氧传感器培训.ppt

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1、一、序言 随着汽车工业的发展，特别是汽车保有量及使用频率的增加，汽车尾气所引起的污染问题越来越引起人们的重视，传统的化油器式车辆已不适应新的汽车尾气排放要求，在这种情况下，电控喷油车辆成了汽车工业发展的主流。电控喷油采用闭环控制系统，依据发动机的不同工况及排放诸因素，能及时调节喷油量，这样就可以使空燃比保持14.7:1，进而获得理想的动力性和经济性。而氧传感器是汽车发动机电子控制系统(EMS)的重要器件。汽车工业绿色环保的时代已然来临。汽车氧传感器作为汽车电喷系统的一部分，其对控制尾气排放，节省燃油消耗起着举足轻重的作用。国家关于排放政策的越严格，氧传感器的国内市场前景就越明朗。汉工有志成为国

2、内制造氧传感器的领军者。二、汽车氧传感器的介绍 自1976年德国的博世(Bosch)公司和日本的丰田公司率先将氧传感器应用到汽车上，并将其产品系列化以来，短短十几年的时间里，汽车氧传感器已在日、美、欧广泛应用于汽车空燃比的控制及尾气净化上，车辆累计已达亿万辆。汽车用氧传感器主要作用在于监测发动机排气中的氧含量，并根据所测得的数据输出信号电压，反馈给ECU,从而控制喷油量的大小，使汽车发动机随时处于最佳的燃烧状态，并且与三元触媒相结合使用可以减少汽车尾气中有害成分的80%以上，节油5%20%。这对能源的节约和污染的减少是一种必要的手段因而引起了世界各国的重视。我国已进入汽车大国，对如何减少污染负

3、有重大责任，我国的汽车工业也已逐步使用氧传感器。三、氧传感器工作原理 氧传感器的核心元件是氧化锆管，它是一种固体电解质，其内外表面都覆盖有多孔铂电极和氧化铝保护层，内表面与大气相通，外表面与尾气接触。尾气在与锆管的外表面接触时，尾气中的残留氧气透过铂电极和氧化铝保护层同氧化锆接触，在一定高温下锆管内外由于氧浓差而产生电势差。当在浓燃烧时，尾气中的氧浓度降低，氧传感器输出电压升至参考电压以上。当在稀燃烧时，尾气中的氧浓度升高，氧传感器输出电压降至参考电压以下。在电喷系统中，ECU参考氧传感器的输出信号调整燃料喷射等参数从而改变发动机空燃比，并结合三元催化装置，可以最大限度降低尾气有害气体排放量，

4、提高燃烧效率、节约能源，优化发动机性能。相关概念及特性曲线当混合气变浓，即排气中氧含量的浓度降低（1），氧传感器的输出电压信号将接近0V。理论空燃比:A/F=14.7:1（=1）浓混合气：当实际空燃比小于理论空燃比时，称混合气为浓混合气。稀混合气：当实际空燃比大于理论空燃比时，称混合气为稀混合气。四、氧传感器历史及发展方向1.非加热型氧传感器（管式）1976年，博世为降低汽车尾气排放而发明的氧传感器，首次装备针对美国市场的沃尔沃240/260轿车。博世是氧传感器的发明者，在市场和技术上继续保持领先。非加热型氧传感器铺平了将来的废气排放控制之路。其所要求的最低工作温度为500，因此，必须直接紧邻

5、发动机排气口安装。博世 1线NTK 2线2.2.加热型氧传感器加热型氧传感器 3 3芯芯 （管式）（管式）为了能在远离发动机之处安装氧传感器，传感器（内置有一手指形陶瓷感应体）的下端装有独立的加热器。在尾气端，传感器的废气端配有一保护管，以保护陶瓷感应体不受尾气中燃烧残渣的侵蚀。这是第一次将可能转变为现实，保证了传感器元件的恒定工作温度保持在350 以上。接地方式：外壳接地3.3.加热型氧传感器加热型氧传感器 4 4芯芯 （管式）（管式）传感器信号不能通过外壳传递，它是通过附加的第4条连接线传递的。这样，由此路新增信号可防止氧传感器信号断路而导致失效。接地方式：独立接地式/线壳共地式常见导线颜

