lsu氧传感器 宽带氧传感器还是我们了解的那个“宽带”吗？
宽带氧传感器还是我们了解的那个“宽带”吗？
宽带式氧传感器，大家应该都不会陌生。但你所了解的宽带式氧传感器和现今在广泛使用的宽带式氧传感器之间，是否会有差异呢？
大家所熟知的结构，应该是有个参考室，用来提供一个固定的空燃比，废气通过扩散孔进入监测室，泵单元会从监测室中泵入或泵出氧，以维持参考室与监测室之间的氧浓度差在同一水平（电动势为0.45V）。泵氧所消耗的泵电流大小就代表了空燃比信号。泵电流越大，废气中的氧含量越高，反之亦然。
大多数的教科书都是这样介绍的。他的优点是能给PCM提供空燃比具体稀和浓的情况，从而进行更精准的喷油控制等等。
这种结构的宽带式氧传感器就是BOSCH生产的LSU 4.2，L是Lambda, S是Sensor（传感器）, U是Universal （通用型），也就是通用型Lambda传感器。名字也很形象，是用来检测Lambda的。
但是这个结构天生就会有个问题，那就是参考空气的好坏直接影响了氧传感器的测量精度。这种构造的氧传感器在实验室里表现良好，但在实际的汽车应用中就没那么理想了。因为氧传感器周围的工作环境空气质量很差，参考室中的参考气体很容易被废气或其他污染源污染。一旦参考气体被污染，氧传感器的特性曲线就会发生偏移。
为了弥补LSU4.2的这个缺陷，Bosch对氧传感器的内部构造进行了重新设计，就是我们现在经常使用的LSU4.9系列氧传感器。它的参考源不再是参考空气，而是一个与固定空燃比等效的参考泵电流，在氧传感器内部不再有任何形式的自然气体。所以最终的设计就变成：实际的泵电流与参考泵电流比较以保持监测室中的氧平衡。而实际的泵电流依然能够代表空燃比信号，只不过参考源不再是参考气体，而是一个标定好的参考泵电流。这个参考泵电流在任意的环境和时间里，都不会发生变化，这就保证了氧传感器的测量精度。这就是LSU4.2与LSU4.9的最根本区别。
现在除了LSU还有更先进的LSU ADV。技术是不断的在进步，而你的知识是否更新了呢？
为什么氧传感器总是坏
“博世是全球领先的氧传感器制造商，他们生产的LSU系列宽裕氧传感器被广泛应用到车辆当中，用来精确测量Lambda或空燃比（AFR）。多年来，随着传感器的批量使用它们的价格已经大大降低，并且在汽车售后市场和车辆改装市场中非常受欢迎。我们知道，这些传感器长期工作在最恶劣的环境中，所以经常听到LSU传感器损坏或者在某些情况下发生故障。当然，博世在最初设计时也是考虑到了这一点，所以在大部分量产车上，这些传感器的使用寿命通常超过100,000公里。但是，为什么氧传感还总是会坏呢？特别是在售后和车辆改装市场中。这里，我们将不对传感器是如何工作的进行复杂的解释，并且以下讨论的所有内容都是非常容易掌握的。但这并不代表这是一篇简短的文章，因此，如果您不想阅读全部内容，请随意跳到最后的要点。但是，一旦了解了如何避免这些错误，那传感器的寿命将大大提高。”
首先，我们对传感器进行简单的拆解：
我们看到所有的 LSU传感器都有两个保护管，它们包裹着内部的传感元件。上面的孔是通道，以便废气可以尽快到达传感元件，同时也可以阻止可能损坏传感器的污染物和水滴进入（稍后会详细介绍）。如果我们卸下外部保护管，则可以看到内部的保护管，如下所示：
对比早期的LSU4.2传感器和当前的LSU4.9传感器，BOSCH进行了重大的设计改动。据推测，LSU4.9上保护管的重新设计是为了让更湍流的废气流通过传感器，从而缩短响应时间。卸下内管，我们就看到了传感元件。这实际上是一块很小的印刷电路板，但不是基于玻璃纤维得（因为它无法承受热量），而是基于陶瓷的。与传统的电路板（也无法承受热量）将元件焊接在顶部和底部不同，BOSCH将电路构建在陶瓷板中，这种构建类似于普通3D打印机的附加层那样，这个过程被称为厚膜技术。这种电路可以在非常高温的环境（例如排气系统内部）中运行，这是氧传感器最核心的部件。在较早的LSU4.2传感器上的传感元件约为2毫米厚，而较新的LSU4.9传感器上的传感元件厚度缩小至约1毫米厚，如下图所示。
较薄的感应元件可能有助于LSU4.9更快的响应时间，但对振动和机械冲击也更为敏感。陶瓷传感元件由传感电路和加热器电路组成的，理想情况下，传感电路应保持在780℃的恒定温度下，这是一项非常严格的要求，，对传感器测量精度十分重要。虽然废气温度（以下称为EGT）本身可以加热传感器，但无法精准控制加热温度，为达到目标温度，必须加入控制单元。例如，当EGT由于发动机负载和转速的增加而上升时，需要逐渐降低加热器功率；而在足够高的发动机转速和负载下，加热电路可能需要完全关闭。但是，如果EGT将传感元件加热到780℃以上，那么温度控制单元将无法采取任何措施来降低其温度，这会导致传感器不再受控。
