空燃比反饋控制系統(tǒng)(O2S)ppt課件

1、5.1 空燃比反饋控制系統(tǒng)（O2S）,1,教學(xué)內(nèi)容：,1、空燃比反饋控制系統(tǒng)工作原理 2、氧傳感器故障診斷與檢修,2,5.1.1 空燃比反饋控制系統(tǒng)工作原理,一、空燃比反饋控制系統(tǒng)概述 1、使用空燃比反饋控制的必要性 只有當(dāng)可燃混合氣濃度在理論空燃比14.7附近時(shí)，三元催化轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換效率才最好。 為了有效地利用三元催化轉(zhuǎn)換器，充分凈化廢氣，就要提高空燃比的控制精度，使其維持在理論空燃比14.7為中心的非常狹窄的范圍內(nèi)，必須使用氧傳感器閉環(huán)控制系統(tǒng)。,3,為了獲得三元催化轉(zhuǎn)換器所要求的空燃比，必須十分精確地控制噴油量。 在有些特殊的情況下，僅憑空氣流量計(jì)測得進(jìn)氣量信號(hào)達(dá)不到很高的控制精度，會(huì)造

2、成可燃混合氣燃燒后排出的CO、HC、NOX在排氣管中的混合比例不對，使得三元催化轉(zhuǎn)換器效率下降，排放污染增多。,注意點(diǎn),4,2、如下情況無法采用空燃比反饋控制,（1）噴油器漏油造成混合氣過濃。 （2）噴油器堵塞造成混合氣過稀。 （3）點(diǎn)火系統(tǒng)缺火或火花塞能量不足造成混合氣（HC和新鮮空氣）直接進(jìn)入三元催化器燃燒，使得發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、排放性下降。 （4）氣門正時(shí)不對，造成混合氣直接進(jìn)入三元催化器燃燒。 （5）空氣流量計(jì)后漏氣造成NO2過多。 （6）空氣流量計(jì)故障造成進(jìn)氣量計(jì)量不準(zhǔn)。 （7）進(jìn)氣溫度傳感器或水溫傳感器故障。 （8）燃油壓力調(diào)節(jié)器失效。,5,通過安裝在排氣管上的氧傳感器送來的反

3、饋信號(hào)，對理論空燃比進(jìn)行反饋控制。,注意點(diǎn),6,3、氧傳感器對噴油量的控制與修正,（1）前氧傳感器對空燃比進(jìn)行反饋控制。 （2）后氧傳感器用于檢測三元催化轉(zhuǎn)換器的催化效率。,7,大眾車系發(fā)動(dòng)機(jī)噴油量的確定和修正,8,控制過程：,根據(jù)氧傳感器的輸出特性，氧傳感器輸出電壓信號(hào)在理論空燃比14.7處發(fā)生躍變。ECU利用空燃比反饋信號(hào)，將氧傳感器信號(hào)電壓與基準(zhǔn)電壓0.45V進(jìn)行比較，判定混合氣的濃稀程度進(jìn)行控制。 比理論混合氣濃，縮短噴油時(shí)間；比理論混合氣稀，延長噴油時(shí)間。,9,4、空燃比反饋控制的實(shí)施條件,采用氧傳感器進(jìn)行反饋控制（閉環(huán)控制）時(shí)，原則上供給的混合氣在理論空燃比附近。,10,停止反饋控

4、制的情況：,（1）發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)。 （2）起動(dòng)后燃油增量修正（加濃）時(shí)。 （3）冷卻液溫度是燃油增量修正時(shí)。 （4）節(jié)氣門全開（大負(fù)荷、高轉(zhuǎn)速）時(shí)。 （5）加、減速燃油量修正時(shí)。 （6）燃油中斷停供時(shí)。 （7）從氧傳感器送來的空燃比過稀信號(hào)持續(xù)時(shí)間大于規(guī)定值（如10s以上）時(shí)。 （8）從氧傳感器送來的空燃比過濃信號(hào)持續(xù)時(shí)間大于規(guī)定值（如4s以上）時(shí)。 （9）氧傳感器的溫度在300以下。,11,5、學(xué)習(xí)空燃比控制,（1）學(xué)習(xí)空燃比控制的目的 在發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行過程中，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的變化，不斷修正調(diào)節(jié)空燃比，微調(diào)噴油量，進(jìn)一步提高空燃比的控制精度。,12,（2）學(xué)習(xí)空燃比控制修正范圍,一般閉環(huán)控制空

