生产的轿车所需的氧传感器也超过200万个。目前，一辆普通家用轿车大约要安装几十到几百只传感器，而豪华轿车上的传感器数量200余只。据报道，2000年汽车传感器的市场为61.7亿美元（9.04亿件产品），2005年达到84.5亿美元（12.68亿件产品）增长率为6.5%（按美元计）和7.0%（按产品件数计）如表1—1,所以，氧传感器的市场前景非常广阔，对氧传感器的研究也成为热点。年份产品件数（亿）增长率2000年9.042005年12.687.0%表1—1第2页第一章氧传感器应用氧传感器也称气体浓度传感器，是发动机电控系统中一个非常重要的的传感器，其功能是通过监测排气中氧离子的含量来获得混合气的空燃比信号，并将空燃比信号转变成电子信号输入发动机ECU。ECU根据氧传感器信号对喷油时间进行修正，实现空燃比反馈控制（闭环控制），从而将空燃比控制在14.7左右（过量空气系数为0.98~1.02），使发动机得到最佳浓度的混合气，从而达到降低有害气体排放和节油的目的。目前，汽车发动机燃油喷射系统采用的氧传器分为氧化锆型传感器和氧化钛型传感器俩中。氧化锆型传感器又分为加热型和非加热型，氧化钛型传感器一般都为加热型。由于氧化钛型传感器价格便宜，且不易受到硅离子的腐蚀，因此大多汽车都采用氧化钛型传感器。1.1氧化锆传感器1.1.1氧化锆传感器基本结构氧化锆型传感器的结构主要由钢质护管、钢制壳体、锆管、加热元件、电极引线、防水护管、线束插头等组成，如图1—1。图1—1氧化锆式氧传感器的结构1一防护置；2一氧化锆体；3一壳体；4～输出接头；5一外套；6一导线；7一电动势；8一大气一侧的白金电极；9一固态电解质(氧化锆元素)；10一排气一侧的白金电极第3页锆管是在二氧化锆固体粉末中添加电解质，经过加压成形，再烧结而成的，其加工工艺与火花塞绝缘体的加工工艺完全相同。锆管制作成试管形状，以便氧离子能均匀地扩散与渗透。高管的内表面通进气，外表面同排气。高管强度很低，而且安装在排气管上承受排气压力冲击，为了防止其受排气压力冲击而破碎，因此将锆管装在钢制护管内。护管上有若干个小孔，以便排气流通。在钢质壳体上只有六角螺母和螺纹，以便安装和拆卸。低挡轿车大都采用非加热型氧传感器，其线束插头只有一个或俩个接线端子；中高档轿车采用加热型氧传感器，其线束插头有三个或四个接线端子。加热元件采用陶瓷制成，设在锆管内侧，由汽车电源通入电流进行加热。氧化锆型传感器在300℃以上的环境时，才能输出稳定信号电压，加热的目的是保证低温（排气温度在150℃~200℃以下）时传感器能投入工作，从而减少有害气体的排量。1.1.2氧化锆传感器工作原理氧传感器的工作原理与干电池相似，传感器中的二氧化锆物质起类似电解液的作用，锆管表面的铂电极起催化剂作用，发动机工作时，若供给的是稀混合气，废气中氧气的浓度高，CO浓度低，即使CO与O2发生反应，仍有多余的O2存在，是氧传感器内、外表面的氧浓度差小，几乎必产生电动势（约0V）,如图1—2第4页图1—2气体浓度与电动式的关系1—氧传感器的电动势2—CO浓度3—无铂电极的电动势4—O2浓度发动机工作时，若供给的是浓混合气，可燃混合气燃烧的废气中也有一定量剩余的氧气，废气与铂电极接触，在铂的催化作用下使残存的低浓度氧气与废气中的CO、HC发生反应，使铂金属表面的氧气浓度趋于零，氧传感器内、外表面的氧浓度差很大，在电极间产生约1V的电动势。综合所述，可燃混合气的空燃比在14.7（标准可燃混合气）附近，电动势产生突变。这样，氧传感器即相当于一个可燃混合气浓度开关，向电控单元输送可燃混合气浓或稀的信号，电控单元可根据该信号控制喷油器脉冲的宽度，使可燃混合气尽可能保持标准可燃混合气状态。1.2氧化钛传感器1.2.1氧化钛传感器基本结构氧化钛传感器是利用二氧化钛作为敏感元件，二氧化钛属于N型半导体材料，其阻值取决于材料温度以及周围环境中的氧离子的浓度，因此可以用来检测排气中的氧离子的浓度。基本结构。氧化钛型传感器的外形与氧化锆型传感器相似，其第5页结构主要由二氧化锆传感器元件、钢制壳体、加热元件和电极引线等组成，如图1—3。(图1-3)钢制壳体上制有螺纹，以便传感器安装。与氧化锆型传感器不同的是，氧化钛型传感器不需要与大气进行氧气浓度比较，因此传感元件的密封与防水十分简单，利用玻璃或滑石粉等材料即可达到使用要求。此外，在电极引线与护套之间设有一个硅橡胶密封衬垫，可以防止水汽侵入传感器内部而腐蚀电极。加热元件用钨丝或陶瓷材料制成，加热的目的此是使二氧化钛芯温度度保持恒定，使输出特性不受温度的影响。