有关氧传感器加热控制的疑问

jamesdodo

现使用中的氧传感器绝大部分是氧化锆陶瓷体，其有一个工作温度，400度以上，这样才能有效检测排气中氧气浓度，且现氧传感器都是配备了电加热功能。在此就有两个疑问？
1、氧化锆的正常工作温度范围是否有个范围，主要是上限，在排气管都被烧红了的情况下其是否还能完全正常工作呢？
2、电喷ECU如何知道是否有必要对传感器进行加热，加热何时停止？关于这个加热的中断我看到的有两种说法，a、一本电工手册上的氧传感器诊断实例，奥迪车，发动机起动时，氧传感器加热器便开始工作，在发动机运转过程中，当进气歧管空气流量超过4000L/min，或进气歧管压力超过80KPa时，加热器便停止工作（个人感觉这有些牵强）；b、通过电喷ECU内的不通的电路，通过利用电极铂的负温度特性来测量氧化锆的温度，进而确定是否需要加热器工作。

key321

在台架上，我们是采取在氧传感器加热电偶，以转速和负荷为轴，调标定来改变加热电压来使氧传感器加热到所需的温度，再插值填表来填入标定，如果我记的不错的话。

key321

至于工作的温度范围，那肯定是有的，另外其工作温度范围是分部位的，各部位的工作的最高耐受温度还是有差异的。

e9527111

楼主第二个问题我也想知道    前几天搞了很久只发现传感器加热丝的电压是时有时无的 但不清楚ECU是如何控制的

bertie

从控制排放和油耗角度来说，肯定是越早进入闭环越好，这也是电加热的原因；但出于保护氧传感器的需要，又要考虑所谓的“露点”。

jamesdodo

上面第二个问题这两天我一直在看在想，我觉得就是通过在标定时建立的数学模型的相关控制参数来实现的，不赞同通过电阻值的测量来确认是否需要进行加热，原因如下：
我认为合理的一些观点
1、key321:在台架上，我们是采取在氧传感器加热电偶，以转速和负荷为轴，调标定来改变加热电压来使氧传感器加热到所需的温度，再插值填表来填入标定，如果我记的不错的话。
2、injector161:首先要明白什么是露点，为什么要标定露点。
气温愈低，饱和水气压就愈小。所以对于含有一定量水汽的空气，在气压不变的情况下降低温度，使饱和水汽压降至与当时实际的水汽压相等时的温度，称为露点。
为什么要标露点？
    氧传感器需要尽快进入正常工作温度，从而为闭环控制提供可靠的正确的氧传感器信号。所以，在刚启动或者某些工况下，ECU需接通氧传感器内的加热电路，对氧传感器进行加热。
大部分氧传感器有陶瓷材料，在加热的过程中，如果有水溅到陶瓷材料上，就会对氧传感器造成不可恢复的损伤。这些水是从哪里来的？从汽缸内燃烧后的废气在一定温度下液化形成的。所以，这就要在对氧传感器进行加热时，控制加热的程度。也就是在露点处不要给氧传感器过分加热。
具体控制过程是这样的：
经过排温模型，判断此刻是否达到dew point？)
如果没有，采用快速加热模式，并且加热呈现行增加的方式。Cn+1=Cn+constant,
如果达到，采用低功率加热模式。加热功率为一个constant
3、氧传感器诊断实例中，有三种车型在确认氧传感器处于工作状态的检测前提如下，a、发动机以2000r/min运行约90s；b、2500r/min运行约2min；c、2000r/min运行约2min。这通过实验完全确认氧传感器以完全处于工作状态；
4、如果通过铂电极的温度特性来进行氧传感器是否处于活性状态，我想在这里面有个问题就是在激活状态下铂电极两针脚见的电阻高达几百千欧，而氧化锆从0度到400度间变化时，我自己算了一下电阻变化也只有几百欧，个人认为其实际引起的信号变化太微弱了，也不准确。

lene2009

回复 6# jamesdodo


    我有一个疑问：如果加热越快，氧传感器温度就越高，这样排气中的水蒸汽就不会凝结在陶瓷体上了，是吗？
   比如说冬季，我们对着镜子吹气，镜子上就会有一层水雾。如果镜子的温度高，就不会有水雾了。