5、燃比修正系數(shù)為0.80-1.20或1.25-1.75，在故障診斷儀里顯示為20%或25%。如果修正值超出修正范圍時(shí)，不再修正調(diào)節(jié)。,13,（3）學(xué)習(xí)空燃比控制過程,14,二、氧傳感器概述,1、氧傳感器的功用 氧傳感器（傳感器） Oxygen Sensor (O2S) 通過在排氣系統(tǒng)中安裝氧傳感器，檢測排氣氣流中氧的濃度，修正噴油量，將發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際空燃比精確地控制在理論空燃比附近，從而提高三元催化轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換效率，有效地降低廢氣中有害氣體的含量。,15,在使用三元催化轉(zhuǎn)換器的汽車上，氧傳感器是必備的。,注意點(diǎn),16,2、氧傳感器的安裝部位,安裝在排氣歧管后，消聲器的前面。 （1）在消聲器前安裝一

6、個(gè)氧傳感器。 （2）在三元催化轉(zhuǎn)換器前安裝一個(gè)氧傳感器。 （3）在三元催化轉(zhuǎn)換器前、后各安裝一個(gè)氧傳感器。,17,在消聲器前安裝一個(gè)氧傳感器,18,在三元催化轉(zhuǎn)換器前安裝一個(gè)氧傳感器,19,在三元催化轉(zhuǎn)換器前、后各安裝一個(gè)氧傳感器,20,3、各種車型氧傳感器,21,AFE發(fā)動(dòng)機(jī)氧傳感器,22,AJR發(fā)動(dòng)機(jī)氧傳感器,23,桑塔納3000型氧傳感器 06B 906 262,24,JETTA氧傳感器,25,帕薩特1.8T氧傳感器 06B 906 265 D,26,奧迪氧傳感器 06C 906 265 H,27,寶來六線式氧傳感器,28,4、氧傳感器的類型,29,（1）根據(jù)氧傳感器檢測混合氣濃度的范圍

7、分：,30,1）窄帶型氧傳感器,只能檢測廢氣的濃、稀兩種狀態(tài)，不能確定空燃比偏離理論混合氣的程度。 目前，汽車上大多數(shù)使用窄帶型氧傳感器。 窄帶型氧傳感器又分為氧化鋯式和氧化鈦式兩種氧傳感器。,31,2）寬帶型氧傳感器,既能檢測廢氣的濃、稀兩種狀態(tài)，又能確定空燃比偏離理論混合氣的程度。 檢測空燃比范圍可達(dá)到10.0-60.0。 寬帶型氧傳感器從2002年開始在中、高檔汽車上廣泛采用。,32,（2）根據(jù)氧傳感器內(nèi)部敏感元件的不同分：,氧化鈦式應(yīng)用較多。 豐田凌志、上海別克為氧化鋯式，上海桑塔納、一汽捷達(dá)為氧化鈦式。,33,二氧化鋯（ZrO2）、二氧化鈦（TiO2）等高溫電子陶瓷，對于氧氣濃度差顯

8、示出優(yōu)良的敏感特性。,注意點(diǎn),34,（3）根據(jù)氧傳感器本身是否加熱分：,氧化鈦式氧傳感器一般都為加熱型。,35,（4）根據(jù)安裝數(shù)量分：,采用三元催化轉(zhuǎn)換器的汽車上，一般在三元催化轉(zhuǎn)換器前、后各安裝一個(gè)氧傳感器。,36,三、氧傳感器的組成及工作原理（窄帶型）,37,（一）氧化鋯式氧傳感器（ZrO2）,38,1、二氧化鋯（ZrO2）的功用,ZrO2陶瓷對氧離子濃度特別敏感，在內(nèi)外有氧離子濃度差時(shí)，氧離子由高濃度向低濃度擴(kuò)散時(shí)形成電池。,39,2、氧化鋯式氧傳感器的結(jié)構(gòu),主要由鋯管、電極、保護(hù)管等組成。,40,3、氧化鋯式氧傳感器的工作原理,41,氧化鋯式氧傳感器工作原理圖,42,工作原理：,發(fā)動(dòng)機(jī)

