在高温环境下(300摄氏度以上),氧传感器捕捉发动机尾气中的残留氧气在探测头内发生电化学反应,反应中两极电离吸附的带电氧离子数量差异导致产生电动势,其电压周期波动值范围多在0.1~0.9V之间波动,大于0.45V表示空燃比小,燃烧不太完全;小于0.45V则表示空燃比大,混合燃气过于稀薄 。
氧传感器和三元催化器是如何配合工作的?
氧传感器和三元催化器是相辅相成的 。一般而言,一辆车上有两个氧传感器,被分别安装在三元催化器的前后 。我们可以通过假设一种“燃烧不充分”的情况来看看氧传感器和三元催化器如何配合工作:
燃烧不完全的尾气出来之后经过氧传感器A,氧传感器A发现尾气中氧含量偏低,需要降低喷油量;
尾气接下来经过三元催化器发生氧化和还原反应,尽管氮氧化合物会被催化还原出氧,但由于之前燃烧不充分,尾气中一氧化碳和碳氢化合物较多,氧化反应消耗掉尾气中更多的残余氧,导致尾气中氧含量进一步下降 。
尾气紧接着通过氧传感器B,氧传感器B进一步确认尾气中氧含量降低 。
氧传感器A和氧传感器B开了个会,兄弟俩一合计,向ECU发出正式通知:哥们儿你喷油喷多了!于是ECU根据氧传感器指令调整喷油量,直到“两兄弟”满意为止 。同理,如果尾气中氧含量偏高,“两兄弟”将会指示ECU增加喷油量 。
氧传感器A和氧传感器B开了个会,兄弟俩一合计,向ECU发出正式通知:哥们儿你喷油喷多了!于是ECU根据氧传感器指令调整喷油量,直到“两兄弟”满意为止 。同理,如果尾气中氧含量偏高,“两兄弟”将会指示ECU增加喷油量 。
这个时候哪怕油气混合理想,也可能因为产生过多的氮氧化合物导致尾气中氧含量降低 。如果仅凭一个氧传感器A监测尾气,很有可能误判为喷油过量;而仅凭三元催化器尾端的氧传感器B,则因为氮氧化合物的还原出氧,从而误判喷油不足 。
第二种情况就是冷启动一段时间,发动机温度没有达到稳定,但氧传感器却升温至工况温度之后 。由于尾气中氮氧化合物含量偏低,氧含量偏高,氧传感器A会判断喷油量低;而尾气通过三元催化器之后,一氧化碳和碳氢化合物经过氧化反应,让尾气中氧含量偏低,也会导致氧传感器B出现误判 。
从这个意义上看,三元催化器前端和后端都必须有氧传感器配合完成尾气监测 。如果没有三元催化器的参与,所谓的三元催化器前后端氧传感器也就不存在“前后端”的区别了,这就相当于是一个氧传感器单独工作,这种情况是极易产生误判的 。
知道了这些原理对我们日常驾驶有怎样的指导意义?
前面说了这么多都是基础铺垫,这一节才是本文的重点之一 。
前面已经说了,氧传感器在300摄氏度以上的高温环境下才能进入正常工况 。因此为了让氧传感器尽早进入状态,汽车工程师都有意提升发动机冷启动时的怠速转速,即加大喷油量缩短升温时间——这就是为什么大多数车辆冷启动时怠速偏高的主要原因之一,哪怕是较先进的带有电加热功能氧传感器,加热时间也需要20~30秒 。换句话说,在氧传感器达到工况温度之前,氧传感器不能对ECU的喷油控制给出数据指导 。
对于没有热车习惯喜欢一发动车辆就开车走人的车主而言,其爱车的发动机在发动初期几分钟内是无法获得来自氧传感器的保护的,很可能在氧传感器无法监测排放尾气的前提下出现燃烧不完全的情况——每天几分钟,一年就是上千分钟,长此以往,发动机的积碳问题就积少成多了 。
还有车主喜欢用慢速行驶的方式热车 。不管怎么说,只要车辆处于挂挡正常行驶状态,就算不踩油门,发动机转速一定比空挡怠速要高,发动机的喷油量一定会更多 。从这个意义上说,慢速行驶热车仅比刚发动就踩油门走人的状况好一点点,这种“懒惰”的热车行为依然可能带来意料之外的积碳 。
因此,从个人角度看,原地热车依然是最科学的热车方式 。此外,在急加速,高速状态下松开油门踏板的这两种情况下,普通氧传感器也不会工作 。由于高速状态下松开油门踏板的时候ECU会断油,因此对于发动机没什么影响 。而急加速时ECU则会加大喷油量,这个时候因为氧传感器不工作,从而有可能导致积碳增加 。
所以,狂轰油门对于车辆而言也是一种“不健康”的驾驶方式 。
必须说明的是,现在氧传感器领域中出现了一种“宽域氧传感器”,这种氧传感器不仅可以准确探测空燃比10~20的宽广范围,而且可以更加准确地监测尾气,基本上相当于直接从气缸内泵入或泵出气体进行直接监测,未来将成为氧传感器的主流 。宽域氧传感器可以在大脚油门时保持工况,当然,其价格也比一般的氧传感器高 。如果不能确定自己车内的氧传感器到底是不是这种高级货色,车主最好还是少一点地板油 。
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