氧傳感器與空燃比傳感器

氧傳感器和空燃比傳感器氧傳感器和空燃比傳感器都安裝在發(fā)動機的排氣管上，與排氣管中的廢氣接觸，用來檢測排氣中氧氣分子的濃度，并將其轉(zhuǎn)換成電壓信號。氧傳感器與空燃比傳感器共61頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!ECM根據(jù)這一信號對噴油量進行調(diào)整，以實現(xiàn)對可燃混合氣濃度的精確控制，改善發(fā)動機的燃燒過程，達到即降低排放污染，又減少燃油消耗的目的。只能在理論空燃比附近工作的傳感器稱為氧傳感器，可以在整個稀薄燃燒區(qū)范圍內(nèi)工作的傳感器稱為空燃比傳感器。氧傳感器與空燃比傳感器共61頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!1、氧傳感器的結(jié)構(gòu)與工作原理氧傳感器可以安裝在發(fā)動機的排氣管上（見圖2.56），位于三元催化轉(zhuǎn)化器的前面或后面。安裝在三元催化轉(zhuǎn)化器前面的氧傳感器的作用是通過檢測廢氣中氧分子的濃度，讓ECM獲得可燃混合氣濃度的反饋信號，據(jù)此對噴油量的控制進行修正，使混合氣的空燃比更接近于理論空燃比。氧傳感器與空燃比傳感器共61頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!圖2.56氧傳感器的安裝位置1—氧傳感器（左前）2—進氣管3—氧傳感器（右前）4—三元催化轉(zhuǎn)化器

5—氧傳感器（后）6—排氣管7—預(yù)熱式三元催化轉(zhuǎn)換器氧傳感器與空燃比傳感器共61頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!安裝在三元催化轉(zhuǎn)化器后面的氧傳感器則用于監(jiān)測三元催化轉(zhuǎn)化器的工作效率，以保證其能正常發(fā)揮作用。氧傳感器與空燃比傳感器共61頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!圖2.57氧傳感器的結(jié)構(gòu)1—保護罩2—接線端子3—外殼（接地）4—空氣側(cè)鉑電極5—氧化鋯陶

瓷體（鋯管）6—排氣側(cè)鉑電極7—加熱器8—陶瓷涂層氧傳感器與空燃比傳感器共61頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!發(fā)動機運轉(zhuǎn)時，鋯管兩側(cè)存在氧濃度差，使鋯管形成微電池，在鋯管兩個鉑電極間產(chǎn)生一個微小的電壓［見圖2.58（a）］。氧傳感器與空燃比傳感器共61頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!氧傳感器信號隨混合氣成分不同而變化的，并以理論空燃比為界產(chǎn)生突變［見圖2.58（b）］。氧傳感器與空燃比傳感器共61頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!ECM根據(jù)氧傳感器的信號電壓的高低判定混合氣的濃度。當信號電壓大于0.45V時，ECM判定混合氣過濃；相反，當信號電壓低于0.45V時，ECM判定混合氣過稀。氧傳感器與空燃比傳感器共61頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!氧化鋯的這種特性只有在較高溫度時（600℃左右）才能充分體現(xiàn)出來，帶加熱器的氧傳感器內(nèi)有一個陶瓷加熱元件（見圖2.57），可在發(fā)動機起動后的20～30s內(nèi)迅速將氧傳感器加熱至工作溫度（見圖2.59）。采用氧傳感器的發(fā)動機必須使用無鉛汽油。氧傳感器與空燃比傳感器共61頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!氧化鈦型氧傳感器相對于氧化鋯型的氧傳感器是以產(chǎn)生電壓的訊號，氧化鈦(T氧化鈦型氧傳感器iO2)型則是利用電阻的變化來判別其中的含氧量。在某個溫度以上鈦與氧的結(jié)合微弱，在氧氣極少的情況下就必須放棄氧氣，因此缺氧而形成低電阻的氧化半導(dǎo)體。相反的，若氧氣較多，則形成高電阻的狀態(tài)。就像水溫度傳感器一樣，有著電阻高低的變化，這時只要供給一參考電壓，即可由電壓來可知冷卻水的溫度。氧傳感器與空燃比傳感器共61頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!氧傳感器與空燃比傳感器共61頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!氧化鈦式氧傳感器對比氧化鋯式氧傳感器的工作原理有很大的不同，它是利用多孔狀導(dǎo)體TiO2的導(dǎo)電性隨排氣中氧含量的變化而變化的特性制成的，故又稱電阻性氧傳感器。這種傳感器的結(jié)構(gòu)簡單、體積小、成本低，但是在300℃～900℃工作時，電阻值隨溫度變化較大，所以必須用溫度補償?shù)姆椒▉硖岣呔?，通常用另一個實心TiO2導(dǎo)體作為溫度補償。氧傳感器與空燃比傳感器共61頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!它能連續(xù)檢測出稀薄燃燒區(qū)的空燃比，可正常工作的空燃比范圍大約為12∶1～20∶1，使得ECM在非理論空燃比區(qū)域范圍內(nèi)實現(xiàn)噴油量的反饋控制成為可能?？杖急葌鞲衅饔袃煞N結(jié)構(gòu)形式：單元件和雙元件。

