氧傳感器控制原理：一文讀懂氧傳感器(氧傳感器工作原理結(jié)構(gòu)分類與主要廠商分析)
開(kāi)車的朋友有時(shí)在某個(gè)時(shí)間，會(huì)發(fā)現(xiàn)在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)儀表盤(pán)上會(huì)突然出現(xiàn)下面這個(gè)圖標(biāo)。熟悉汽車的朋友都知道這是發(fā)動(dòng)機(jī)自檢故障燈，如果汽車啟動(dòng)后還是常亮的話，一般都表示發(fā)動(dòng)機(jī)某個(gè)部位出現(xiàn)了故障。
發(fā)動(dòng)機(jī)故障燈
如果車輛的年限比較久的話，很多情況下，這個(gè)故障燈一般都會(huì)和某個(gè)部件名詞相關(guān)——發(fā)動(dòng)機(jī)氧傳感器。接下來(lái)，我們就和大家一起聊一聊這個(gè)與汽車發(fā)動(dòng)機(jī)緊密相關(guān)的氧傳感器
氧傳感器
對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)而言，氧傳感器并不是一開(kāi)始就存在的，為滿足環(huán)保部門(mén)日益嚴(yán)格的汽車排放要求，電噴發(fā)動(dòng)機(jī)越來(lái)越得到廣泛應(yīng)用，氧傳感器則是電噴發(fā)動(dòng)機(jī)中的一個(gè)非常重要的部件。
在使用三元催化轉(zhuǎn)換器減少排氣污染的發(fā)動(dòng)機(jī)上，氧傳感器是必不可少的元件。由于混合氣的空燃比一旦偏離理論空燃比，三元催化劑對(duì)CO、HC和NOx的凈化能力將急劇下降，故在排氣管中安裝氧傳感器，用以檢測(cè)排氣中氧的濃度，并向ECU發(fā)出反饋信號(hào)，再由ECU根據(jù)來(lái)自氧傳感器的信號(hào)差別判斷空燃比的低或高，并相應(yīng)地控制噴油持續(xù)的時(shí)間。
同時(shí)，氧傳感器還能彌補(bǔ)由于機(jī)械及其它件磨損而引起空燃比的誤差。可以說(shuō)，它是電噴系統(tǒng)中唯一有“智能”的傳感器。
氧傳感器概念及工作原理
氧傳感器是利用陶瓷敏感元件測(cè)量各類加熱爐或排氣管道中的氧電勢(shì)，由化學(xué)平衡原理計(jì)算出對(duì)應(yīng)的氧濃度，從而達(dá)到監(jiān)測(cè)和控制燃燒空燃比，以保證產(chǎn)品質(zhì)量及尾氣排放達(dá)標(biāo)的測(cè)量元件。
其實(shí)，氧傳感器并不僅僅應(yīng)用在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)，它還廣泛應(yīng)用于各類煤燃燒、油燃燒、氣燃燒等爐體的氣成分控制，它是目前最佳的燃燒氣成分測(cè)量方式，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、響應(yīng)迅速、維護(hù)容易、使用方便、測(cè)量準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。運(yùn)用該傳感器進(jìn)行燃燒氣成分測(cè)量和控制既能穩(wěn)定和提高產(chǎn)品質(zhì)量，又可縮短生產(chǎn)周期，節(jié)約能源。
氧傳感器的結(jié)構(gòu)
氧傳感器是利用了Nernst原理。其核心元件是一種多孔的ZrO2陶瓷管，它是一種固態(tài)電解質(zhì)，兩側(cè)面分別燒結(jié)上多孔鉑（Pt）電極。在一定溫度下，由于兩側(cè)氧濃度不同，高濃度側(cè)(陶瓷管內(nèi)側(cè)4)的氧分子被吸附在鉑電極上與電子（4e）結(jié)合形成氧離子O2-，使該電極帶正電，O2-離子通過(guò)電解質(zhì)中的氧離子空位遷移到低氧濃度側(cè)(廢氣側(cè))，使該電極帶負(fù)電, 即產(chǎn)生電位差，且濃度差越大，電位差越大。
大氣中氧的含量為21%，濃混合氣燃燒后的廢氣實(shí)際上不含氧，稀混合氣燃燒后生成的廢氣或因缺火產(chǎn)生的廢氣中含有較多的氧，但仍比大氣中的氧少得多。
在高溫及鉑的催化下，帶負(fù)電的氧離子吸附在氧化鋯套管的內(nèi)外表面上。由于大氣中的氧氣比廢氣中的氧氣多，套管上與大氣相通一側(cè)比廢氣一側(cè)吸附更多的負(fù)離子，兩側(cè)離子的濃度差產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。
當(dāng)套管廢氣一側(cè)的氧濃度低時(shí)，在電極之間產(chǎn)生一個(gè)高電壓(0。6～1V)，這個(gè)電壓信號(hào)被送到ECU放大處理，ECU把高電壓信號(hào)看作濃混合氣，而把低電壓信號(hào)看作稀混合氣。根據(jù)氧傳感器的電壓信號(hào)，電腦按照盡可能接近14.7：1的理論最佳空燃比來(lái)稀釋或加濃混合氣。
因此氧傳感器是電子控制燃油計(jì)量的關(guān)鍵傳感器。氧傳感器只有在高溫時(shí)(端部達(dá)到300°C以上)其特性才能充分體現(xiàn)，才能輸出電壓。它在約800°C時(shí)，對(duì)混合氣的變化反應(yīng)最快，而在低溫時(shí)這種特性會(huì)發(fā)生很大變化。
氧傳感器的分類及特點(diǎn)
實(shí)際應(yīng)用的氧傳感器有氧化鋯式氧傳感器和氧化鈦式氧傳感器兩種。而常見(jiàn)的氧傳感器又有單引線、雙引線和三根引線之分；單引線的為氧化鋯式氧傳感器；雙引線的為氧化鈦式氧傳感器；三根引線的為加熱型氧化鋯式氧傳感器，原則上三種引線方式的氧傳感器是不能替代使用的。
氧化鋯式氧傳感器
氧化鋯式氧傳感器結(jié)構(gòu)
氧化鋯式氧傳感器主要由氧化鋯（ZrO2）、和護(hù)套組成。氧化鋯式氧傳感器有加熱式的和非加熱式的兩種。加熱式的氧傳感器在鋯管中間有加熱棒， 鋯管是由陶瓷體制成、固定在帶有安裝螺紋的固定套中。
導(dǎo)人排插入排氣管中，它的內(nèi)表面與空氣相通，外表面與廢氣相通。鋯管的內(nèi)、外表面覆蓋一層多孔性鉑膜作電極，為防止廢氣腐蝕鉑膜，在鋯管外表面的鉑膜層上覆蓋一層多孔陶瓷層，并有一個(gè)防護(hù)套管，套管上開(kāi)有槽口或孔。
氧傳感器的接線端有一個(gè)金屬護(hù)套，上面開(kāi)有孔，使鋯管內(nèi)表面與空氣相通，電線將鋯管內(nèi)表面鉑極經(jīng)絕緣套從傳感器引出。
氧化鋯式傳感器結(jié)構(gòu)
氧化鋯式氧傳感器特點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、響應(yīng)迅速、維護(hù)容易、使用方便、測(cè)量準(zhǔn)確。運(yùn)用該傳感器進(jìn)行燃燒氣氛測(cè)量和控制既能穩(wěn)定和提高產(chǎn)品質(zhì)量，又可縮短生產(chǎn)周期，節(jié)約能源。
缺點(diǎn)：其缺點(diǎn)是這種特性只有在溫度較高時(shí)（600℃左右）才充分體現(xiàn)出來(lái)。在低溫時(shí)，這種特性會(huì)發(fā)生很大變化。
氧化鈦式氧傳感器
氧化鈦式氧傳感器工作原理
