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【炜盛科普】国内外汽车氧传感器的发展与应用

字号+ 作者:winsensor 来源:winsen传感王 2016-07-07 13:24 我要评论( )

近年来,随着汽车行业的高速发展和各国对汽车尾气排放控制的日益严苛,汽车氧传感器的应用也得到了快速发展。 汽车氧传感器是汽车电控燃油喷射系统(EFI)中的重要部件,一般用于采用电喷系统的汽油车中。

近年来,随着汽车行业的高速发展和各国对汽车尾气排放控制的日益严苛,汽车氧传感器的应用也得到了快速发展。

 

汽车氧传感器是汽车电控燃油喷射系统(EFI)中的重要部件,一般用于采用电喷系统的汽油车中。汽车氧传感器是一种固体电解质氧传感器,其输出信号稳定可靠,抗干扰性能强,安装在汽车排气管中用于测量汽车排放尾气中的氧含量,并将其转化成电信号,然后反馈给控制电元,控制单元根据其反馈信号对引擎的空燃比A/F进行调节,使汽车动力性能和燃油消耗达到最佳配比,减少尾气排放污染。

 

在汽车尾气中,对人体有害的气体主要有三种:CO、HC和NOx。为控制这三种有害气体的排放,绝大多数汽车都采用三元催化转换器(TWC)对尾气进行净化。然而,TWC的使用条件相当严苛,除了要达到较高工作温度外,还要求在空燃比接近理论空燃比14.7:1的情况下达到最大的净化效果。氧传感器的应用使这一问题得到很好的解决。

 

随着世界各国对汽车尾气的排放控制日益严格,汽车氧传感器显得越来越重要,现在新下线汽油车中均用到了氧传感器,有的新车型在TWC后面还安装有氧传感器,用于检测TWC的转换效率,采用双氧传感器。新的采用V6引擎和V8引擎的车型还设有双排气管,用到4个氧传感器。

 

国内应用情况

在我国,汽车氧传感器的应用市场主要包括三部分:新车配套市场、消耗配套市场及旧车改造市场。

 

在新车配套市场,汽车氧传感器主要用于采用电喷系统的汽油车中。2005年,我国轿车产量为311. 8万辆,这部分车均需用到汽车氧感器,每台车至少用到1个氧传感器,许多车采用双氧传感器,甚至有部分中高档车采用双排气管,采用4个氧传感器。如果平均按每辆轿车用1.5只氧传感器计算,其用量约为470万只左右。在其他汽车中,大约有50%的为汽油车,主要包括微型汽油车和轻客类汽油车,这部分车也需用到氧传感器,大约用量为130万只。因此,我国新车配套用氧传感器约为600万只/年,并随汽车产量的增加而增加,因越来越多的车采用双传感器,故传感器的增幅要大于汽车产量的增幅。

 

在消耗配套市场方面,2004年我国汽车保有量达到2200万辆,汽油车超过1500万辆。国外资料显示,汽车氧传感器使用寿命一般为60000km,部分氧传感器能达到100000km,平均寿命按80000km计算,如果每辆车每年行驶40000km的话,约2年需更换一个氧传感器,每年约需750万只氧传感器。在旧车改造方面,主要指尾气排放不达标的汽车,需要增加氧传感器和三元催化转换器。我国在2000年起实行欧Ⅰ标准,在2004年开始实行欧Ⅱ标准,现已有部分地区,如北京为迎奥运,开始实行欧Ⅲ标准,全国也预计将在2008普遍推行欧Ⅲ标准,另外如上海的“汽车绿色总动员”工程,都加速了旧车的环保改造。从欧Ⅰ向欧Ⅱ,欧Ⅱ向欧Ⅲ的改造都需要增加氧传感器,这就需要用到大量的氧传感器。

 

据粗略统计,我国氧传感器总的市场需求量在1400万只以上,并且每年的需求量将会保持25%-30%的增幅。

 

 

国外应用情况

国外汽车氧传感器市场也由新车配套市场、消耗配套及旧车改造市场三部分组成。2004年世界汽车总产量为6407万辆,其中70%为汽油车,平均每车按1.5个氧传感器计算,每年新车氧传感器需求量在6730万只。消耗配套及旧车改造市场,因世界各国的环保政策不同,实行的汽车尾气排放标准也不同,其所需汽车氧传感器未做统计,但保守估计,这部分市场需求应在6000万只以上。因此,世界汽车氧传感器总需求量在1.3亿只左右。