氧傳感器與空燃比傳感器共61頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!控制電路使正極的電壓高于負極［見圖2.61（a）］，從而在氧化鋯元件中產(chǎn)生一個泵電流，陰極上的氧分子在此電流的作用下移動到陽極。氧傳感器與空燃比傳感器共61頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!此電流的大小在ECM內(nèi)部被轉(zhuǎn)換成與混合氣空燃比數(shù)值成正比的電壓信號。實際的空燃比信號電壓值在2.4～4.0V變化［見圖2.61（b）］。氧傳感器與空燃比傳感器共61頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁!圖2.60單元件空燃比傳感器1—陶瓷涂層2—多孔氧化鋁3—擴散障礙層

4—氧化鋁5—空氣6—加熱器7—鉑電極氧傳感器與空燃比傳感器共61頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!2）雙元件空燃比傳感器雙元件空燃比傳感器由2個氧化鋯單元組成（見圖2.62），其中靠近排氣側(cè)的是一個泵氧單元A，另一個靠近大氣的是電池單元B。B的一面與大氣接觸而另一面是擴散腔2，通過擴散孔1與排氣接觸，由于兩側(cè)的氧含量不同，因此在兩電極之間產(chǎn)生一個電動勢。氧傳感器與空燃比傳感器共61頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁!圖2.62雙元件空燃比傳感器原理1—擴散孔2—擴散腔3—空氣腔4—微調(diào)電阻氧傳感器與空燃比傳感器共61頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁!為了補償制造誤差，制造廠在每個傳感器的泵電流電路上增加一個微調(diào)電阻，使5根接線的空燃比傳感器變?yōu)橛?根接線。氧傳感器與空燃比傳感器共61頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁!（2）測量氧傳感器反饋電壓。檢測方法如下。①將發(fā)動機熱車至正常工作溫度（或起動后以2

500r/min的轉(zhuǎn)速連續(xù)運轉(zhuǎn)2min）。②用電壓表的負極測筆接氧傳感器線束插頭上的引出線。氧傳感器與空燃比傳感器共61頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁!④若電壓表指示值在10s內(nèi)的變動次數(shù)等于或多于8次，則說明氧傳感器工作正常。若電壓表指示值在10s內(nèi)的變動次數(shù)少于8次，說明氧傳感器不正常。氧傳感器與空燃比傳感器共61頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁!人為地形成濃混合氣，電壓表指針讀數(shù)應(yīng)上升。如果氧傳感器的反饋電壓無上述變化，表明氧傳感器已損壞。需要說明的是，電子節(jié)氣門的發(fā)動機不可采用此方法。氧傳感器與空燃比傳感器共61頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁!③讓發(fā)動機以2

500r/min的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，同時檢查氧傳感器的信號波形。正常的氧傳感器信號的波形如圖2.63所示。

如果信號波形不規(guī)則［見圖2.64（a）］或信號電壓始終過高［見圖2.64（b）］或過低，則為氧傳感器或反饋控制系統(tǒng)有故障。氧傳感器與空燃比傳感器共61頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁!圖2.64不正常的氧傳感器信號波形氧傳感器與空燃比傳感器共61頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第25頁!圖2.65改變混合氣濃度時氧傳感器信號波形的變化氧傳感器與空燃比傳感器共61頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第26頁!（2）單元件空燃比傳感器控制電路的檢測。①檢查加熱器電路加熱器電路有兩條線，一條電源線，另一條控制線。打開點火開關(guān)后，電源線上的電壓，應(yīng)為12V。

氧傳感器與空燃比傳感器共61頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第27頁!②檢查傳感器信號電路可用萬用表的電壓擋測量兩根信號線，在發(fā)動機正常運轉(zhuǎn)中，一條信號線的電壓值應(yīng)該是3.0V，另一條信號線的電壓值應(yīng)該是3.3V。如果電壓值不正確，可能是線路開路或短路或者是ECM故障。氧傳感器與空燃比傳感器共61頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第28頁!單元件空燃比傳感器的功能也可以用萬用表檢測，其方法如下。①運轉(zhuǎn)發(fā)動機使之達到正常工作溫度。②在傳感器線束插頭連接良好的狀態(tài)下，用萬用表測量兩條信號線間的電壓差。在發(fā)動機正常運轉(zhuǎn)時兩信號線的電壓差應(yīng)為0.3V。氧傳感器與空燃比傳感器共61頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第29頁!3)雙元件空燃比傳感器的檢測雙元件空燃比傳感器的工作性能可以采用解碼器和廢氣分析儀相配合的方法來檢測。其方法如下。①將解碼器與發(fā)動機ECU連接。②運轉(zhuǎn)發(fā)動機至正常工作溫度，在讀取解碼器上顯示的空燃比信號參數(shù)的同時，用廢氣分析儀檢測發(fā)動機的排氣。氧傳感器與空燃比傳感器共61頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第30頁!雙元件空燃比傳感器也可以用萬用表和示波器來檢測，其方法如下。①檢測加熱器電路?？砂凑张c單元件空燃比傳感器相同的方法，檢測其加熱器電路。氧傳感器與空燃比傳感器共61頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第31頁!④分別檢查泵氧元件和電池元件信號。用一個雙通道示波器，將示波器的地線與傳感器的參考接地端連接，將一個通道連接電池元件的電壓差信號線，另一個通道連接泵氧單元的輸入泵電流線。電池單元的信號電壓應(yīng)該一直保持在0.45V。氧傳感器與空燃比傳感器共61頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第32頁!氧傳感器通常和安裝在排氣管中段的三元催化反應(yīng)器一同使用，以保證混合氣的空燃比處于接近理論空燃比的一個窄小范圍內(nèi)，從而使三元催化反應(yīng)器能充分發(fā)揮其凈化作用。氧傳感器與空燃比傳感器共61頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第33頁!氧化鋯氧傳感器內(nèi)有一個由氧化鋯陶瓷體制成的一端封閉不透氣的管狀體（簡稱鋯管，見圖2.57）。鋯管的內(nèi)外表面各自覆蓋著一層透氣的多孔性薄鉑層，作為電極。鋯管內(nèi)表面電極與空氣相通，外表面則與廢氣接觸。氧化鋯型氧傳感器氧傳感器與空燃比傳感器共61頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第34頁!鋯管外部套有一個帶長縫槽的耐熱金屬套管，對鋯管起保護作用。在外電極表面還有一層多孔陶瓷涂層，這樣既可以防止廢氣燒蝕電極，又可保證廢氣滲進保護層，和電極接觸。氧傳感器與空燃比傳感器共61頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第35頁!當混合氣的實際空燃比小于理論空燃比，即發(fā)動機以較濃的混合氣運轉(zhuǎn)時，排氣中缺氧，鋯管中氧離子移動較快，并產(chǎn)生0.6～0.9V的電壓；當混合氣的實際空燃比大于理論空燃比，即發(fā)動機以較稀的混合氣運轉(zhuǎn)時，廢氣中有一定的氧分子，使鋯管中氧離子的移動能力減弱，只產(chǎn)生0.1～0.3V的電壓。氧傳感器與空燃比傳感器共61頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第36頁!圖2.58氧傳感器工作原理圖氧傳感器與空燃比傳感器共61頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第37頁!ECM根據(jù)氧傳感器傳來的信號，及時對混合氣的濃度進行修正，使之盡可能接近14.7∶1的理論空燃比。因此氧傳感器是ECM控制可燃混合氣濃度的重要傳感器。氧傳感器與空燃比傳感器共61頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第38頁!圖2.59氧傳感器的控制電路1—加熱器2—氧傳感器氧傳感器與空燃比傳感器共61頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第39頁!假設(shè)計算機供給氧傳感器5V的參考電壓，當混合比濃時電阻低所得到電壓較高(將近5V)，若混合比較稀時電阻高所得到的電壓較低(將近0V)，因此由電阻的變化即可得知當時混合比的狀況，不過近來的車型為了使氧化鈦型氧傳感器有著與氧化鋯型相同的變化，即將參考電壓改成1V，所以其電壓即成了0~1V的范圍內(nèi)。另外由于高溫下電阻容易產(chǎn)生變化，因此氧化鈦型氧傳感器會設(shè)一溫度補償電路，以反應(yīng)溫度高低所產(chǎn)生誤差。氧傳感器與空燃比傳感器共61頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第40頁!1、氧化鈦式氧傳感器2、1V電壓端子3、ECU4、輸出電壓端子氧傳感器與空燃比傳感器共61頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第41頁!2、空燃比傳感器的結(jié)構(gòu)與工作原理空燃比傳感器又叫寬帶氧傳感器（或?qū)挿秶鮽鞲衅?、線性氧傳感器、稀混合比氧傳感器等）。氧傳感器與空燃比傳感器共61頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第42頁!1）單元件空燃比傳感器單元件空燃比傳感器的氧化鋯元件采用平面型結(jié)構(gòu)，兩側(cè)有鉑電極，其中正極通過空氣腔與大氣相通，負極與排氣之間有一多孔性的擴散障礙層和多孔氧化鋁層，排氣管中的氧分子可以通過多孔性氧化鋁層和擴散障礙層到達陰極表面。氧傳感器與空燃比傳感器共61頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第43頁!ECM內(nèi)的平衡監(jiān)控電路控制泵電流的大小，通過改變兩極之間的電壓差，使泵電流達到飽和狀態(tài)。達到飽和狀態(tài)時的泵電流的大小取決于氧向擴散腔的擴散速率，并與排氣中的氧分子濃度成正比，或與混合氣的空燃比數(shù)值成反比。氧傳感器與空燃比傳感器共61頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第44頁!單元件空燃比傳感器和氧傳感器一樣，有4根接線［見圖2.61（a）］，其中2根為氧化鋯的2個電極，之間的電壓差約為0.4V；另外2根為加熱器的接線。氧傳感器與空燃比傳感器共61頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第45頁!圖2.61單元件空燃比傳感器的控制電路氧傳感器與空燃比傳感器共61頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第46頁!ECM監(jiān)測電池單元B的電壓差信號端的電壓值，并控制施加于泵氧單元A上的電壓，以改變其泵電流，造成氧離子的移動，以改變擴散腔內(nèi)的氧分子濃度，使電池單元B的電壓差信號值維持在0.45V。氧傳感器與空燃比傳感器共61頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第47頁!ECM根據(jù)此時泵氧電流（即輸入泵電流）的大小和方向計算出相應(yīng)的混合氣濃度。雙元件空燃比傳感器有5根接線端子，其中2根是加熱器的接線，1根是泵氧單元和電池單元共用的參考接地線，1根為電池單元的信號線，另1根是泵氧單元泵電流的輸入線。氧傳感器與空燃比傳感器共61頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第48頁!3、氧傳感器和空燃比傳感器的檢測1）氧傳感器的檢測氧傳感器的檢測內(nèi)容和方法如下。（1）測量氧傳感器加熱器電阻。拔下氧傳感器線束插頭，測量氧傳感器接線端中加熱器接柱與搭鐵接柱之間的電阻，其阻值應(yīng)為4～40。如不符合標準，應(yīng)更換氧傳感器。氧傳感器與空燃比傳感器共61頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第49頁!③讓發(fā)動機以2