6、色辨别方式（博世/NTK/汉工）其他几种常见的导线颜色德尔福(DELPHI)：信号线：紫色接地线：淡粉红加热线：棕色电装1线（DENSO）：信号线：黑色电装2线（DENSO）：信号线：蓝色接地线：白色电装3线（DENSO）：信号线：蓝色加热线：黑色电装4线（DENSO）：信号线：蓝色接地线：白色加热线：黑色 4.平板型氧传感器(亦称片式氧传感器 Planar)平板型氧传感器是一种形式更为先进的指型传感器。其陶瓷感应体由多片延展的扁平的陶瓷薄片组成。由于加热器集成于该平板型陶瓷感应体，因此氧传感器能够更快进入工作状态。达到工作温度的速度是以前的氧传感器的两倍，因此，在工况恶劣的冷起动阶段，废气排

7、放是以前的一半。平板型氧传感器有双层保护管。5.平板宽带型传感器(亦称宽域氧传感器Wide band)与以前的传感器不同，平板宽带型传感器配有两个测量单元和一个6芯的连接器。在油汽混合过浓和过稀的工况时均可实现极精确的测量。即使是天燃气和柴油发动机也可以用它来进行控制。指型氧传感器（亦称管式氧传感器）指型氧传感器（亦称管式氧传感器）平板型氧传感器（亦称片式氧传感器）平板型氧传感器（亦称片式氧传感器）氧传感器结构图示：1.陶瓷感应体（锆管）2.加热器3.保护管1.集成了加热器的平板型陶瓷感应体（片芯）2.双层保护管五、氧传感器分类一、根据传感元件材料：一、根据传感元件材料：氧传感器有氧化锆和氧化

8、钛型2种，其工作原理不同。目前，市场上的主要的氧传感器都是锆系氧传感器，因为锆系氧传感器寿命较长，也相对稳定。1.二氧化锆型（ZrO2）锆元素工作特性：氧化锆是具有传导氧离子能力的固体电解质，当温度达到300，氧化锆材料能够传导氧离子，从氧离子浓的一方向氧离子稀的一方流动，从而产生电压信号。汉工氧传感器为二氧化锆氧传感器。2.二氧化钛型（TiO2）工作原理：尾气中的氧浓度不同，传感器的电阻发生变动。混合气浓的情况下，传感器电阻降低至1000欧姆以下。混合气稀的情况下，传感器电阻升高至20,000欧姆以上。二、根据结构分类二、根据结构分类1.非加热型氧传感器（1线/2线）：利用发动机燃烧废气的余

9、热进行加热，一般装配在离发动机排气口较近的排气管上。2.加热型氧传感器（3线/4线）：内部设计有加热器，可利用系统供电电压强制使氧传感器加速预热，促使其快速反映，及早实现系统的闭环控制。可以装配在距离发动机排气管远端。三、根据功能或安装位置分类三、根据功能或安装位置分类n控制用氧传感器：俗称前氧，可单独测量发动机燃烧废气中氧的浓度，生成电压信号反馈给ECU以达到理想空燃比状态，安装在三元催化器的上游位置。（图中1，2为控制用氧传感器）n诊断用氧传感器：俗称后氧，安装在三元催化器下游端。控制氧传感器（前氧）因老化，其向ECU输送的电压信号曲线会发生偏移。诊断用氧传感器（后氧）会检测前氧，三元催化

10、器是否仍然处于最佳工作状态。然后ECU就可计算出矫正偏移所需的补偿量。（图中3，4为诊断用氧传感器）三元催化器NTK常见外形：德尔福（DELPHI）常见外形：电装（DENSO）常见外形：博世常见外形：全球几大主要知名氧传感器产家：1、德国：博世（BOSCH）2、日本：NGK-NTK3、美国：德尔福（Delphi）4、日本：电装（Denso）六、公司简介 温州坐落在温州高新技术产业园，专业生产汽车氧传感器，并以汽车传感器为发展方向。公司具备包括氧化锆探头在内的各项核心技术和成熟的生产工艺。公司凭借高管层多年的电子公司管理经验及技术才能，近几年已逐步具备产品相关知识及优秀的专业技术研发队伍和熟练的

11、生产工人，通过与国内外原材料供应商的交流，我们进行了大量的研究和试验，二氧化锆氧传感器生产技术越趋成熟，产品的主要性能指标已达到国家行业标准并接近发达国家同类产品水平。同时，公司在2008年12月通过了ISO 9001：2000 质量管理体系认证。本公司作为专业的汽车传感器制造企业，注册资金500万元，厂房面积2000多平方米。目前拥有国内最先进，最齐全的氧传感器制造和测试设备，如高温烧结电炉，等静压成型机，等离子喷涂设备，激光焊接机，超声波清洗机，氧传感器性能测试台等关键设备，能满足氧传感器的生产。产品性能指标达到国家行业标准QC/T 803.1-2008车用氧传感器技术条件 第1部分：管形

