氧传感器是将燃烧后的气体情况实时反馈给发动机控制单元的一个关键元件,而发动机电控喷射系统则依据氧传感器提供的信号控制混合气浓度。发动机混合气的燃烧程度,会直接影响到发动机的动力性能、尾气排放及油耗。而当空气和的混合比例为14.7︰1,即空燃比(空燃比λ是空气质量与燃油质量之比)时,混合气的燃烧为充分。
在普遍没有使用氧传感器的时候,发动机电控系统只是按照预先设定的参数进行混合气的配比,而如果混合气浓度发生变化时,则没有信号反馈给发动机控制单元(ECU),这称为开环控制。而在尾气排放系统的三元催化器之前加装了氧传感器以后,燃烧后气体的含氧量时刻由氧传感器测得,并随时向发动机控制单元反馈相应电压信号,进而控制混合气浓度以保持空燃比,从而保证发动机的动力输出、油耗以及尾气排放,这称为闭环控制。
有分析认为,柴油机所产生的微粒(PM)和氮氧化物(NOx)是排放中两种的污染物。从目前降低汽车尾气排放的技术途径来看,要达到欧Ⅳ排放标准,一般不再从发动机本身的结构方面采取措施,通常是采取排气后处理的方式来降低污染物的排放量,而尿素-SCR选择性催化还原法是现实意义的方法,它能把发动机尾气中的氮氧化物减少50%以上。
当前针对PM及NOx排放控制的柴油机排放后处理技术有两种方法:一种是通过废气再循环(EGR)技术降低发动机缸内燃烧的NOx排放,然后用柴油机颗粒捕集器(DPF)控制PM。另一种是通过燃油高压喷射技术降低发动机缸内燃烧的PM排放,然后用选择催化还原技术(SCR,喷射车用尿素液,以中合NOx)控制NOx。SCR技术因为具有更高的燃油经济性和良好的耐硫性能,被认为是有优势的技术路线,在欧洲已经得到了广泛的应用,而SCR技术中必然会用到氮氧传感器
氧传感器出问题的后果
因为氧传感器可以反应混合气浓度,当氧传感器出问题时ECU无法准确把握混合气浓度,就无法准确控制喷油量了。混合气过浓了也不会降低喷油量,发动机自然更耗油。
而且在理论空燃比下三元催化器对尾气的净化效率,所以氧传感器失效导致混合气空燃比异常也会影响尾气,这时候发动机故障灯就会点亮。
氧传感器的常见故障
一般氧传感器常见以下几种故障:
1、加热功能失效
氧传感器加热丝断开或者加热线路出问题会导致氧传感器加热功能异常,这时候ECU就会报故障码。
2、氧传感器陶瓷破碎
这属于比较严重的故障,因为正常情况下氧传感器安装位置不会有太强烈的震动和冲击,氧化锆陶瓷不容易。但是有些车底盘托底或者其他原因导致氧传感器受到比较剧烈的冲击时就有可能损坏氧化锆陶瓷,这时候氧传感器就***废了,只能更换新的。
3、氧传感器“”
此类故障主要是尾气中一些有害物质或者积碳堆积在氧传感器陶瓷体上,导致信号失准。一般都是加了劣质或者劣质机油。因为曲轴箱通风系统工作时会有一定量的机油进入发动机燃烧,有些劣质机油使用大量有害添加剂,这些成分就会出现在尾气中,对氧传感器造成影响。出现这种情况可以通过清洗氧传感器来恢复其性能。
着中重型柴油汽车环保标准的持续提升 ,NOx的消耗量从国Ⅲ规范的5.0g·(kW·h)~(-1)慢慢降至国Ⅴ的2.0g·(kW·h)~(-1),这就规定有更加严苛的NOx后处理工艺SCR系统软件。车用氮氧传感器在该系统软件中充分发挥关键功效,根据测量废气中NOx浓度值并即时意见反馈给柴油发动机操纵模块,SCR系统软件根据该信息来操纵NOx汽体的复原,进而地完成NOx浓度值的闭环控制系统。因为海外在车用氮氧传感器的研究与设计方案比较完善,现阶段中国应用的该感应器大部分全是选用海外的商品,而中国主要是对于SCR自动控制系统的研究较为深,对氮氧传感器的研究较少,尤其是对于该感应器的电机控制模块。
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