500r/min的轉(zhuǎn)速保持運轉(zhuǎn)，同時檢查電壓表的指示值能否在0～1V來回變動，記下10s內(nèi)電壓變動的次數(shù)。在正常情況下，隨著反饋控制的進行，氧傳感器的反饋電壓將在0.45V附近不斷變化，10s內(nèi)反饋電壓的變化次數(shù)應(yīng)不少于8次。氧傳感器與空燃比傳感器共61頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第50頁!⑤檢查氧傳感器有無損壞。拔下氧傳感器的線束插頭，將電壓表的正極測筆直接與氧傳感器反饋電壓輸出端連接，人為地形成稀混合氣，電壓表指針讀數(shù)應(yīng)下降。氧傳感器與空燃比傳感器共61頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第51頁!氧傳感器的信號電壓也可以用示波器檢測，其方法如下。①將發(fā)動機熱車至正常工作溫度。②將示波器測頭和氧傳感器的信號輸出導(dǎo)線連接。氧傳感器與空燃比傳感器共61頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第52頁!圖2.63正常的氧傳感器信號波形氧傳感器與空燃比傳感器共61頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第53頁!④為區(qū)別氧傳感器和反饋控制系統(tǒng)的故障，可以人為地加濃或形成稀混合氣，同時觀察氧傳感器信號波形的變化。如果在混合氣從濃變稀或從稀變濃時，氧傳感器的信號波形能隨之變化（見圖2.65），則說明氧傳感器性能正常。反之，若混合氣濃度變化時氧傳感器信號的波形沒有變化，則說明氧傳感器有故障。氧傳感器與空燃比傳感器共61頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第54頁!2）單元件空燃比傳感器的檢測（1）單元件空燃比傳感器加熱器的檢測。①關(guān)閉點火開關(guān)，拔下空燃比傳感器的線束插頭。②參照維修手冊和電路圖的指示，用數(shù)字萬用表從傳感器插頭上檢測空燃比傳感器加熱器的電阻，其阻值標準為1.8～3.4（豐田車型標準），如不相符，應(yīng)更換傳感器。氧傳感器與空燃比傳感器共61頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第55頁!在發(fā)動機運轉(zhuǎn)中，控制線上的電壓應(yīng)低于12V；用電