相對(duì)于氧化鋯型的氧傳感器是以產(chǎn)生電壓的訊號(hào)，氧化鈦(TiO2)型則是利用電阻的變化來(lái)判別其中的含氧量。在某個(gè)溫度以上鈦與氧的結(jié)合微弱，在氧氣極少的情況下就必須放棄氧氣，因此缺氧而形成低電阻的氧化半導(dǎo)體。
相反的，若氧氣較多，則形成高電阻的狀態(tài)。就像水溫度傳感器一樣，有著電阻高低的變化，這時(shí)只要供給一參考電壓，即可由電壓來(lái)可知冷卻水的溫度。
氧化鈦式傳感器結(jié)構(gòu)
氧化鈦式氧傳感器特點(diǎn)
氧化鈦式氧傳感器對(duì)比氧化鋯式氧傳感器的工作原理有很大的不同，它是利用多孔狀導(dǎo)體TiO2的導(dǎo)電性隨排氣中氧含量的變化而變化的特性制成的，故又稱電阻性氧傳感器。
這種傳感器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、成本低，但是在300℃～900℃工作時(shí)，電阻值隨溫度變化較大，所以必須用溫度補(bǔ)償?shù)姆椒▉?lái)提高精度，通常用另一個(gè)實(shí)心TiO2導(dǎo)體作為溫度補(bǔ)償。
氧傳感器的未來(lái)發(fā)展
前面提到過(guò)，氧傳感器并不僅僅應(yīng)用在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)，它還廣泛應(yīng)用于各類燒煤、燒油、燒氣等爐體的氣成分控制，甚至在醫(yī)療領(lǐng)域也有廣泛應(yīng)用。
但汽車行業(yè)是目前國(guó)際上應(yīng)用傳感器的最大市場(chǎng)之一，而從世界各國(guó)公布的專利情況來(lái)看，氧傳感器的申報(bào)專利數(shù)，居汽車傳感器的首位。因此氧傳感器（氧探頭）的市場(chǎng)前景非常廣闊。
從目前情況來(lái)看，針對(duì)氧傳感器材料的研究重點(diǎn)應(yīng)在以下幾個(gè)方面：
1、研究改進(jìn)保護(hù)層材料，提高抗劣化性，增強(qiáng)透氣性。
汽油和機(jī)油中含有鉛、硫、磷等雜質(zhì)，會(huì)使傳感器性能大幅下降．而灰塵、油、硅等成分則會(huì)堵塞傳感器保護(hù)層和電極。為此，需改進(jìn)保護(hù)層材料，使傳感器元件抗劣化性能提高。
可采取的方式有使用吸附效果、催化作用好的材料，使雜質(zhì)被吸附、聚集在保護(hù)層上并得到轉(zhuǎn)化。同時(shí)通過(guò)添加適當(dāng)材料改進(jìn)制造工藝．使保護(hù)層透氣性能增強(qiáng)，減小響應(yīng)時(shí)間。
2、提高氧傳感器材料的環(huán)境適應(yīng)性，延長(zhǎng)使用壽命。
對(duì)于汽車用氧傳感器其工作環(huán)境很惡劣．工作時(shí)處于500℃～800℃的高溫下，平時(shí)還要承受一30℃左右的氣候溫度的影響。因此，擴(kuò)大其工作溫度范圍，尤其是商溫區(qū)工作穩(wěn)定性，耐久性，成為材料改進(jìn)的一個(gè)方向。
同時(shí)整個(gè)元件在很大溫差快速變化下，其可靠性、抗劣化性的改進(jìn)也是～個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。普遍采取的方法是，從材料添加劑入手，改進(jìn)電極材料、敏感材料在高溫時(shí)的穩(wěn)定性，改進(jìn)工藝，提高電極與敏感材料的附著力。
3、擴(kuò)大空/燃比控制測(cè)量區(qū)域。實(shí)現(xiàn)廣域空/燃比的測(cè)量控制。
這樣可使氧傳感器能連續(xù)計(jì)量控測(cè)從過(guò)濃區(qū)域空/燃比向稀薄區(qū)域(貧油區(qū))的整個(gè)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)廠域反饋控制。
4、提高測(cè)量、反饋信號(hào)的精確度，增強(qiáng)對(duì)瞬時(shí)變化狀態(tài)的反饋控制能力。
由子西方發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)排放廢氣法規(guī)的目趨嚴(yán)格，因而要求氧傳感器測(cè)量信號(hào)的精度不斷提高，以利于提高控制能力。同時(shí)對(duì)瞬時(shí)變化的排氣也要求做到及時(shí)測(cè)量修正。因此，這也成為改進(jìn)材料性能的一個(gè)主要方向。
氧傳感器的作用
上世紀(jì)90年代，汽車排放污染已日漸成為人們關(guān)注的熱門(mén)話題。隨著我國(guó)汽車排放法規(guī)的逐步規(guī)范和社會(huì)對(duì)汽車排放污染物控制的重視，電噴發(fā)動(dòng)機(jī)在我國(guó)開(kāi)始普及。經(jīng)過(guò)近二十年的發(fā)展，電噴發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)已日益成熟，而汽車排放污染也得到了逐步控制，這都和發(fā)動(dòng)機(jī)上一個(gè)重要的部件—氧傳感器密不可分。
確切地說(shuō)，電噴發(fā)動(dòng)機(jī)采用了混合氣成分的閉環(huán)控制和三元催化反應(yīng)裝置的聯(lián)合使用技術(shù)，這是目前為止汽油機(jī)最有效的凈化排氣的方法。三元催化轉(zhuǎn)化器能有效地凈化CO,HC和NOx這三種有害氣體，但其凈化效率嚴(yán)格依賴于混合氣濃度必須保持在理論空燃比（14.7:1）附近的狹小范圍內(nèi)。一旦混合氣體濃度偏離了這個(gè)范圍，三元催化轉(zhuǎn)化器凈化排氣污染物的能力便急劇下降。正是由于空燃比的變化會(huì)引起排氣中氧濃度相應(yīng)的變化，因此，便在排氣管中設(shè)置了氧傳感器。
氧傳感器隨時(shí)檢測(cè)排氣中的氧濃度，并隨時(shí)向汽車的電控單元反饋信號(hào)。電控單元根據(jù)反饋信號(hào)及時(shí)調(diào)整噴油量，如信號(hào)反映混合氣偏濃，則減少噴油時(shí)間；反之，則增加噴油時(shí)間，從而使混合氣的空燃比始終保持在理論空燃比附近。這就是所謂的發(fā)動(dòng)機(jī)閉環(huán)控制。
氧傳感器是實(shí)現(xiàn)這一閉環(huán)控制必不可少的重要部件，它對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)排放控制起著不可或缺的作用。現(xiàn)代電噴發(fā)動(dòng)機(jī)一般裝有前后兩只氧傳感器，三元催化轉(zhuǎn)化器效率監(jiān)測(cè)，必須使用位于三元催化轉(zhuǎn)化器后方的第二個(gè)氧傳感器。當(dāng)三元催化轉(zhuǎn)化器工作正常時(shí)，位于三元催化器前方的氧傳感器的變動(dòng)次數(shù)應(yīng)高于后方的氧傳感器，監(jiān)測(cè)器比較前／后氧傳感器的變動(dòng)次數(shù)來(lái)判定三元催化轉(zhuǎn)化器老化與否。
氧傳感器的常見(jiàn)故障
