文档介绍：第七章全范围空燃比传感器
全范围空燃比传感器的发展过程及种类
固体电解质型传感器
阻值变化型传感器
全范围空燃比传感器应用举例
全范围空燃比传感器的发展过程及种类
全范围空燃比传感器的种类见表7一1,大致可以分为,采用了以ZrO2为基体的固体电解质型和利用氧化物半导体电阻变化型两类。前者还可以细分为电池型、临界电流型及泵型三种,现在已批量生产的全范围空燃比传感器都属这一种。
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全范围空燃比传感器的发展过程及种类
1984年丰田公司采用了临界电流型稀燃传感器和反馈系统,用A/F22控制的车辆在日本国内销售,这种系统进一步改进后,在日本和欧洲开始批量生产。1986年,本田公司在输出北美的车辆上开始采用NTK生产的泵电池型稀燃传感器,这种传感器属于A/F 16一18稀燃专用传感器,对其进一步改进后,从理论空燃比到A/F 22为止的整个范围均可以控制,1991年本田对国内、北美,三菱对国内销售了采用这种传感器的车辆,这些车辆装用的都是NTK生产的泵电池型UEGO传感器。
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固体电解质型传感器
7. 2. 1浓差电池型传感器
这种形式的传感器与前面讲过的氧传感器完全相同,不过是直接用于稀燃区域。装用二氧化锆元件的氧浓差电池的输出电压.
作为工业用的氧分压计,是在温度保持一定的电炉中,吸收尾气、使温度稳定,再测量输出电压的。
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固体电解质型传感器
但在用于汽车上时,尾气温度、流量都是变化着的,所以这种方法有一定局限性。对此,有人研究了用温度传感器去修正车用氧传感器的输出,同时分析了由此而带来对压力与温度的影响。
温度越低,这种趋向就越显著。它可以对二氧化锆传感器的低温稀输出的杂散起到补偿作用。从而可以获得与温度关系不密切的A/F 16一18传感器,这种传感器的缺点是Fe不能稳定地固溶在二氧化锆中,在使用过程中Fe会析出,所以还没有实现批量生产。
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固体电解质型传感器
1984年,带加热器的二氧化锆传感器还刚刚开始批量生产,博世公司就加大加热器的功率,封闭护罩的开口部位。采取这些措施的目的是竭力抑制尾气对传感元件温度的影响,这样就可以把改进后的传感器用于稀燃控制,通过一直保持传感元件处于高温环境下,就可能在宽范围的工作条件下实现稀薄控制。当传感器输出电压下降,缩小护罩的开口之后,与旧产品相比,响应时间延迟了1倍,A/F的工作条件是14. 6一18,还不适用于A/F值高于22的超稀薄区域的控制。而它适用于A/F16一22的稀燃控制,但此区域的NO,的排放量比较高,无法适用于更严格的排放控制.
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固体电解质型传感器
7. 2. 2临界电流型传感器
前面列出的公式表明,当固体电解质两端的氧气有浓度差时,就会产生电动势;反之,当其两端加上电压时,就可以输送氧气,称此为氧气泵。近几年来,厂家盛行开放按此原理工作的氧传感器。
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固体电解质型传感器
将电压加到二氧化锆元件的两端,并将二氧化锆元件极的负极涂覆上由尖晶石制成的约600μm的多孔层,就可以得到决定反应速度的扩散层。由此,就可获得二氧化锆氧量泵的电压电流特性。图中,当升高电压时,就会有与此电压成正比的电流输出,氧离子起着一种泵吸作用,此后,当高于某一电压时,电流将达到饱和,这就意味着,氧气已经来不及扩散至多孔层中,即使提高泵电压,输送的氧气量并不增加,称此时的电流为临界电流。
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固体电解质型传感器
临界电流与尾气中的氧浓度或空燃比A/F大致成正比例关系,即这种部件可以用作空燃比传感器。再升高电压时,负极附近的氧气离解,形成电子导电,由此显示出电流增加,这就意味着二氧化锆陶瓷自身出现老化,即陶瓷黑化,因为这里是作为空燃比传感器使用的,所以要在不产生黑化的区域中使用。
临界电流与气体的扩散系数也成正比。
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固体电解质型传感器
当气孔直径较大时,临界电流与压力无关,。反之的场合下,临界电流则与压力成正比,与温度的-。通过控制气孔直径,使其达到最佳尺寸,就可以制出与温度关系很小的临界电流型传感器。
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