通常，为了更快的获取空燃比，人们都希望传感器能尽快达到工作温度。但是，感应元件在快速的温度变化中（加热或冷却）会导致其破裂或发生故障。
了解了这些，我们来看一下导致传感器损坏的几个原因：
热冲击–导致故障的主要原因
您可能已经注意到了，当您启动冷发动机时，随着发动机的预热，大量的水将从排气系统中流出，有时可能只是轻雾，但在特殊情况下，尤其是在寒冷的天气下，会观察到滴水甚至滴流，这是冷凝在排气系统内部的湿气被吹出或蒸发的结果。博世针对这种现象在LSU传感器技术文档中专门介绍了处理方法。还记得传感元件不能太快地加热或冷却，否则会失效吗？如果在启动冷发动机之前将传感器加热到最高温度，则冷凝的水滴会撞击热传感器并很快将其破坏-这通常称为热冲击。因此，博世（Bosch）指出，传感器加热前必须要发动机先运转，即便如此，也必须将加热器功率控制在满功率的15％左右，直到确定冷凝水消失为止，然后才可以对传感器进行大功率的快速加热。以下是对博世评论的翻译:“在发动机启动的预热阶段，传感器应降低加热器的功率..……只有在可以排除排气系统中存在冷凝水的情况下，才可以增加加热器功率。”“加热器启动后，传感器陶瓷元件迅速加热。在加热陶瓷元件之前，必须确保不存在冷凝水。这可能会损坏热的陶瓷元件。”“在发动机启动之前，切勿打开传感器加热装置或控制单元。”“ 传感器的安装位置设计必须以使接触到传感器的排气侧的冷凝水最小化或消除的方式选择。如果通过设计措施无法做到这一点，则必须延迟传感器加热器的启动，直到明显没有冷凝水出现为止。”
现在我们清楚了切勿让冷凝水滴落到完全预热完成的宽带传感器上，但这恰恰是在许多使用售后市场和改装市场中经常发生的情况。
对于售后市场来说，大多数将宽裕Lambda传感器作为出厂配件安装的汽车上，其Lambda传感器将直接由发动机控制单元（ECU）控制。这意味着传感器的控制器可以准确知道发动机何时运转，因此，ECU能够计算冷启动后清除传感器上游的冷凝水需要花费多长时间，来保证传感器的使用寿命。但是，对于大多数独立的宽裕Lambda传感器控制器而言，他们都只是将氧传感器本身作为唯一输入信号。在没有发动机转速信息的情况下，他们通常在启动电源时就会满功率工作。更糟糕的是，如果将传感器安装在离发动机排气口更远的位置，在冷启动期间，大功率加热会更容易损坏传感器。我们在与许多客户交谈时，发现大多数人认为在发动机启动之前传感器就已经被加热完成了，但事实并非如此。
在了解这些之后，为了使宽裕氧传感器获得最长久的使用寿命，我们建议您执行以下操作：
1、在启动发动机之前，切勿让控制器加热传感器。2、将传感器放在距离发动机不到1m的位置，并且要安装在排气系统中有可能凝结或沉淀的水滴的部件上游。如果废气温度较高，应该使用传感器凸台，保证散热，让控制单元可以精准控制温度，而不是将传感器从发动机上移开。LDM4空燃比分析仪采用了BOSCH专业的氧传感控制芯片CJ125，并且依托于BOSCH技术文档，对传感器加热进行了细致控制，分为预热、制热、快速加热以及温度闭环控制四个阶段，能够更好的适应传感器应用。
空燃比分析仪
当然还有其他损坏的原因，但我们认为热冲击（如本文所述）是导致在售后市场安装中损坏宽裕Lambda传感器的主要因素，这一点通常是被忽视的，其他更常见的因素包括：
机械冲击
还记得LSU4.9上1mm厚的陶瓷晶片吗？它承受不了过度的振动，特别是掉落时很容易损坏其内部感应元件。
污染
使用了含铅较多的燃料，或者涡轮密封圈磨损了，防冻剂或硅酮密封剂的过量使用，这些都会降低传感器的使用寿命。
过高的EGT
虽然LSU4.9传感器实际上能承受高达980℃的废气温度，但是如果传感元件的温度远远超过目标温度，控制器将进入故障模式。在故障模式下，控制器可能会停止对传感器的控制，这就和将传感器安装到排气管上却没有打开控制器一样,这样做对传感器来说是致命的。在博世的技术文档中明确指出“The sensor must not stay inthe exhaust gas stream when it is not heated or when the control unit isswitched off.”译文：当传感器没有被加热或关闭控制单元时，它不能停留在废气流中”
结论：
我们希望本文中提供的信息能有助于避免更多的宽裕氧传感器过早损坏，以节省客户的麻烦和成本。
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