 

从地区来看,主要集中在美国、日本和欧洲市场,这三个地区的汽车总产量占到世界总产量的60%,其次是韩国、印度、巴西、加拿大等新兴市场,增长潜力很大。从汽车生产企业来看,主要集中在美国的通用、福特、戴姆勒-克莱斯勒,日本的本田、丰田、日产,德国的大众、宝马,法国的标致-雪铁龙和意大利的菲亚特等世界十大汽车企业集团。

 

生产情况

汽车氧传感器的核心部件锆管的内外表面涂有一层渗透性的铂电极,由于铂电极要与尾气接触,因而其表面覆盖了一层紧密粘附的高渗透性的陶瓷保护层,保护层可以防治尾气中的残留物腐蚀起催化作用的铂电极,以延长氧传感器的使用寿命。

 

汽车氧传感器最早是由Bosch公司于1976年发明的,该产品一经问世就得到社会的广泛关注和认同,一些大的汽车零部件配套企业也纷纷开发自己的氧传感器,如通用、本田、丰田、日立、现代、大宇等汽车整车企业都有其专门配套的氧传感器。后来,逐步形成了现在的几大氧传感器生产企业并存的格局。

 

现在,生产汽车氧传感器的主要有Bosch、Delphi、Denso、NTK、Kefico等,以及其在各地的一些合资公司和子公司。其中Bosch公司为最大的氧传感器生产企业,年产量在3500万只以上,占到市场份额的30%-40%。另外,国外一些陶瓷企业,依靠其强大的陶瓷开发能力,生产氧传感器敏感元件和陶瓷加热器,如日本京瓷。

 

在我国,氧传感器方面得到了国家政策的大力支持,进展比较快,但目前绝大多数氧传感还限于工业氧检测和水融氧检测方面,在汽车氧感器方面很少。主要生产汽车氧传感器的企业有上海浦成传感器有限公司和成都康达电子有限公司,但这两家的技术都比较落后,产量也不大。许多国外知名氧传感器企业看准巨大的中国市场,纷纷在中国设厂或成立合资公司,如1995年Bosch在上海成立了联合汽车电子有限公司(UAES),2003年Denso在天津成立天津电装电子有限公司,Delphi在北京和上海等地成立多家合资公司。但这几家氧传感器,其敏感陶瓷元件大多还是从国外引进。另外,近年来,国内许多科研院所也开始汽车用氧传感器的研究开发,如西安交大、北科大、北京航空航天大学、中国原子能科学研究院等,但都局限于研究,一直没有产品进入市场。

 

下面就世界知名的汽车氧传感器生产企业分别作以介绍。

 

(1)Bosch公司

Bosch(博世)公司是由罗伯特·博世先生于1886年创造的,专业生产内燃机点火系统,现已发展成为高度集成化的跨国集团公司,在全球设有270家分支机构,其中230家在德国境外,产品也涵盖了汽车技术、工业技术和建筑智能化技术等诸多领域。2004年,其年销售收入达到400亿欧元,在全球拥有24.2万名员工。

 

博世早在1909年就已经进入中国,1926年在上海成立第一家特约维修站。20世纪80年代中期,博世再次进入中国,成立了博世(中国)投资有限公司,其下属有10家代表处、4家贸易公司和1家贸易代表处、7家独资企业以及10家合资企业,广泛涉足汽车零部件、包装技术等多个领域, 目前其在中国的员工总数达到了9000人。博世中国已成为博世集团发展势头最强劲的部门之一。

 

博世公司于1976年研制出了世界上第一只汽车氧传感器,1982年又率先开发了加热型汽车氧传感器,能使汽车冷启动后30s内进入完全工作状态,1994年又开发出平面陶瓷结构氧传感器,将反应时间缩短到10s。现在其每年的氧传感器产量已超过3500万只,世界上许多中高档车大都采用了博世氧传感器。另外,博世公司还生产燃油喷射系统,产量超过300万套/年。

 

(2) Delphi公司

Delphi(德尔福)公司原为通用汽车公司的零部件子公司,1999年,与通用汽车公司分离,成为完全独立的、在纽约证券交易所上市的上市公司。在世界38个国家和地区,拥有164家全资生产企业、41个合资公司、53个销售服务中心和33个技术中心,约有员工18.5万人,是全球规模最大的零部件供应商之一。2002年其销售额高达274亿美元,但近年美国汽车工业在外国汽车挤压下,市场份额不断缩小,德尔福的经营日益困难,2004年,德尔福公司亏损48亿美元,2005年上半年又亏损近7.5亿美元,给公司造成很大的经营压力,2005年10月,该公司向美国纽约法院递交了破产保护申请。但其庞大的国外经营业务不在破产申请之内。