二氧化钛是一种多孔性的陶瓷材料，可以利用热传导方式对芯或厚膜直接加热，达到规定温度600℃的加热时间短，对降低发动机刚刚起动后HC的排放量十分有利。1.2.2氧化钛传感器工作原理二氧化钛半导体材料的电阻具有随氧离子浓度变化而变化得特性，因此，二氧化钛传感器的信号源相当于一个可变电阻。当发动机的可燃混合气浓时，燃烧不完全，排气中氧剩余很少，传感元件周围的氧离子浓度较小，二氧化钛呈高阻状态，输出高电平。与此同时在铂的催化作用下，使剩余氧离子与排气中的一氧化碳产生化学反应，生成二氧化碳，将排气中的一氧化碳进一步消耗，第6页从而大大提高传感器的灵敏度。当发动机的可燃混合气稀时，排气中的氧离子较多，传感元件周围的氧离子浓度较大，二氧化钛呈低阻状态，输出低电平。可见，氧化钛传感器的电阻将在混合气空燃比等于1是产生突变。当给氧传感器施加稳定的电压时，在其输出端便可得到一个交替变化的信号。该稳定电压一般由ECU内部的稳定电源提供。1.2.3氧化钛传感器工作条件氧化钛型传感器工作必须满足以下条件：1)发动机温度高于60℃2）氧传感器自身温度高于600℃3）发动机工作在怠速工况和部分负荷工况下。因此，设计、制作氧化钛传感器时，应将其安装在温度较高的排气管上，同时采用直接加热方式，使氧化钛传感元件的温度迅速达到工作温度，投入工作。1.3氧传感器应用氧传感器安装在排气歧管上，它可以检测废气中的氧气浓度，据此计算空燃比，并将结果传送到ECU。1.3.1废气中氧气浓度高当废气中氧气的百分比很大时，ECU将据此判定空燃比大，即混合气很稀。1.3.2废气中氧气浓度低当废气中氧气的百分比很小时，ECU将据此判定空燃比小，即混合气很浓。温度高于300℃时，所采用的陶瓷材料，用作氧化铁的导体。在此条件下，如果传感器两侧氧的百分比含量不同，就会在两端产生电压变化。两种环境（空气侧和排气侧）中不同含氧量的测量值的这种变化告诉ECU，在排气中剩余的氧含量，对保证燃烧有害废气生成是不合适的百分比。陶瓷材料在低于300℃温度时是非线性的，因而传感器不输送有用信号。ECU有一个特殊功能，即在暧机时（开环运转）停止对混合气的调整。传感器装有加热元件以尽快达到工作温度。当电流流过加热元件时，它缩短了使陶瓷第7页成为铁的导体的时间，而且使得传感器可以装在排气管较后的部位。在三元催化净化器中，ECU利用来自氧传感器的数据，调节空燃比，但其方法EFI装置各标准化油器多少有些不同。在EFI装置中，EFI的ECU通过增减从喷油喷入气缸的燃油量，调节空燃比。如果ECU从氧传感器检测到混合气太浓，就会逐渐减少燃油喷射量，于是混合气就变稀了。实际空燃比因此变得比理论空燃比大些（稀些）。发生这种情况时，ECU通过氧传感器测出这个事实，就会开始逐渐增加喷射量。这样，空燃比就会娈得低些（浓些）直到低于理论空燃比。于是，这样循环反复，ECU主浊以这种方式，不断地增减空燃比，使实际空燃比接近理论空燃比。在使用化油器的装置中，是用调节进入进气口的空气量调节空燃比。混合气通常保持略浓理论空燃比。ECU内氧传感器不断得到空燃比的信息，并要据实际空燃比操纵EBCU（电控进气阀）调节进入化油器进气口的空气量。如果混合气太浓，就允许较多空气进入，使其变稀：如果混合气太稀，就允许较少空气进入，使其变浓些。第8页第二章氧传感器故障2.1氧传感器中毒2.1.1铅中毒铅中毒：使用了含铅汽油的车辆，铅会沾附、沉积在传感器的工作面而发生铅“中毒”。使用含铅汽油的车辆，即使是新的氧传感器，也只能正常行驶几千公里。如果只是轻微的铅中毒，接着使用不含铅的汽油，可清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。2.1.2硅中毒硅中毒：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密封胶和防粘剂等。硅胶也叫室温硫化(RTV)胶。任何含有醋酸(起硫化作用)的硅密封胶都会损害氧传感器。（含醋酸的硅胶，如果用于发动机上润滑油流动的部位，醋酸会蒸发进入曲轴箱或者气门区，然后经过废气再循环系统进入进气管，在正常工况下，就会经发动机由排气管排出，从而损害氧传感器）。有时发动机温度过高，也易导致氧传感器的早期损坏。2.2积碳发动机燃烧不好，在氧传感器表面形成积碳，或氧传感器内部进入了油污或尘埃等沉积物，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，导致ECU不能及时地修正空燃比。产生积碳主要表现为油耗上升、排放浓度明