氧傳感器一旦出現(xiàn)故障，汽車電控單元就不能接收空燃比反饋信號(hào)，因而不能對(duì)空燃比進(jìn)行反饋控制，會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)油耗和排氣污染增加，發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)怠速不穩(wěn)、缺火、喘振等故障現(xiàn)象。
1、氧傳感器中毒
氧傳感器中毒是經(jīng)常出現(xiàn)并且較難防治的一種故障，氧傳感器頂尖部位的正常顏色為淡灰色，當(dāng)頂尖部位的顏色為白色則是硅中毒，顏色為棕色則是鉛中毒。
隨著環(huán)保要求的日益提高，我國(guó)已全面禁止使用含鉛汽油，這也避免了氧傳感器鉛中毒的問(wèn)題。
2、積碳
積碳的氧傳感器頂部是碳黑色的。積碳粘附在氧傳感器表面，讓對(duì)氧敏感材料不能與排氣充分接觸，積碳少的情況下，可能出現(xiàn)輸出信號(hào)失準(zhǔn)，積碳過(guò)多的情況下，氧傳感器會(huì)完全失效。
3、氧傳感器陶瓷碎裂
氧化鋯氧傳感器的陶瓷硬并且脆，在安裝或維修過(guò)程中要避免用較硬的工具敲擊或者是用強(qiáng)烈氣流吹洗，這樣都有可能會(huì)使陶瓷碎裂，所以要特別注意。
4、加熱器電阻絲燒斷
加熱器電阻絲是給氧傳感器進(jìn)行加熱，讓其可以提前進(jìn)入工作狀態(tài)，如果加熱器電阻絲燒蝕，就很難使傳感器達(dá)到正常的工作溫度而失去作用。
5、氧傳感器內(nèi)部線路斷脫
氧傳感器內(nèi)部線路有很多是由線束和端子連接不良造成的，故障還可能是由于其它電系統(tǒng)干涉和機(jī)械或化學(xué)損壞所造成的，有時(shí)會(huì)因?yàn)闄z修或其它原因?qū)е缕渚€路斷路或脫落。
氧傳感器的檢測(cè)
1、氧傳感器加熱器電阻的檢測(cè)
將點(diǎn)火開(kāi)關(guān)置于“OFF”，拔下氧傳感器的導(dǎo)線連接器，用萬(wàn)用表歐姆擋測(cè)量氧傳感器接線端中加熱器端子與搭鐵端子間的電阻（具體端子請(qǐng)查閱相關(guān)車型的維修手冊(cè)），其電阻值應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)，一般為4～40Ω（具體數(shù)值參見(jiàn)具體車型說(shuō)明書(shū)）。如不符合標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)更換氧傳感器。測(cè)量后，重新連接好氧傳感器線束，以便作進(jìn)一步的檢測(cè)。
2、氧傳感器反饋電壓的檢測(cè)
測(cè)量氧傳感器反饋電壓時(shí)，應(yīng)先拔下氧傳感器線束連接器插頭，使用汽車電路測(cè)試跨接線進(jìn)行測(cè)量，在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)從引出線上測(cè)量反饋電壓。在對(duì)氧傳感器的反饋電壓進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，最好使用指針型的電壓表，以便直觀地反映出反饋電壓的變化情況。發(fā)動(dòng)機(jī)氧傳感器反饋電壓檢測(cè)的具體步驟：
(1)、將發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)至正常工作溫度。
(2)、把電壓表的負(fù)表筆連接搭鐵端或負(fù)極，正表筆接氧傳感器線束插頭上引出的測(cè)試線。
(3)、讓發(fā)動(dòng)機(jī)以2500r/min左右的轉(zhuǎn)速保持運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)檢查電壓表指針能否在0-1V之間來(lái)回?cái)[動(dòng)，記下10s內(nèi)電壓表指針擺動(dòng)次數(shù)。在正常情況下，隨著反饋控制的進(jìn)行，氧傳感器的反饋電壓將在0.4V上下不斷變化，10s內(nèi)反饋電壓的變化次數(shù)應(yīng)不少于8次。如果使用數(shù)字萬(wàn)用表，則記錄下變化的次數(shù)。
(4)、若電壓表指針在10s內(nèi)的擺動(dòng)次數(shù)等于或多于8次，則說(shuō)明氧傳感器及反饋控制系統(tǒng)工作正常；電壓表指針若在10s內(nèi)的擺動(dòng)次數(shù)少于8次，則說(shuō)明氧傳感器或反饋控制系統(tǒng)工作不正常，可能是氧傳感器表面有積碳而使靈敏度降低，此時(shí)應(yīng)讓發(fā)動(dòng)機(jī)以2500r/min的轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)約2min，以清除氧傳感器表面的積碳；若電壓表指針變化依舊緩慢，則為氧傳感器損壞或ECU反饋控制電路有故障。
氧傳感器故障還可以通過(guò)觀察氧傳感器頂尖部位的顏色進(jìn)行判斷：
1、淡灰色頂尖：這是氧傳感器的正常顏色；
2、白色頂尖：由硅污染造成的，此時(shí)必須更換氧傳感器；
3、棕色頂尖：由鉛污染造成的，如果嚴(yán)重，也必須更換氧傳感器；
4、黑色頂尖：由積碳造成的，在排除發(fā)動(dòng)機(jī)積碳故障后，一般可以自動(dòng)清除氧傳感器上的積碳。
氧傳感器的應(yīng)用及主要品牌
汽車氧傳感器最早是由Bosch公司于1976年發(fā)明的，該產(chǎn)品一經(jīng)問(wèn)世就得到社會(huì)的廣泛關(guān)注和認(rèn)同，一些大的汽車零部件配套企業(yè)也紛紛開(kāi)發(fā)自己的氧傳感器，如通用、本田、豐田、日立、現(xiàn)代、大宇等汽車整車企業(yè)都有其專門(mén)配套的氧傳感器。后來(lái)，逐步形成了現(xiàn)在的幾大氧傳感器生產(chǎn)企業(yè)并存的格局。
現(xiàn)在，生產(chǎn)汽車氧傳感器的主要有Bosch、Delphi、Denso、NTK、Kefico等，以及其在各地的一些合資公司和子公司。其中Bosch公司為最大的氧傳感器生產(chǎn)企業(yè)。另外，國(guó)外一些陶瓷企業(yè)，依靠其強(qiáng)大的陶瓷開(kāi)發(fā)能力，生產(chǎn)氧傳感器敏感元件和陶瓷加熱器，如日本京瓷。
世界知名的汽車氧傳感器品牌介紹
Bosch公司
博世公司于1976年研制出了世界上第一只汽車氧傳感器，1982年又率先開(kāi)發(fā)了加熱型汽車氧傳感器，能使汽車?yán)鋯?dòng)后30s內(nèi)進(jìn)入完全工作狀態(tài)，1994年又開(kāi)發(fā)出平面陶瓷結(jié)構(gòu)氧傳感器，將反應(yīng)時(shí)間縮短到10s。現(xiàn)在其每年的氧傳感器產(chǎn)量已超過(guò)3500萬(wàn)只，世界上許多中高檔車大都采用了博世氧傳感器。
Delphi公司
德?tīng)柛Ｑ鮽鞲衅鲬?yīng)用非常廣泛，除了在美國(guó)本部生產(chǎn)氧傳感器外，其與韓國(guó)大宇合作的KDAC公司、中國(guó)的德?tīng)柛Ｈf(wàn)源發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)有限公司、德?tīng)柛Ｆ囅到y(tǒng)國(guó)際公司、德?tīng)柛Ｆ囅到y(tǒng)技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司等眾多公司也都提供氧傳感器，特別是在中國(guó)，幾乎所有的汽車生產(chǎn)企業(yè)都有用到德?tīng)柛；蚱湓谌A公司提供的氧傳感器。
