介绍双氧传感器的使用及工作情况

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1、摘要本文简述了双氧传感器的工作原理，并根据工作原理分析了氧传器故障的产生原因对汽车发动机的影响，以及失效判断原理。关健词：氧传感器过量空气系数三元催化器作者：于洪波介绍双氧传感器的使用及工作情况绪论：随着汽车工业的发展，汽车尾气所带来的环境污染问题日益严重。因此，有效地控制汽车尾气，减少其对环境污染已成为当今重要的研究课题之一[1]。许多汽车在发动机排放系统中装有三元催化转换器，以降低排放污染。空燃比一旦偏离理论空燃比(14.7：1)，三元催化剂对CO，HC和NOx的净化能力急剧下降。故在排气管中插入

2、氧传感器，根据排气中的氧浓度测定空燃比，向微机控制装置发出反馈信号，以控制空燃比收敛于理论值。双氧传感器系统的应用也是为了实现尾气监测和低尾气排放控制的目的。2005年4月27日国家环保总局公布了中国轻型汽车第Ⅲ、第Ⅳ阶段排放标准，即GBl8352.3-2005《轻型汽车污染物排放限值及测量方法》（中国Ⅲ、Ⅳ阶段），也就是平时所说的国Ⅲ、国Ⅳ，相当于欧Ⅲ、欧Ⅳ。这两个标准分别将于2007年7月1日和2010年7月1日开始在全国实施。而北京市自2005年12月30日起执行国家第三阶段机动车排放标准。国Ⅲ

3、排放标准的最大变化包括两方面:（1）大幅度削减单车的污染物排放，其排放比达到国Ⅱ标准车辆减少50%以上；（2）加装车载排放诊断系统（OBD）。其中增加双氧传感器系统是重要部分之一。一、安装OBD的意义OBD（on-BoardDiagnostics）即车载诊断系统。车辆装备OBD系统后，在车辆的使用期内确保系统能识别造成排放超标的故障和损坏的类型以及故障可能存在的位置，并以故障代码的形式将该信息储存在电控单元的存储器内。我国国Ⅲ、国Ⅳ标准中参考采用了EOBD技术体系。EOBD即欧洲车载诊断系统，其排放限

4、制标准为:HC为0.4g/km，CO为3.2g/km，NOx0.6g/km。安装OBD系统后，可通过其监测机动车与排放有关的零部件是否正常工作，并及时对故障发出警报。主要监测包括三元净化器效率降低、失火和氧传感器失效等。所以加装OBD系统的国Ⅲ车辆，可以及时发现车辆的故障和污染超标的情况，并警告司机尽快进行维修，同时有利于维修企业对车辆故障的诊断和维修。通过OBD系统和新标准的共同作用，才能更好地达到控制机动车污染的目的，才能更有效地改善大气环境。二、OBD系统的监控内容及原理（一）双氧传感器催化器效

5、率的监控1．三元催化器效率监控的意义由三元催化转化器的空燃比特性可知，只有在过量空气系数λ=1（A/F=14.7）附近的狭窄范围内，三种有害成分NOx、CO、HC的净化效率才能同时达到最高。因此要想提高三元催化转化器的净化率，必须使发动机的实际空燃比接近理论空燃比。通过催化器监控系统是为了及时发现催化器的故障，并提醒车主进行必要检修，寻找导致催化器工作效率下降的原因，从而保证催化器始终具有较高的净化效率。采用OBD系统监控催化器工作效率的方法主要有3种:双氧传感器法、双碳氢传感器法、双温度传感器法。其

6、中采用双氧传感器进行监控的方法应用较为广泛。所谓双氧传感器法，是在三元催化器后增加第二个氧传感器使电脑可以比较三元催化器前后排气管中氧的浓度，即双氧传感器系统。2．OBD系统诊断标准当催化器系统性能退化到HC排放超过极限值（EOBD为0.4g/km）时，系统认为有故障。3．催化器效率监控原理通过空燃比闭环控制原理确保空燃比在理论空燃比附近，但由于系统的响应延迟导致实际的空燃比总是以一定的频率在理论值附近波动，因此在三元催化转化器的水洗涂层中添加了能够具有储存和释放氧的稀土元素铈，这样空燃比波动时能提高

7、催化器净化效率。当空燃比较大时，铈能够吸收废气中多余的氧气，而当混合气较浓时，铈又能够释放出所吸收的氧气参与废气在催化器中的氧化反应。由此可知，当车辆在相对稳定的转速和负载下运转时，如果三元催化转化器工作正常，则催化器下游的废气中氧含量将会很小；相反如果催化器的工作效率及氧的储存能力下降，则催化器下游的废气中氧含量会很高。在三元催化转化器上、下游各安装一个氧传感器来估计氧存储能力。正常运行的催化转化器因其储氧功能而使下游氧传感器的动态响应与上游氧传感器相比受到明显阻尼，下游氧传感器动态响应曲线振幅将非

8、常小（见图1）。反之，如果下游氧传感器电压信号的波形非常接近上游氧传感器（见图2），则ECU认为三元催化转化器的工作效率过低，系统认为有故障。（二）上游氧传感器劣化的监控1．氧传感器的作用要想提高三元催化转化器的净化率，使发动机的实际空燃比接近理论空燃比，在电控系统中，普遍采用氧传感器来测量排气中的氧浓度，以便为ECU提供反馈信号，控制空燃比收敛于理论值（空燃比闭环控制）。2．OBD系统诊断标准OBD系统监测氧传感器信号电压是否超出可能范围、响应速度是否