jamesdodo

在露点处，含大量微小水滴、水雾的潮湿气流吹、溅到被加热的高温陶瓷体上，不是指在上面凝结。

jamesdodo

今天用诊断仪看了一下实车氧传感器加热的情况，数据流里面面有个“氧传感器加热30%、40%等等百分比”的一个变化值，不知道这个百分比到底指的是什么，12V电压的百分比？占空比的百分比？

linfeng7723

氧传感器采用PWM加热方式，一开始的时候就用100%的功率加热，当温度达到最高温度的时候就断开电源，在这中间的时候就用0-100%的功率加热，视具体温度而定。

脉冲宽度调制(PWM)，是英文“Pulse Width Modulation”的缩写，简称脉宽调制，是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。
　脉冲宽度调制是一种模拟控制方式，其根据相应载荷的变化来调制晶体管栅极或基极的偏置，来实现开关稳压电源输出晶体管或晶体管导通时间的改变，这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定，是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。
　　PWM控制技术以其控制简单,灵活和动态响应好的优点而成为电力电子技术最广泛应用的控制方式,也是人们研究的热点。由于当今科学技术的发展已经没有了学科之间的界限,结合现代控制理论思想或实现无谐振软开关技术将会成为PWM控制技术发展的主要方向之一。

missink

我觉得是这样的，应该是拧钥匙给ECU信号要启动发动机的时候，发动机ECU开始检测氧传感器电阻值，因为是NTC传感器原理，当温度低于一个400度左右的值，也就是电阻值只要超过一个值，就开始驱动加热。当检测到电阻值低于一定值开始停止加热，再高于某值再次加热。一开始可能是100%占空比加热，但是随着加热，氧传感器电阻值变低，越接近停止加热值可能加热占空比就会减小。
这是单一电加热策略。
但是当排气温度明显会高于400度的话，就用不着电加热了，这样比较省电……就是你说的a情况，ECU判定在这种情况下，排温绝对超过400度，足以使氧传感器工作于正常状态，就会停止电加热。这一加热优先级应该高于电加热，启动的时候自动停止电加热。
我想氧传感器的加热控制策略应该是这样的

qq70586020

e9527111 发表于 3-12-2010 15:44
楼主第二个问题我也想知道    前几天搞了很久只发现传感器加热丝的电压是时有时无的 但不清楚ECU是如何控制 ...

氧传感器只要开始工作，信号输出的两根线就有电压输出，100-800mv的样子，加热棒的两根线是ECU供的12V，当ECU知道它不需要加热时候切断这边的电源。

younga0029

missink 发表于 27-2-2012 15:04
我觉得是这样的，应该是拧钥匙给ECU信号要启动发动机的时候，发动机ECU开始检测氧传感器电阻值，因为是NTC传 ...

关于你的回复做一下交流：1.前氧传感器在起动后既开始加热，以露点作为分界点，露点之前为部分功率加热，以PWM形式ON/OFF间断加热，这里必须考虑露点，不能只关注氧传感器的温度，露点之前的大功率加热会使氧传感器因排气中水蒸气的存在而破裂。一般在露点前氧传感器的温度不能高于350（跟具体氧传感器有关）来控制加热时间。露点之后以大功率和全功率加热为主，使其尽快达到工作温度（350--900），以上加热均指电加热。2.加热时间是在起动后开始，而非钥匙上电即开始；氧传感器越早工作冷启动排放越好，不会为省电而让排气来加热，太慢；氧传感器加热只有一个障碍，就是露点，如果不考虑它，完全可以一直大功率加热到工作温度。3.尽早过露点或降低露点温度才能为氧传感器加热扫清障碍，丰田有一款排气湿度传感器，监控排气湿度，可以精确控制露点，以便氧传感器尽快加热进入工作状态。

起跑线

younga0029 发表于 14-12-2012 18:04
关于你的回复做一下交流：1.前氧传感器在起动后既开始加热，以露点作为分界点，露点之前为部分功率加热， ...

学习了，望多多交流

chuntian

key321 发表于 3-12-2010 10:48
在台架上，我们是采取在氧传感器加热电偶，以转速和负荷为轴，调标定来改变加热电压来使氧传感器加热到所需 ...

大神，那在刚开始给氧传感器加热时，能直接给氧传感器最大的加热电压吗？加热电压应如何控制？