Denso公司
Denso公司生產(chǎn)氧傳感器的時(shí)間也比較早，其產(chǎn)品除為豐田汽車配套外，還供應(yīng)英國(guó)捷豹、路虎、日本鈴木和我國(guó)的一汽、上海通用等汽車公司。電裝中國(guó)的氧傳感器生產(chǎn)企業(yè)主要集中在天津電裝電子有限公司，產(chǎn)品主要供應(yīng)長(zhǎng)安鈴木和四川豐田。
NTK／NGK公司
NGK公司從1982開(kāi)始生產(chǎn)汽車氧傳感器，該公司具有從敏感元件到傳感器成品的全套生產(chǎn)技術(shù)。產(chǎn)品主要在日本本土生產(chǎn)，主要供應(yīng)美國(guó)、歐洲和亞洲地區(qū)，現(xiàn)在汽車氧傳感器已成為該公司主產(chǎn)品之一，應(yīng)用非常廣泛。
Kefico公司
Kefico公司是韓國(guó)現(xiàn)代汽車集團(tuán)的子公司， 1993年開(kāi)始生產(chǎn)氧傳感器，其產(chǎn)品主要為現(xiàn)代汽車及其合資公司配套。
UAES公司
UAES（聯(lián)合汽車電子有限公司）是由Bosch公司與上海汽車集團(tuán)股份有限公司、無(wú)錫威孚高科技股份有限公司和西安昆侖工業(yè)（集團(tuán)）公司等8家國(guó)內(nèi)大型企業(yè)聯(lián)合投資，專業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)車用電子產(chǎn)品。氧傳感器是其主要產(chǎn)品之一，產(chǎn)品主要供應(yīng)上海通用、北汽、浙江吉利、安徽奇瑞、保定長(zhǎng)城等汽車制造企業(yè)。
氧氣傳感器在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用
便攜式呼吸機(jī)上使用的氧氣含量檢測(cè)設(shè)備
便攜式呼吸機(jī)，是一種用于急救的醫(yī)療設(shè)備，在這種設(shè)備工作的時(shí)候，往往需要注意氧氣濃度的變化與氣體氣壓的變化，否則比較容易對(duì)正在搶救的患者的身體健康構(gòu)成一定的威脅，所以在大多數(shù)的便攜式呼吸機(jī)上面就需要安裝一種測(cè)量氧氣濃度的設(shè)備，這就是氧氣傳感器。
國(guó)外新出現(xiàn)的高壓氧氣療法
目前，隨著醫(yī)療技術(shù)的提高，在國(guó)外已經(jīng)出現(xiàn)了一種利用氧氣質(zhì)量病人疾病的方式，它利用將壓縮的氧氣(氣壓高于普通大氣壓值)作用在病變處進(jìn)行質(zhì)量，這種質(zhì)量方式對(duì)于熱燒傷、 視網(wǎng)膜動(dòng)脈硬化、一氧化碳中毒、腦外傷、慢性疲勞、免疫功能紊亂以及氣性壞疽等病癥有著很好的了解，這也會(huì)是氧氣傳感器在醫(yī)療行業(yè)的最新應(yīng)用之一。
另外，氧傳感器還廣泛用于石油、化工、煤炭、冶金、造紙、消防、市政、氣體排放監(jiān)測(cè)等行業(yè)。
在我國(guó)，氧傳感器方面得到了國(guó)家政策的大力支持，進(jìn)展比較快，但目前絕大多數(shù)氧傳感還限于工業(yè)氧檢測(cè)和水融氧檢測(cè)方面，在汽車氧感器方面很少。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)許多科研院所也開(kāi)始汽車用氧傳感器的研究開(kāi)發(fā)，如西安交大、北科大、北京航空航天大學(xué)、中國(guó)原子能科學(xué)研究院等，相信不久的將來(lái)，我們一定能我們生產(chǎn)的汽車上用上我們自己研發(fā)的汽車氧傳感器。
氧傳感器控制原理：氧傳感器工作原理及故障檢測(cè)
我們知道三元催化器是汽車排氣系統(tǒng)中重要的凈化裝置，它可以同時(shí)將廢棄中三種主要的有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無(wú)害物質(zhì)，而我們今天要介紹的氧傳感器也是電噴發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中必不可少的部件。氧傳感器的工作原理是什么，它如何進(jìn)行故障檢測(cè)的，下面皮卡中國(guó)小編將解答大家的疑問(wèn)。
氧傳感器的定義
氧傳感器是電噴發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中關(guān)鍵的傳感部件，是控制汽車尾氣排放、降低汽車對(duì)環(huán)境污染、提高汽車發(fā)動(dòng)機(jī)燃油燃燒質(zhì)量的關(guān)鍵零件。氧傳感器均安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管上。
氧傳感器工作原理
氧傳感器的工作原理與電池相似，基本工作原理是：在一定條件下（高溫和鉑催化），利用氧化皓內(nèi)外兩側(cè)的氧濃度差，產(chǎn)生電位差，且濃度差越大，電位差越大。大氣中氧的含量21%，濃混合燃燒后的廢氣實(shí)際上不含氧，稀混合氣燃燒后生成的廢氣或因缺火產(chǎn)生的廢氣中含有較多的氧，但仍比大氣中的氧少的多。在高溫及鉑的催化下，帶負(fù)電的氧離子吸附在氧化皓的內(nèi)外表面上。當(dāng)套管廢氣一側(cè)的氧濃度低時(shí)，在電極之間產(chǎn)生一個(gè)高電壓（0.6～1V），這個(gè)電壓信號(hào)被送到ECU放大處理，ECU把高電壓信號(hào)看作濃混合氣，而把低電壓信號(hào)看作稀混合氣。根據(jù)氧傳感器點(diǎn)電壓信號(hào)。因此氧傳感器的電子控制燃油計(jì)量的關(guān)鍵傳感器。
氧傳感器只有在高溫時(shí)（端部達(dá)到300℃以上）起特征才能充分體現(xiàn)，才能輸出電壓。它約在800℃時(shí)，對(duì)混合氣的變化反應(yīng)最快，而在低溫時(shí)這種特性會(huì)發(fā)生很大變化。氧傳感器安裝位置目前，汽車的氧傳感器有兩個(gè)，一個(gè)位于三元催化之前，用來(lái)檢測(cè)未被催化劑催化前的氧濃度，另一個(gè)位于三元催化器之后，用來(lái)檢測(cè)被催化劑催化后的氧濃度，通過(guò)這兩次反饋，使噴油量更加適合當(dāng)前工況。氧傳感器作用氧傳感器用來(lái)檢測(cè)排氣中氧的濃度，并向ECU發(fā)出反饋信號(hào)，再由ECU控制噴油器噴油量的增減，從而將混合氣的空燃比控制在理論值附近。
