空燃比反饋控制系統(tǒng)OS5、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得必要性只有當(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)換器得轉(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,就要提高空燃比得控制精度,使其維持在理論空燃比14、7為中心得非常狹窄得范圍內(nèi),必須使用氧傳感器閉環(huán)控制系統(tