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1、控发动机氧传感器对排放影响的研究陈吴,赵炜华2007-08-31［字体:大中小］0引言传感器是根据规定的被测量大小，定量提供有用的电输出信号的部件，它能把光、时间、温度、压力及气体等物理化学量转化成电信号。电控单元（ECU）、传感器和执行器的广泛应用使现代汽车走进了电子精确控制时代。氧传感器是电控发动机空燃比控制系统的核心部件，它安装在排气管上，其功能是用来检测排气中的氧含量，以确定实际空燃比比理论空燃比（14.7）浓还是稀，并向ECU反馈和应的电压信号，ECU根据氧传感器反馈的空燃比浓稀信号来控制喷油量的增加或减少（如图1所示）。一般来说，排气中的氧含量越
2、多，空燃比越大,混合气越稀;氧含量越少，空燃比越小,混合气越浓。混合气的浓稀对于废气的排放有较大影响。图1氧传感器闭环控制系统图三元催化转换器通常简称三元催化器，装冇钳、链等金属作为催化剂，使排放物中的NO”、CO、HC等与6发生化学反应，生成中性的2、CO?和也0。氧传感器和二元催化转换器的配合使用是现代汽车排放控制的重要内容（如图2所示）。本文旨在研究氧传感器是否正常工作对排放及三元催化器催化转换效率的影响。图2发动机排放控制系统1实验研究对象及所用设备氧传感器有二氧化错型和二氧化饮型两种，其结构和原理有所不同。实验所使用的氧传感器为二氧化钻型二线无加热
3、器式氧传感器，正常输出信号电压为0〜IV,其输出特性和结构分别如图3、4所示。图3氧传感器输出特性电极弹賛气管导入排气管罩线头支架导线图4氧化错型氧传感器结构与组成实验研究在一台3缸DAEWOOni-TEC发动机上进行,其排量为0.796L,标定功率为37.5kW,6000r/min,最大扭矩为68.6Nm,3800〜4600r/miru所用其它仪器、设备如表1所示。表1试验仪器设备仪器名称a号用途产地与厂家电漏流测功机CW50测■发动机功率.扭矩、转速等指标氛天工业部洛阳南峰机电设备公司五气分析仪AV!4()00型检测发动机废气排放中CO、HC、和入等指标
4、奥地利李斯特公司点火提前角仪4165型检测发动机点火提曲角美国时代公可数字万用表VC9S06熨测艮电压、电阻等卷数深圳胜利公司电控发动机故障模拟试验台FST2A慎拟电喷发动机传悠器、执行器、以及电控系统等控制信号故障K安大学汽车学院2实验方案.数据采集及分析氧传感器是空燃比控制系统的核心部件，它能否正常工作对发动机各方而的性能产久很人的影响。其常见的故障有氧传感器老化、中毒、破裂、内部加热原件损坏、导线断开以及倍号不止确等，其中传感元件老化和铅(Pb)、硅(Si)、磷(P)中毒是氧传感器失效的主要原因。氧传感器的失效，刚开始表现为响应速度变慢，信号幅值变低，
5、在火效的最后阶段，它会产生一个不变化的信号或者根本没有信号输出,这时就会出现故障码，随后发动机检査灯或故障灯就亮了。木实验就是为了研究氧传感器正常工作和出现故障时对汽车尾气排放以及二元催化转换效率的影响。为模拟氧传感器失效的故障，采丿IJ切断氧传感器输入发动机控制电脑的方法，研究发动机性能的变化。选择怠速工况(转速955r/min,节气门开度0%)和中速屮等负荷工况(转速3000r/min,节气门开度30%）为实验研究工况。2.1怠速工况通断对比实验研究对发动机进行暖机（使氧传感器达到其工作温度400°C）,使冷却水温度、机汕温度等各项指标达到正常值。在怠速
6、工况（转速955r/min）,氧传感器正常工作借况下，记录发动机油耗和排放等数据；模拟电喷发动机现实故障，在发动机怠速工况，正常运转时，究然切断氧传感器信号，记录此时的发动机相应数据。同时考察三元催化器的催化转化效果，进行比较，实验采集数据如表2。（注：三元催化器前厉对比是指在使用五气分析仪测量废气排量时，在某一工况F,排气管中的二元催化器前厉位置分别测量一次。“前”指尾气没有经过催化转换时；“后”指尾气经过了催化转换。）»2怠連氯传感器通断试验数据^忖状“喷油脉宽（mjs）A油耗【kg/h）耕放（三元催化器前治对比）CO(%)IIC(xl()-6)NOX
7、(xIO6)rW后后前后原机4.641・0330.580.560.1585132610822断氣传感器4.641.0310.580.490.247673318443可见氧传感器通断前后，发动机油耗、喷油脉宽不变，空燃比略微有波动，这可认为与测量手段有关。由此可见，怠速工况，ECU不以氧传感器的反馈信号为控制空燃比的依据，而是以一个同定的喷油量供给发动机燃烧所用,这一I占I定的空燃比接近理论空燃比，以使发动机的经济性、排放等性能处于瑕佳。CO、IIC、的排放在氧传感器正常工作和断开时差别不大。考察氧传感器通断对三元催化器转化效果的影响，转化效率用公式“（前一后
8、）/后”来计算。对于CO,原机即氧传感器正常工作时，