ECU根據(jù)來(lái)自氧傳感器的電動(dòng)勢(shì)差別判斷空燃比的低或高，并相應(yīng)地控制噴油持續(xù)的時(shí)間。但是，如氧傳器有故障使輸出的電動(dòng)勢(shì)不正常，（ECU）電腦就不能精確控制空燃比。所以氧傳感器還能彌補(bǔ)由于機(jī)械及電噴系統(tǒng)其它件磨損而引起空燃比的誤差。可以說(shuō)是電噴系統(tǒng)中唯一有“智能”的傳感器。傳感器的作用是測(cè)定發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒后的排氣中氧是否過(guò)剩的信息，即氧氣含量，并把氧氣含量轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)傳遞到發(fā)動(dòng)機(jī)計(jì)算機(jī)，使發(fā)動(dòng)機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)以過(guò)量空氣因數(shù)為目標(biāo)的閉環(huán)控制；確保三元催化轉(zhuǎn)化器對(duì)排氣中的碳?xì)浠衔铮℉C）、一氧化碳（CO）和氮氧化合物（NOX）三種污染物都有最大的轉(zhuǎn)化效率，最大程度地進(jìn)行排放污染物的轉(zhuǎn)化和凈化。
氧傳感器分類
目前，市場(chǎng)中傳感器的類型有很多種，根據(jù)應(yīng)用需要的不同可以分為不同類型。
1、環(huán)境溫度電化學(xué)傳感器
環(huán)境溫度電化學(xué)傳感器是一種電流傳感器。常見(jiàn)是電化學(xué)傳感器是比較小的，局部密封，圓柱形的1-1/4英寸直徑，高0.75英寸左右，傳感器包含兩個(gè)不同的電極，浸泡在電解質(zhì)溶液中，常規(guī)的電解質(zhì)溶液是KOH。原文地址：
2、順磁性傳感器
動(dòng)態(tài)磁場(chǎng)和啞鈴型的設(shè)計(jì)是種傳感器的主要特點(diǎn)。與其它一些氣體，如氮?dú)猓猓瑲鍤庀啾龋鯕饩哂泻芨叩拇艌?chǎng)敏感性，并且會(huì)表現(xiàn)出順磁性的特點(diǎn)。
3、極譜氧傳感器
極譜氧傳感器，陽(yáng)極(典型的為銀)和陰極(典型的為金) 浸沒(méi)在氯化鉀電解質(zhì)溶液中。 電極與樣品之間通過(guò)一個(gè)半透膜分離，這也是氧氣擴(kuò)散進(jìn)入傳感器的機(jī)制。
4、氧化鋯氧氣傳感器
此種傳感器偶爾地被稱為“高溫”電化學(xué)傳感器，這是根據(jù)能斯脫原則。氧化鋯傳感器使用固體電解質(zhì)，含有氧化鋯和氧化釔成份。 氧化鋯探針在反面的邊上鍍有充當(dāng)傳感器電極的鉑金。 如果要使用氧化鋯傳感器，必須加熱它到大約650攝氏度。 在這個(gè)溫度，根據(jù)分子的主要成分，鋯晶形成多孔，允許氧氣離子的運(yùn)動(dòng)從氧氣的更高的濃度的到一更低一個(gè)，根據(jù)氧氣分壓。
另外其他類型的氧測(cè)量技術(shù)正在發(fā)展，在某些情況下被用于特定應(yīng)用。他們包括，發(fā)光兩極化，光電化學(xué)傳感器，激光氣體傳感器，等等。這些新的技術(shù)正在進(jìn)一步發(fā)展和改善，他們可能會(huì)成為目前正在使用的幾種主要氧傳感器的替代方法。氧傳感器應(yīng)用氧傳感器廣泛用于石油、化工、煤炭、冶金、造紙、消防、市政、醫(yī)藥、汽車、氣體排放監(jiān)測(cè)等行業(yè)。
氧傳感器常見(jiàn)故障1、氧傳感器中毒
修理時(shí)要正確選用和安裝橡膠墊圈，不要在傳感器上涂敷制造廠規(guī)定使用以外的溶劑和防粘劑等。
2、積碳
將沉積物清除，就會(huì)恢復(fù)正常工作。
3、氧傳感器陶瓷碎裂
氧傳感器的陶瓷硬而脆，用硬物敲擊或用強(qiáng)烈氣流吹洗，都可能使其碎裂而失效。因此，處理時(shí)要特別小心，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)更換。
4、加熱器電阻絲燒斷
對(duì)于加熱型氧傳感器，如果加熱器電阻絲燒蝕，就很難使傳感器達(dá)到正常的工作。
5、氧傳感器內(nèi)部線路斷脫6、氧傳感器外觀顏色
檢查從排氣管上拆下氧傳感器，檢查傳感器外殼上的通氣孔有無(wú)堵塞，陶瓷芯有無(wú)破損。如有破損，則應(yīng)更換氧傳感器。
氧傳感器故障診斷1、檢測(cè)氧傳感器加熱器的電阻
用歐姆表測(cè)量氧傳感器插座端子（加熱電阻）之間的電阻，加熱電阻引出來(lái)的相鄰兩根線的顏色相同，很好區(qū)別。冷態(tài)電阻約4歐。如果檢測(cè)為斷路或電阻不在正常的范圍之內(nèi)，則需更換氧傳感器；如果電阻值正常，則進(jìn)行下一步故障檢修。
2、檢測(cè)氧傳感器加熱器電源電壓
接通點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，測(cè)量加熱電阻端對(duì)應(yīng)的氧傳感器插頭（線束側(cè)）端子之間的電壓，應(yīng)為蓄電池電壓。如果電壓低或無(wú)，則檢修氧傳感器插頭至噴射繼電器、搭鐵的線路。
3、檢測(cè)氧傳感器電阻加熱器對(duì)地絕緣性
用歐姆表測(cè)量氧傳感器電阻加熱器與外殼之間的電阻，應(yīng)為 ∞。如果通路，更換氧傳感器，如果不通路，則進(jìn)行下一步檢修。
4、檢查氧傳感器的信號(hào)電壓
①在關(guān)閉點(diǎn)火開(kāi)關(guān)的情況下，斷開(kāi)氧傳感器上的4芯連接器；
②將蓄電池的12V電源引到氧傳感器的電阻加熱端，這個(gè)方法需要做一對(duì)帶線接頭，即測(cè)試工裝。接好后起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，2min后測(cè)量信號(hào)輸出端的電壓。
如何清洗氧傳感器
1、拆下氧傳感器
2、用5-10%的三氯化鐵溶液加過(guò)量的鹽酸，這個(gè)比例要視傳感器頭子表面的情況而定。
3、將氧傳感器放到溶液里浸泡，10-15分鐘后取出。
4、用水沖凈，不僅周圍的四個(gè)孔要通暢，從底部觀察，洗凈后里面的載體呈白色。
5、用水沖凈后，裝上傳感器
清洗氧傳感器注意事項(xiàng)
1、氧傳感器的載體和傳感元件比較小氣，所以小編只推薦用三氯化鐵和鹽酸溶液清洗，這種方法簡(jiǎn)單易行而且安全，并且已經(jīng)驗(yàn)證了其可行性。至于其它化學(xué)藥品能不能使用，目前暫不清楚。
2、用這種方法清洗氧傳感器需要一定的DIY能力和判斷能力，建議：如果沒(méi)有一定的把握的車友慎重！如果掌握不好極易使氧傳感器永久性的損壞。
結(jié)語(yǔ)：據(jù)一項(xiàng)調(diào)查顯示，汽車在使用含鉛汽油500公里左右，氧傳感器在一定程度上的會(huì)遭到污染和損壞，車主應(yīng)及時(shí)清洗和更換氧傳感器，以確保氧傳感器和三元催化器維持正常的工作狀態(tài)，最大程度地對(duì)排放污染物的進(jìn)行轉(zhuǎn)化和凈化。
拓展內(nèi)容：
距離傳感器
稱重傳感器
壓力傳感器
氧傳感器控制原理：氧傳感器開(kāi)環(huán)控制與閉環(huán)控制的工作原理
