电控发动机排放系统检测与维修

排放系统的检测与维修

任务一氧传感器检修

任务目标

1.氧传感器检测

2.氧传感器维修

学习目标

1.了解汽车氧传感器检测

2.掌握发动机氧传感器维修

氧传感器的作用是通过监测排气中氧离子的含量来获得混合气的空燃比信号。如果废气中的氧含量高，说明混合气偏稀，氧传感器将这·信息输人发动机电控单(ECU),ECU指令喷油器增加喷油量;如果废气中的氧含量低，说明混合气偏浓，ECU指令喷油器减少喷油量，从而实现空燃比反馈控制(也称闭环控制)，帮助ECU把过量空气系数(ʵ)控制在0.98一1.02的范围内(空燃比A/F约为14.7 )，使发动机得到最佳浓度的混合气，从而达到降低有害气体排放量和提高燃油经济性的目的。尾气排放系统主要由前排氧传感器、后氧传感器、三元催化器等组成。

尾气排放系统组成

氧传感器的分类

最传统的划分方式是根据材料划分，可分为氧化钦式和氧化错式两种。氧化钛式氧传感器是利用二氧化钦材料的电阻值随排气中氧含量的变化而变化的特性制成的，故又称电阻型氧传感器。氧化锆式氧传感器的基本元件是氧化错陶瓷管(固体电解质)，也称锆管。

按照氧传感一器后面线的数量划分，可以分为2线、3线、4线、5线、6线等。

按照氧传感器信号特性划分，可以分为窄域(跃变式)、宽域(宽频带式)。窄域氧传感器只能检测空燃比是浓了还是稀了，或者说喷油是多了还是少了但是并不知道具体浓多少、稀多少，电喷系统通过这个信号使喷油量在浓稀之间来回跳动来制空燃比在14.7附近，一般用这个就够了。随着排放监控越来越严格，宽域传感器随之出现了，宽域氧传感器可以知道具体的空燃比，喷人气缸的油浓了多少、稀了多少，空气和燃料的具体比值。下面就是两种信号的对比。

按照氧传感是否存在加热，可以分为加热式和非加热式。传统氧传感器是不带加热的，目前使用的全部为带加热的,否则刚刚起动一段时间，氧传感器不能快速达到正常工作条件，是不符合国家规定的。

前氧传感器后氧传感器

进排气氧传感器安装位置

氧传感器的组成及工作原理

1.氧化锆式氧传感器

氧化锆式氧传感器

氧化锆式氧传感器，主要由氧化锆式元件、钢制保护套、铂电极和加热棒等组成。氧传感器是根据固态电解质的氧浓度差原电池原理制成的。发动机工作时，陶瓷锆管的表面与外界大气相通，外表面被尾气管中排放的废气包围两边氧含量浓度有差异这样在温度较高时，锆管内、外表面存在氧浓度差，氧被电离，内表面带负电荷的氧离子从大气一侧向尾气一侧扩散，结果锆管形成一个原电池，在锆管铂极间产生电压。氧化锆为固态电解质的一种，它有一种特性就是在高温时氧离子易于移动。此型氧传感器将氧化锆烧结成管状，并于内层与外层涂上白金（pt），这就是氧化触媒的作用，当氧离子移动时即会产生电动势，而电动势的大小是依氧化锆两侧的白金所接触到的氧而定的，最外层则覆盖一层保护壳。内层白金面与大气接触，所以氧气浓度高，外层白金面与排气接触，氧气浓度低。当混合比较高时，排放的废气所含的氧相对地减少，因此氧化锆两侧的白金所接触到的氧气高低落差大，产生的电动势也相对高(将近1V )；;当混合比较低时，燃烧完所剩余的氧气较多，氧化锆两侧的白金层的氧气落差小，因此所产生的电动势低(将近OV)。

引擎控制计算机由此电压信号即可侦测到当时混合比的情况。然而氧传感器须在高温才能发挥正常作用（400~900℃），因此当引擎刚开始发动时，氧传感器尚未开始作用，需

等到其工作温度才开始有电动势的产生，所以之后的氧传感器皆改良成加热型，如图6-3所示，也就是利用陶瓷加热器来使得传感器能迅速达到正常的工作状态，因此目前的车型几乎可以在引擎发动30s后，汽车氧传感器即可供给计算机正确的信号，有些车型甚至可以达到更短的时间。

2.氧化钛式氧传感器

氧化钛式氧传感器

氧化钛式氧传感器主要是由氧化钛元件、钢制壳体、加热元件和电极引线等组成，如图6-4所示。它属于N型半导体材料，其阻值大小取决于材料温度以及周围环境氧离子的浓度，因此可以用来检测排气中的氧离子浓度。而氧化钛式氧传感器的主要区别在于，氧化锆式氧传感器是将废气中的氧分子含量的变化转换成电压的变化，而氧化钛式氧传感器则是将废气中的氧分子含量的变化转化成传感器电阻的变化。

3.宽量程氧传感器

宽量传感器

宽量程氧传感器。它安装在三元催化转换器前，能在较宽的空燃比范围内检测尾气中的氧浓度，宽量程氧传感器主要由单元泵、能斯托单元、传感器加热器、外界空气通道、测量室和放氧通道等组成。

宽域氧传感(UniversaI Exhaust Gas Oxygen Seas，简称UEGO)能够提供准确空燃比反馈信号给ECU，从而使ECU精确地控制喷油时间，使气缸内混合气浓度始终保持理论空燃比值。宽域氧传感器的使用提高了ECU的控制精度，最大限度地发挥了三元催化器的作用，更加有效地降低了有害气体的排放。宽域氧传感及其控制器的研究与开发，与当今汽车发

展中的安全、环保、节能三大主题相吻介，只有一定的现实和长远意义。

氧传感器一般采用闭环控制，但是在发动机起动、怠速、加速、全负荷等工况下，发动机将不再以理论空燃比工作，而是采用开环控制方法控制。另外当氧传感器没有达到其工作温度或出现故障时，也同样采用了开环控制方法控制。

开环、闭环的控制示意图

开环控制系统:不将控制的结果反馈回来，影响当前控制的系统。

闭环控制系统:可以将控制的结果反馈回来，与希望值比较，并根据它们的误差调整控制作用的系统。

前氧传感器和后氧传感器的作用

前氧传感器的作用就是在闭环控制的时候，向发动机电脑反馈排放废气中的氧含量，发动机电脑根据此信号修正喷油量。后氧传感器安装在三元催化转换器的后方，后氧传感器将三元催化转换器后方的氧含量反馈给发动机电脑，发动机电脑将两个氧传感器的信号进行对比，正常情况下前氧传感器的信号高于后氧传感器，如果两个氧传感器的信号相同，证明三元催化转换器失效。如图A为前氧传感器，B为后氧传感器。

(a)标准波形(b)实测正确波形

前、后氧传感器波形区别图

氧传感器的检查

氧传感器的检查与维护主要检查各连接器是否松动，线路是否有老化，有无断路、短路情况，氧传感器元件是否损坏等，按照检测思路具体检查过程如下。

1）查看电路图。