氧传感器的构造、工作原理与检修

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1、氧传感器的构造、工作原理与检修课程大纲空燃比对汽车发动机性能与排放的影响电控发动机的开闭环控制现代汽车氧传感器的分类氧传感器常见故障诊断与排除空燃比对汽车发动机性能与排放的影响什么是空燃比呢?汽车发动机的空燃比是怎样监测到的呢？可燃混合气中空气质量与燃油质量之比称为空燃比，用A/F表示。(A：Air-空气，F：Fuel-燃料)。空燃比是发动机运转时的一个重要参数，它对尾气排放、发动机的动力性和经济性都有很大的影响。汽车发动机一般都是通过监控排放尾气中氧含量的方法监控空燃比的。若λ等于1.0，则为理论空燃比若“λ”小于1.0，则空燃比较浓（如0.90=10%偏浓）若“λ”大于1.

2、0，则空燃比较稀（如1.10=10%偏稀）在发动机控制系统中，“λ”是一个非常便于使用的数值λ=实际空燃比理论空燃比（14.7）希腊字母表中排序第十一位的字母，英语名称为Lambdaλ空燃比对汽车发动机性能与排放的影响过量空气系数空燃比对汽车发动机性能与排放的影响汽车发动机是不是始终在一种空燃比下工作呢？汽车发动机的空燃比分成三类理论空燃比完全燃烧1KG汽油需要与14.7KG的空气混合，故将14.7:1称为理论空燃比。在该空燃比范围内燃烧动力输出、油耗、排放污染均达到一个比较理想的水平经济空燃比空燃比＞14.7，在该空燃比范围内燃烧完全但是速度慢，热量损失大，故动力输出较差，但

3、是油耗污染比较低。功率空燃比空燃比＜14.7，在该空燃比范围内燃烧速度快，热量损失小，故动力输出较好，但是燃烧不完全，油耗和污染均比较高空燃比对汽车发动机性能与排放的影响相关知识着火极限值并非在任何空燃比下混合气都能够点燃，比如普通汽油发动机一般在空燃比＜9或空燃比＞22时均不能点燃，该值即称为着火极限值。但是现代发动机技术利用提高压缩比、点火能量；提高喷射压力等方法可以实现稀燃（比如有些发动机可以实现空燃比最高为30）。理论空燃比和经济空燃比的关系如果动力输出允许长期在经济空燃比下燃烧不是会更省油和更低排放吗？答案是不行，因为现代汽车的三元催化器必须长时间工作在理论空燃比范围

4、内才可以保证其使用寿命。电控发动机的开闭环控制开环控制发动机工作中控制单元不再监控氧传感器的数据修正空燃比闭环控制发动机工作中控制单元根据氧传感器的数据修正空燃比，使其始终工作在14.7开闭环转换的条件发动机在工作中出现下列三种情况之一则退出闭环控制发动机未达到工作温度三元催化器未达到工作温度或者氧传感器本身未达到工作温度发动机处于急加速或者大负荷工况A/F传感器安装于三元催化器前，信号用于发动机闭环控制，现代发动机大部分采用宽域式（5线或6线）。氧传感器安装于三元催化器后，信号用于监控三元催化器的工作情况，现代发动机采用窄域式（少于5条线）现代汽车氧传感器的分类宽域氧传感器现

5、代汽车氧传感器的分类图中所示为二氧化锆式有两组二氧化锆元件（见图中红色圆圈）测量室与空气室之间的二氧化锆元件根据两侧的氧浓度差产生信号电压。控制单元保证传感器在工作中电压保持在0.45V左右。单元泵为二氧化锆元件的反向应用，即在泵单元两侧加电压时会使氧离子产生移动，可以通过改变电流方向改变氧离子的运动方向。混合气浓时，尾气中含氧量低，测量室中氧离子向外大量扩散导致信号电压增大，控制单元为单元泵提供一个电流将氧离子泵入测量室补偿，从而保证信号电压保持在0.45V.混合气稀时则情况相反，控制单元改变通过单元泵的电流方向使测量室中多余氧离子被泵出，保持信号电压在0.45V。如此往复工

6、作，电控单元通过监控单元泵的电流方向和大小变化监控空燃比状况进行闭环控制。现代汽车氧传感器的分类窄域氧传感器氧化锆式利用氧化锆元件内外存在氧浓度差即产生氧电离反应，即产生电动势。如果混合气稀则氧浓度差小，产生0～0.45V的电压；如果混合气浓则氧浓度差大，产生0.5～0.9V的电压。控制单元通过采集这一信号判断当前发动机混合气情况，进行闭环控制。氧化钛式利用氧化钛钛元件内外侧存在氧浓度差即产生电阻变化，混合气较浓时氧化钛电阻减小，信号电压降低；混合气较稀时氧化钛电阻增大，信号电压增大（具体电压值随车型不同有变化，本文不一一列出）。控制单元根据这一信号变化判断当前发动机混合气情况

7、，进行闭环控制。电路图现代汽车氧传感器的分类宽域氧传感器电路图窄域氧传感器电路图宽域氧传感器除加热器电阻外无法直接测量，必须通过仪器设备进行相关知识短期燃油修正（也称燃油校正值）数据的读取：该数据必须通过解码器实现读取数据释义：该数据指控制单元在闭环控制时根据空燃比传感器的实时数据对当下喷油脉宽调整的量。一般该数据用“%”表示，正数据表示当前喷油脉宽增加（当前混合气过稀）；负数据表示当前喷油脉宽减少（当前混合气过浓）长期燃油修正（也称燃油记忆值）数据的读取：该数据必须通过解码器实现读取数据的