發(fā)動(dòng)機(jī)電噴系統(tǒng)的閉環(huán)控制是一個(gè)實(shí)時(shí)的氧傳感器、計(jì)算機(jī)和燃油量控制裝置三者之間閉合的三角關(guān)系。氧傳感器“告訴”計(jì)算機(jī)混合氣的空燃比情況，計(jì)算機(jī)發(fā)出命令給燃油量控制裝置，向理論值的方向 調(diào)整空燃比(14.7：1)。這一調(diào)整經(jīng)常會(huì)超過(guò)一點(diǎn)理論值，氧傳感器察覺(jué)出來(lái)，并報(bào)告計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)再發(fā)出命令調(diào)回到14.7：1。因?yàn)槊恳粋€(gè)調(diào)整的循環(huán)都很快，所以空燃比不會(huì)偏離14.7：1，一旦運(yùn)行，這種閉環(huán)調(diào)整就連續(xù)不斷。采用閉環(huán)控制的電噴發(fā)動(dòng)機(jī)，由于能使發(fā)動(dòng)機(jī)始終在較理想的工況下運(yùn)行(空燃比偏離理論值不會(huì)太多)，從而能保證汽車不僅具有較好的動(dòng)力性能，還能省油。
閉環(huán)控制，從輸出量變化取出控制信號(hào)作為比較量反饋給輸入端控制輸入量，一般這個(gè)取出量和輸入量相位相反，所以叫負(fù)反饋控制，自動(dòng)控制通常是閉環(huán)控制。比如家用空調(diào)溫度的控制閉環(huán)控制]
閉環(huán)控制是控制論的一個(gè)基本概念。指作為被控的輸出以一定方式返回到作為控制的輸入端，并對(duì)輸入端施加控制影響的一種控制關(guān)系。在控制論中，閉環(huán)通常指輸出端通過(guò)“旁鏈”方式回饋到輸入，所謂閉環(huán)控制。輸出端回饋到輸入端并參與對(duì)輸出端再控制，這才是閉環(huán)控制的目的，這種目的是通過(guò)反饋來(lái)實(shí)現(xiàn)的。正反饋和負(fù)反饋是閉環(huán)控制常見(jiàn)的兩種基本形式。其中負(fù)反饋和正反饋從達(dá)于目的的角度講具有相同的意義。從反饋實(shí)現(xiàn)的具體方式來(lái)看，正反饋和負(fù)反饋屬于代數(shù)或者算術(shù)意義上的“加減”反饋方式，即輸出量回饋到輸入端后，與輸入量進(jìn)行加減的統(tǒng)一性整合后，作為新的控制輸出，去進(jìn)一步控制輸出量。實(shí)際上，輸出量對(duì)輸入量的回饋遠(yuǎn)不止這些方式。這表現(xiàn)為：運(yùn)算上，不止于加減運(yùn)算，還包括更廣域的數(shù)學(xué)運(yùn)算；回饋方式上，輸出量對(duì)輸入量的回饋，也不一定采取與輸入量進(jìn)行綜合運(yùn)算形成統(tǒng)一的控制輸出，輸出量可以通過(guò)控制鏈直接施控于輸入量等等。
閉環(huán)控制在各種控制實(shí)例中有具體的表現(xiàn)方式，比如上面舉的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒控制。
如果系統(tǒng)的輸出端與輸入端之間不存在反饋，也就是控制系統(tǒng)的輸出量不對(duì)系統(tǒng)的控制產(chǎn)生任何影響，這樣的系統(tǒng)稱開(kāi)環(huán)。控制系統(tǒng)中，將輸出量通過(guò)適當(dāng)?shù)臋z測(cè)裝置返回到輸入端并與輸入量進(jìn)行比較的過(guò)程，就是反饋。系統(tǒng)的控制輸入不受輸出影響的控制系統(tǒng)。在開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)中，不存在由輸出端到輸入端的反饋通路（見(jiàn)反饋控制系統(tǒng)）。因此，開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)又稱為無(wú)反饋控制系統(tǒng)。開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)由控制器與被控對(duì)象組成。控制器通常具有功率放大的功能。同閉環(huán)控制系統(tǒng)相比，開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)要簡(jiǎn)單得多，同時(shí)也比較經(jīng)濟(jì)。
開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)：不將控制的結(jié)果反饋回來(lái)影響當(dāng)前控制的系統(tǒng)舉例：打開(kāi)燈的開(kāi)關(guān)——按下開(kāi)關(guān)后的一瞬間，控制活動(dòng)已經(jīng)結(jié)束，燈是否亮起以對(duì)按開(kāi)關(guān)的這個(gè)活動(dòng)沒(méi)有影響；投籃——籃球出手后就無(wú)法再繼續(xù)對(duì)其控制，無(wú)論球進(jìn)與否，球出手的一瞬間控制活動(dòng)即結(jié)束。
閉環(huán)控制系統(tǒng)：可以將控制的結(jié)果反饋回來(lái)與希望值比較，并根據(jù)它們的誤差調(diào)整控制作用的系統(tǒng)舉例：調(diào)節(jié)水龍頭——首先在頭腦中對(duì)水流有一個(gè)期望的流量，水龍頭打開(kāi)后由眼睛觀察現(xiàn)有的流量大小與期望值進(jìn)行比較，并不斷的用手進(jìn)行調(diào)節(jié)形成一個(gè)反饋閉環(huán)控制；騎自行車——同理不斷的修正行進(jìn)的方向與速度形成閉環(huán)控制開(kāi)環(huán)閉環(huán)的區(qū)別：1、有無(wú)反饋；2、是否對(duì)當(dāng)前控制起作用。開(kāi)環(huán)控制一般是在瞬間就完成的控制活動(dòng)，閉環(huán)控制一定會(huì)持續(xù)一定的時(shí)間，可以借此判斷，投籃第一次投籃投近了第二次投的時(shí)候用力一些，這也是一種反饋但不會(huì)對(duì)第一次產(chǎn)生影響了，所以是開(kāi)環(huán)控制。
1、氧傳感器：當(dāng)氧傳感器故障時(shí)，ECU無(wú)法獲取這些信息，就不知道噴射的汽油量是否正確，而不合適的油氣空燃比會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)功率降低，增加排放污染；
2、輪速傳感器：它主要是收集汽車的轉(zhuǎn)速來(lái)判斷汽車有沒(méi)有打滑的征兆，所以，就有一一個(gè)專門(mén)收集汽車輪速的傳感器來(lái)完成這項(xiàng)工作，一般安裝在每個(gè)車輪的輪轂上，而一旦傳感器損壞，ABS會(huì)失效；
3、水溫傳感器：當(dāng)水溫傳感器故障后，往往冷車啟動(dòng)時(shí)顯示的還是熱車時(shí)的溫度信號(hào)，ECU得不到正確的信號(hào)，只能供給發(fā)動(dòng)機(jī)較稀薄的混合氣，所以發(fā)動(dòng)機(jī)冷車不易啟動(dòng)，且還會(huì)伴隨怠速運(yùn)轉(zhuǎn)不穩(wěn)定，加速動(dòng)力不足的問(wèn)題；
4、電子油門(mén)踏板位置傳感器：當(dāng)傳感器失效后，ECU無(wú)法測(cè)得油門(mén)位置信號(hào)，無(wú)法獲得油門(mén)門(mén)踏板的正確位置，所以會(huì)出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)加速無(wú)力的現(xiàn)象，甚至出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)不能加速的情況；