9、的排氣氣流從鋯管表面的陶瓷層滲入，與負(fù)極接觸，內(nèi)部的正極與大氣接觸。溫度較高時(shí)，O2發(fā)生電離形成氧離子。若陶瓷層內(nèi)（大氣）、外（廢氣）側(cè)氧離子存在濃度差時(shí)，使得陶瓷體內(nèi)側(cè)（正極）的氧離子向外側(cè)（負(fù)極）擴(kuò)散，鋯管元件形成了一個(gè)微電池，擴(kuò)散的結(jié)果造成鋯管正、負(fù)極間產(chǎn)生電勢差。 濃度差越大，電勢差越大。,43,鋯管外部的電極鉑膜起催化作用，使排氣氣流中的低濃度02和有害氣體CO發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成CO2。這樣既可降低排氣流中CO的濃度，又可以增大鋯管內(nèi)外之間的O2濃度差，從而提高氧傳感器的輸出信號(hào)電壓。,注意點(diǎn),44,工作過程：,（1）當(dāng)混合氣較濃時(shí) 排氣流中02含量低，CO含量高，02幾乎全部參加反

10、應(yīng)，使得鋯管外表面附近的氧離子濃度幾乎為零，鋯管內(nèi)外氧濃度差很大，鋯管正、負(fù)極之間的電勢差較大，可達(dá)0.1-1.0V。 （1）當(dāng)混合氣較稀時(shí) 排氣流中02含量高，CO含量低， CO幾乎全部參加反應(yīng)，使得鋯管外表面附近的氧離子濃度較大，鋯管內(nèi)外氧濃度差很小，鋯管正、負(fù)極之間的電勢差較小，約為0.1V。,45,46,4、氧化鋯式氧傳感器的輸出特性,47,輸出特性分析：,氧化鋯式氧傳感器的輸出電壓在理論空燃比14.7附近發(fā)生突變，當(dāng)混合氣的空燃比稍高于14.7時(shí)，輸出電壓接近于0V；當(dāng)混合氣的空燃比稍低于14.7時(shí)，輸出電壓接近于1V。 在發(fā)動(dòng)機(jī)混合氣閉環(huán)控制的過程中，氧傳感器相當(dāng)于一個(gè)濃稀開關(guān)，根

11、據(jù)空燃比變化向電腦輸送脈沖寬度變化的電壓信號(hào)（每10秒8次以上）。,48,氧化鋯式氧傳感器信號(hào)特征,49,（1）由于氧傳感器信號(hào)只在空燃比14.7附近發(fā)生突變，其他空燃比范圍信號(hào)差別不大，所以只能利用氧傳感器在0.45V上下的兩態(tài)信號(hào)判斷可燃混合氣稀濃，而不能具體知道空燃比的大小。 （2）在發(fā)動(dòng)機(jī)混合氣閉環(huán)控制的過程中，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU根據(jù)氧傳感器輸出的電壓信號(hào)不斷地修正噴油量，使可燃混合氣的空燃比盡可能地保持在理論空燃比14.7附近。,注意點(diǎn),50,5、氧化鋯式氧傳感器的輸出信號(hào)電壓與工作溫度的關(guān)系,（1）當(dāng)二氧化鋯的溫度在300-800之間時(shí)，氧傳感器最為敏感，輸出信號(hào)電壓較強(qiáng)。 （2）當(dāng)二氧

12、化鋯的溫度低于300時(shí)，氧傳感器無輸出信號(hào)電壓。 （3）當(dāng)二氧化鋯的溫度在300時(shí)，氧傳感器輸出信號(hào)電壓最高。,51,氧化鋯式氧傳感器工作特性曲線（濃度、溫度）,52,現(xiàn)在多數(shù)氧化鋯式氧傳感器的內(nèi)部帶加熱元件，可在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后的20-30s內(nèi)迅速將氧傳感器加熱至工作溫度，并保持在300左右。,注意點(diǎn),53,加熱氧化鋯式氧傳感器的結(jié)構(gòu),54,帶加熱器窄帶型氧化鋯式氧傳感器和輸出信號(hào),55,帶加熱器的氧傳感器電路,1-主繼電器 2-氧傳感器 3-ECU,56,大眾汽車窄帶型二氧化鋯式氧傳感器電路圖,57,（二）氧化鈦式氧傳感器（TiO2）,58,1、二氧化鈦（TiO2 ）的功用,正常情況下，二氧化