 

德尔福在中国建立了13家企业,总投资4.33亿美元,生产40多种汽车零部件,为几乎所有的中国汽车主机厂供货。德尔福还与清华大学合作,建立了德尔福-清华研究所,为中国汽车行业培养管理和技术人才。另外,德尔福还在上海建立技术中心,是亚太地区日本、韩国(2个)、印度、新加坡之后的第6个技术心。

 

德尔福氧传感器应用非常广泛,除了在美国本部生产氧传感器外,其与韩国大宇合作的KDAC公司、中国的德尔福万源发动机管理系统有限公司、德尔福汽车系统国际公司、德尔福汽车系统技术开发有限公司等众多公司也都提供氧传感器,特别是在中国,几乎所有的汽车生产企业都有用到德尔福或其在华公司提供的氧传感器。

 

(3)Denso公司

Denso公司是于1949年从丰田汽车公司独立出来的,最初叫日本电装株式会社,1996年改名为株式会社电装,其总部设在日本爱知县。公司成立之初主要开发喷射泵和火花塞,随着公司的壮大,目前已成为涉足整个汽车零配件行业的跨国集团公司。公司2004年的销售收入达到436亿美元,利润达22亿美元,在全球拥有171家子公司和29家持股公司,共有员工13.7万人。

 

Denso公司于2003年进入中国,在北京成立了电装(中国)投资有限公司,并在天津、上海和广州设立分公司,在国内拥有21家生产企业,其中天津10家,广州3家,上海2家,烟台、重庆、东莞、无锡、佛山、昆山各一家。

 

Denso公司生产氧传感器的时间也比较早,其产品除为丰田汽车配套外,还供应英国捷豹、路虎、日本铃木和我国的一汽、上海通用等汽车公司。电装中国的氧传感器生产企业主要集中在天津电装电子有限公司,产品主要供应长安铃木和四川丰田。另外,电装(广州南沙)有限公司还生产燃油喷射装置。

 

(4)NTK/NGK公司

NTK/NGK公司是日本著名的陶瓷企业,成立于1936年,最初主要生产NGK火花塞,1949年开始开发高技术陶瓷产品,2005年,其总资产已达到478亿元,员工总数为9406人,目前,其主要产品包括汽车零配件(主要为火花塞和氧传感器)、电子通讯产品和高技术陶瓷产品。

 

NGK公司于1984年在中国台湾成立了台湾NGK火花塞有限公司,1994在台湾又成立了高技术陶瓷公司。NGK于2003年开始进入中国大陆,成立了NGK火花塞(上海)有限公司,但NGK上海公司目前主要生产火花塞,还没有生产氧传感器产品。

 

NGK公司从1982开始生产汽车氧传感器,该公司具有从敏感元件到传感器成品的全套生产技术。产品主要在日本本土生产,主要供应美国、欧洲和亚洲地区,现在汽车氧传感器已成为该公司主产品之一,应用非常广泛。2005年,NGK公司的氧传感器占到整个汽车氧传感器市场份额的36%,并有望进一步提高。

 

(5)Kefico公司

Kefico公司是韩国现代汽车集团的子公司,成立于1987年,成立之初生产汽油发动机控制系统,1989年生产燃油喷射器和气流传感器,1993年开始生产氧传感器,其产品主要为现代汽车及其合资公司配套。

 

(6) UAES公司

UAES(联合汽车电子有限公司)是由Bosch公司与上海汽车集团股份有限公司、无锡威孚高科技股份有限公司和西安昆仑工业(集团)公司等8家国内大型企业联合投资,专业生产和经营车用电子产品,中方占合资公司50%的股份。该公司于1995年12月25日公司正式成立,总投资26.68亿元,注册资本12亿元,在上海建有欧Ⅳ标准检测研发中心,并先后在上海、无锡和西安三地建有生产基地,主要研究和开发适合中国汽车工业发展需要的汽油发动机控制系统(EMS)及其零配件,EMS年生产能力达200万套。其中氧传感器是其主要产品之一,产品主要供应上海通用、北汽、浙江吉利、安徽奇瑞、保定长城等汽车制造企业。

 

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