5、進(jìn)氣壓力傳感器：進(jìn)氣壓力傳感器顧名思義就是隨著發(fā)動(dòng)機(jī)不同的轉(zhuǎn)速負(fù)荷，感應(yīng)一系列的電阻和壓力變化，轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，供ECU修正噴油量和點(diǎn)火正時(shí)角度。一般安裝在節(jié)氣門(mén)邊上，假如故障了會(huì)引起點(diǎn)火困難、怠速不穩(wěn)、加速無(wú)力等問(wèn)題。
發(fā)動(dòng)機(jī)電噴系統(tǒng)的閉環(huán)控制是一個(gè)實(shí)時(shí)的氧傳感器、計(jì)算機(jī)和燃油量控制裝置三者之間閉合的三角關(guān)系。氧傳感器“告訴”計(jì)算機(jī)混合氣的空燃比情況，計(jì)算機(jī)發(fā)出命令給燃油量控制裝置，向理論值的方向 調(diào)整空燃比(14.7：1)。這一調(diào)整經(jīng)常會(huì)超過(guò)一點(diǎn)理論值，氧傳感器察覺(jué)出來(lái)，并報(bào)告計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)再發(fā)出命令調(diào)回到14.7：1。因?yàn)槊恳粋€(gè)調(diào)整的循環(huán)都很快，所以空燃比不會(huì)偏離14.7：1，一旦運(yùn)行，這種閉環(huán)調(diào)整就連續(xù)不斷。采用閉環(huán)控制的電噴發(fā)動(dòng)機(jī)，由于能使發(fā)動(dòng)機(jī)始終在較理想的工況下運(yùn)行(空燃比偏離理論值不會(huì)太多)，從而能保證汽車不僅具有較好的動(dòng)力性能，還能省油。
閉環(huán)控制，從輸出量變化取出控制信號(hào)作為比較量反饋給輸入端控制輸入量，一般這個(gè)取出量和輸入量相位相反，所以叫負(fù)反饋控制，自動(dòng)控制通常是閉環(huán)控制。比如家用空調(diào)溫度的控制閉環(huán)控制]
閉環(huán)控制是控制論的一個(gè)基本概念。指作為被控的輸出以一定方式返回到作為控制的輸入端，并對(duì)輸入端施加控制影響的一種控制關(guān)系。在控制論中，閉環(huán)通常指輸出端通過(guò)“旁鏈”方式回饋到輸入，所謂閉環(huán)控制。輸出端回饋到輸入端并參與對(duì)輸出端再控制，這才是閉環(huán)控制的目的，這種目的是通過(guò)反饋來(lái)實(shí)現(xiàn)的。正反饋和負(fù)反饋是閉環(huán)控制常見(jiàn)的兩種基本形式。其中負(fù)反饋和正反饋從達(dá)于目的的角度講具有相同的意義。從反饋實(shí)現(xiàn)的具體方式來(lái)看，正反饋和負(fù)反饋屬于代數(shù)或者算術(shù)意義上的“加減”反饋方式，即輸出量回饋到輸入端后，與輸入量進(jìn)行加減的統(tǒng)一性整合后，作為新的控制輸出，去進(jìn)一步控制輸出量。實(shí)際上，輸出量對(duì)輸入量的回饋遠(yuǎn)不止這些方式。這表現(xiàn)為：運(yùn)算上，不止于加減運(yùn)算，還包括更廣域的數(shù)學(xué)運(yùn)算；回饋方式上，輸出量對(duì)輸入量的回饋，也不一定采取與輸入量進(jìn)行綜合運(yùn)算形成統(tǒng)一的控制輸出，輸出量可以通過(guò)控制鏈直接施控于輸入量等等。
閉環(huán)控制在各種控制實(shí)例中有具體的表現(xiàn)方式，比如上面舉的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒控制。
如果系統(tǒng)的輸出端與輸入端之間不存在反饋，也就是控制系統(tǒng)的輸出量不對(duì)系統(tǒng)的控制產(chǎn)生任何影響，這樣的系統(tǒng)稱開(kāi)環(huán)。控制系統(tǒng)中，將輸出量通過(guò)適當(dāng)?shù)臋z測(cè)裝置返回到輸入端并與輸入量進(jìn)行比較的過(guò)程，就是反饋。系統(tǒng)的控制輸入不受輸出影響的控制系統(tǒng)。在開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)中，不存在由輸出端到輸入端的反饋通路（見(jiàn)反饋控制系統(tǒng)）。因此，開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)又稱為無(wú)反饋控制系統(tǒng)。開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)由控制器與被控對(duì)象組成。控制器通常具有功率放大的功能。同閉環(huán)控制系統(tǒng)相比，開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)要簡(jiǎn)單得多，同時(shí)也比較經(jīng)濟(jì)。
開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)：不將控制的結(jié)果反饋回來(lái)影響當(dāng)前控制的系統(tǒng)舉例：打開(kāi)燈的開(kāi)關(guān)——按下開(kāi)關(guān)后的一瞬間，控制活動(dòng)已經(jīng)結(jié)束，燈是否亮起以對(duì)按開(kāi)關(guān)的這個(gè)活動(dòng)沒(méi)有影響；投籃——籃球出手后就無(wú)法再繼續(xù)對(duì)其控制，無(wú)論球進(jìn)與否，球出手的一瞬間控制活動(dòng)即結(jié)束。
閉環(huán)控制系統(tǒng)：可以將控制的結(jié)果反饋回來(lái)與希望值比較，并根據(jù)它們的誤差調(diào)整控制作用的系統(tǒng)舉例：調(diào)節(jié)水龍頭——首先在頭腦中對(duì)水流有一個(gè)期望的流量，水龍頭打開(kāi)后由眼睛觀察現(xiàn)有的流量大小與期望值進(jìn)行比較，并不斷的用手進(jìn)行調(diào)節(jié)形成一個(gè)反饋閉環(huán)控制；騎自行車——同理不斷的修正行進(jìn)的方向與速度形成閉環(huán)控制開(kāi)環(huán)閉環(huán)的區(qū)別：1、有無(wú)反饋；2、是否對(duì)當(dāng)前控制起作用。開(kāi)環(huán)控制一般是在瞬間就完成的控制活動(dòng)，閉環(huán)控制一定會(huì)持續(xù)一定的時(shí)間，可以借此判斷，投籃第一次投籃投近了第二次投的時(shí)候用力一些，這也是一種反饋但不會(huì)對(duì)第一次產(chǎn)生影響了，所以是開(kāi)環(huán)控制。
氧傳感器控制原理：談?wù)凚MW的氧傳感器原理及案例分析(一)
氧傳感器大家都知道它就是檢測(cè)廢氣中的氧含量，從而電腦再根據(jù)氧的多少來(lái)控制噴油脈寬。