12、加热型氧传感器。产品的主要性能指标已达到国家行业标准并接近发达国家同类产品水平。ISO9001:2000汉工氧传感器的发展n2004-2006年，建立汽车氧传感器研发基地，进行相关的技术研究和 产品开发，生产的氧传感器开始进入维修市场。n2007年，正式成立温州，为温州华润电机有 限公司关联企业。n2008年，生产的氧传感器通过温州市质量技术监督检测院的型式试验 和天津汽车研究所的耐久性试验。n2008年，陆续和汽车主机厂和电喷系统公司进行配套试验，进展顺利。n2008年，被列为温州经济开发区科技计划项目。n2008年12月，公司通过ISO9001:2000质量管理体系认证。n2009年，被列

13、为温州市科技计划项目。n2009年，浙江省和国家科技型中小企业创新基金项目已在申报中。七、汉工汽车氧传感器常用外型德尔福外型（1线）博世外型（1线）博世外型（3线）博世外型（4线）NTK外型（4线）博士外型（4线）八、汉工氧传感器简介n氧传感器由氧化锆管、加热棒、密封件、装置件、耐高温电缆及电接头等组成。其基体材料采用纳米级钇稳定化氧化锆固体电解质材料。锆管空腔内可装有加热器，加热器受发动机控制单元ECU控制，其作用是当排气温度低的时候加热氧传感器。九、性能参数和技术规格九、性能参数和技术规格加热型氧传感器加热型氧传感器n工作电压范围：1214Vn温度范围：n允许燃料：无铅汽油（93#或以上）

14、。适用于汽油机，不适用天然气和柴油。n性能：氧传感器的部位下限工作温度上限工作温度陶瓷探针顶部350850外壳六角螺母570电缆线和绝缘接头250连接插头120项目（350）参数氧传感器电压(mv)=0.930.97750910氧传感器电压(mv)=1.051.10-3070响应时间(600mv300mv)250ms响应时间(300mv600mv)250ms加热功率（12V）12w/18w(可根据系统定制)安装螺纹尺寸M181.5-6e线数3线/4线 十、产品优势 氧传感器锆管保护层喷涂工艺n对氧传感器外电极进行有效的保护是防止电极中毒失效的重要措施，通常需要在氧化锆锆管外表面的铂电极上包裹一

15、层多孔保护层，对废气中的杂质起到“过滤”作用，要求保护层既要透气又能挡住污染微粒。由于受到尾气交变高、低温的冲击，采用火焰喷涂涂层，外电极保护层容易脱落。为了克服这个问题，我们研制了一套数控陶瓷微粒等离子喷涂设备。通过对等离子喷涂等参数的控制，使等离子火焰能按照预定的程序均匀地将陶瓷微粒烧结在锆管电极表面，有效提高了外电极与保护层的结合强度，热震实验结果表明，耐热性能得到明显改善，增强了氧传感器的抗失效能力。我们的氧传感器在汽车专业试验机构的装车试验中稳定可靠，耐久性试验已超过5万公里。2、加热棒 汉工所采购的加热棒是利用IC外壳的封装技术，并可把加热器的图形印刷在陶瓷片上，同时利用高温共烧的

16、办法制出精巧的加热器。质量及稳定性要远远好于市场上一般氧传感器厂家所用的加热棒。3、产品技术性能比较优势 汉工氧传感器样品与国外同类产品（德国Bosch公司生产的LSH型氧传感器）的性能对比情况如下表所示。由对比结果可以看出，本公司产品的部分性能指标已达到国外产品的水平，而售价只相当于国外产品的50%。本公司的氧传感器经过进一步完善以后，各项性能指标全面达到或超过国外产品是完全可能的。产品产品评价指标评价指标本项目产品本项目产品国家标准国家标准国外产品（德国国外产品（德国Bosch公司生产的公司生产的LSH型氧传感器）型氧传感器）工作温度350C 850C350C 850C350C 850C响应时间150ms300ms150ms浓燃烧输出电压350C 时，Uout=750910mV850C 时，Uout=625785mV350C 时，Uout=750910mV850C 时，Uout=625785mV350C 时，Uout=770910mV850C 时，Uout=640780 mV稀燃烧输出电压350C 时，Uout=-3070mV850C 时，Uout=2090mV350C 时，Uou