13、鈦的阻值穩(wěn)定不變，當(dāng)它的表面缺氧時(shí)，其電阻值會(huì)大大降低。 氧化鈦式氧傳感器利用二氧化鈦材料的電阻隨排氣中氧離子的濃度的變化而變化的特性制成，氧化鈦式氧傳感器的信號(hào)源相當(dāng)于一個(gè)可變電阻，故又稱為電阻型氧傳感器。,59,2、氧化鈦式氧傳感器的結(jié)構(gòu),60,3、氧化鈦式氧傳感器的工作原理,當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)排出廢氣中的氧含量較高時(shí)，二氧化鈦的電阻值增大；發(fā)動(dòng)機(jī)排出廢氣中的氧含量較低時(shí)，二氧化鈦的電阻值減小。 利用適當(dāng)?shù)碾娐穼﹄娮柚底兞窟M(jìn)行處理，即可轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)輸送給ECU，用來確定實(shí)際空燃比。 在實(shí)際的反饋控制過程中，二氧化鈦式氧傳感器與ECU連接的端子上的電壓在0.1-0.9V之間不斷變化。,61,氧化鈦式

14、氧傳感器工作原理圖,62,氧化鈦式氧傳感器的輸出特性曲線,63,4、氧化鈦式氧傳感器的電路圖,64,四、寬帶型氧傳感器,1、窄帶型氧傳感器的缺陷 窄帶型氧傳感器發(fā)出的是混合氣稀或濃的交替躍變信號(hào)，不能直接確定混合氣稀、濃偏離程度，偏離程度由多次修正才能在電腦中得出。,65,2、寬帶型氧傳感器,既能檢測廢氣的濃、稀兩種狀態(tài)，又能確定空燃比偏離理論混合氣的程度。 檢測空燃比范圍可達(dá)到10.0-60.0。,66,67,5.5.2 氧傳感器故障診斷與檢修,一、氧傳感器的故障診斷 1、氧傳感器常見的故障現(xiàn)象 （1）氧傳感器老化 （2）氧傳感器鉛中毒 （3）氧傳感器硅中毒 （4）氧傳感器磷中毒 （5）氧傳

15、感器陶瓷碎裂 （6）加熱器電阻絲燒斷 （7）氧傳感器線路問題,68,2、根據(jù)氧傳感器外觀判斷故障,（1）呈淺灰色氧傳感器工作正常。 （2）呈棕色氧傳感器鉛中毒。 （3）呈白色氧傳感器硅中毒。 （4）呈黑色積炭嚴(yán)重。,69,二、分析由其它原因引起氧傳感器信號(hào)電壓不正常的故障,70,三、氧傳感器的檢修（AJR發(fā)動(dòng)機(jī)）,AJR發(fā)動(dòng)機(jī)氧傳感器電路圖,71,1、數(shù)據(jù)流分析,電壓不斷地從0.1-1.0V范圍內(nèi)跳動(dòng)：調(diào)節(jié)正常； 電壓為0.1-0.3V：殘余氧較多，混合氣太?。?電壓為0.7-1.0V：殘余氧較多少，混合氣太濃； 電壓為0.45-0.5V：氧傳感器不工作。 注意點(diǎn)：當(dāng)踩下加速踏板供給濃混合氣時(shí)，電壓在0.7-1.0V之間波動(dòng)；當(dāng)拔下進(jìn)氣管上的真空軟管，供給稀混合氣時(shí)，電壓在0.1-0.3V之間波動(dòng)。,72,2、檢測加熱元件的電阻,拔下氧傳感器的插頭，用汽車萬用表連接傳感器插座端子1和2，常溫下阻值約為1-5，溫度上升很少時(shí)，阻值會(huì)上升很大。若阻值為無窮大，說明加熱元件斷路，應(yīng)更換