本次講解燃油噴射和混合氣調(diào)教控制原理：
?通過(guò)以上圖文了解到，電腦DME是由多少氣來(lái)決定噴多少油，那么進(jìn)多少氣就是目標(biāo)值，DME會(huì)根據(jù)空氣質(zhì)量，進(jìn)氣壓力，節(jié)氣門(mén)位置，轉(zhuǎn)速，油軌壓力等綜合分析出一個(gè)目標(biāo)值，這個(gè)目標(biāo)值講是DME控制噴油嘴噴多少燃油的主要依據(jù)，但還不是唯一，還需要結(jié)合一個(gè)調(diào)教值，因?yàn)椴考诠ぷ鬟^(guò)程中存在公差和老化，氧傳感器會(huì)根據(jù)對(duì)廢氣的監(jiān)測(cè)，反饋出相應(yīng)的氣缸工作狀態(tài)，DME會(huì)分析出一個(gè)調(diào)教值用于調(diào)節(jié)補(bǔ)償這些所謂的公差和老化。所以說(shuō)DME要決定噴多少燃油，必須目標(biāo)值+調(diào)教值
那么噴射出來(lái)的燃油在氣缸燃燒，燃燒做功后廢氣的氧含量被前氧傳感器監(jiān)測(cè)后反饋給DME，隨后廢氣經(jīng)過(guò)三元催化器，被催化及儲(chǔ)氧，然后經(jīng)過(guò)后氧傳感器，后氧傳感器再一次監(jiān)測(cè)被催化儲(chǔ)氧后的廢氣的氧含量，反饋給DME，就這樣，形成了一個(gè)閉環(huán)控制。
上面說(shuō)了混合氣調(diào)教值，那么什么是調(diào)教值？
2.11.6.1氧傳感器調(diào)校值：
空燃比調(diào)校（混合氣調(diào)校）用于補(bǔ)償影響油氣混合氣的部件公差和老化情況。諸如過(guò)剩空氣和燃油壓力等因素同樣會(huì)影響空燃比調(diào)校(部分補(bǔ)償)。由于這些原因，無(wú)法將準(zhǔn)確的空燃比調(diào)節(jié)極限定義成故障原因。
混合氣乘積式調(diào)校作用于整個(gè)特性線重要的因素例如有燃油壓力。利用服務(wù)功能“調(diào)校值復(fù)位” 可以將調(diào)校值以及裝備系列復(fù)位到交貨狀態(tài)。然后必須重新學(xué)習(xí)調(diào)校值。為了學(xué)習(xí)混合氣調(diào)校值，產(chǎn)須在怠速和部分負(fù)荷之間運(yùn)行較長(zhǎng)時(shí)間。
那么加法調(diào)教和乘法調(diào)教，是什么呢？
加法調(diào)教，在低速或怠速工況調(diào)節(jié)
乘法調(diào)教，在部分負(fù)荷狀態(tài)下調(diào)節(jié)
兩者的調(diào)節(jié)范圍均為-+30%,負(fù)的代表濃混合氣，正的代表稀混合氣。
而說(shuō)到調(diào)教值，我們想到部件公差和老化，通過(guò)廢氣的氧含量反映出來(lái)，必然影響混合氣的制備，即影響到混合氣的濃稀，而說(shuō)到濃稀問(wèn)題，那么什么是空燃比呢？
通過(guò)以上信息了解，我想關(guān)于混合氣調(diào)教，空燃比控制及閉環(huán)控制邏輯大家應(yīng)該有清晰的認(rèn)識(shí)和了解！
本次講解先從寶馬后氧傳感器說(shuō)明：
寶馬的后氧傳感器監(jiān)測(cè)被催化儲(chǔ)氧后的廢氣的氧含量，它的主要作用是監(jiān)測(cè)三元催化的好壞，同時(shí)，它也會(huì)把廢氣的濃稀反饋給發(fā)動(dòng)機(jī)電腦DME，DME也會(huì)參考該數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，當(dāng)然混合氣調(diào)教最主要還是靠前氧傳感器。
那么，它是怎么監(jiān)測(cè)氧含量的，怎么確定是濃還是稀的，接下來(lái)，講解它的工作原理。寶馬的后氧傳感器，是躍階型氧傳感器，通過(guò)電路圖我們不難發(fā)現(xiàn)，它是4線的氧傳感器。
圖上XPin1和Pin2是氧傳感器的加熱絲控制線，控制加熱絲工作，那么為什么要氧傳感器為什么要加熱呢？
加熱氧傳感器，可以讓氧傳感器更快進(jìn)入工作狀態(tài)，因?yàn)檠鮽鞲衅鞯难趸喰枰訜幔拍茈婋x廢氣中的氧分子和進(jìn)入氧傳感器的大氣氧分子，電離成氧離子，才能和大氣的氧離子對(duì)比，形成電壓差，從而判斷混合氣的濃稀。
而電腦DME對(duì)氧傳感器加熱絲的控制是占空比信號(hào)，占空比通電時(shí)間的長(zhǎng)短加熱的強(qiáng)度，一般后氧傳感器達(dá)到工作溫度是350攝氏度左右。
那么后氧傳感器是怎么讓DME知道現(xiàn)在是濃混合氣還是稀混合氣呢？請(qǐng)看下面原理圖
通過(guò)上圖1我們知道，后氧傳感器是通過(guò)尾氣腔和大氣腔的氧離子進(jìn)行對(duì)比，形成電壓差，從而告訴電腦是濃還是稀還是正常。
而尾氣是通過(guò)后氧傳感器頭部的幾個(gè)小孔進(jìn)入，而大氣是怎么進(jìn)入呢，是通過(guò)插頭線束進(jìn)入，所以要保護(hù)插頭
?那么混合氣稀是什么情況？
在極稀的狀態(tài)，假如燃燒后的尾氣O2還有7個(gè)，而大氣也有6個(gè)O2，那么上圖2和3的電壓差就幾乎是沒(méi)有，電壓是0.1V，極端稀，對(duì)于大氣時(shí)就會(huì)等于0，這種情況也會(huì)有。
電壓值取決與廢氣中的O2含量，O2越多，實(shí)測(cè)的電壓差就小，電壓值就低。
那么混合氣濃是什么情況？
如果混合氣非常濃，排氣管的O2非常少，比如只有一個(gè)，而大氣有7個(gè)，那上圖2和3的電壓差是0.9V左右，那么在極端濃的情況下，可能是1V。
再高就沒(méi)有了
那么我們可以現(xiàn)在做下總結(jié)：
混合氣稀時(shí)電壓是0.1V
混合氣濃時(shí)電壓是0.9V
DME通過(guò)躍階型后氧傳感器可以知道混合氣是濃還是稀，但不能知道混合氣多濃還是多稀。
那么混合氣在正常的情況下，后氧傳感器的電壓是怎樣的呢？
通過(guò)上圖，在理論空燃比的情況下，假如燃燒完全后空氣剩下3個(gè)O2，大氣有7個(gè)O2，后氧傳感器的電壓0.45V，正好在中間。
那么問(wèn)題來(lái)了，我們找了一臺(tái)好的正常寶馬車，在熱車狀態(tài)，空燃比是1的情況下，測(cè)量電壓和用ISTA讀取出來(lái)的電壓都是0.75V左右，我們上面又說(shuō)是0.45V呢？這個(gè)時(shí)候你可能忽略一個(gè)重要的東西，三元催化。
那又是為什么會(huì)這樣呢？
三元催化具有儲(chǔ)氧能力，假如在理論空燃比下尾氣有3個(gè)O2，那么由于三元催化器儲(chǔ)氧，兜入一個(gè)O2，尾氣剩下2個(gè)O2，假如大氣有7個(gè)O2，此時(shí)電壓就變成0.75V左右了。
所以說(shuō)后氧傳感器生產(chǎn)出來(lái)理論空燃比是0.45V，但是由于裝在三元催化后面，就會(huì)變成理論空燃比是0.75V了。你明白了嗎？
關(guān)于后氧傳感器的工作原理就先聊到這，那么我們?nèi)绾闻袛嘌鮽鞲衅鞯暮脡模覀兿麓瘟摹?/p>
BMW匯聚地
| 案例分析 | 新聞資訊 | 保養(yǎng)維修 |
微信平臺(tái)：BMW_Repair
這是最專業(yè)汽車新媒體微刊，歡迎大家分享閱讀！投稿
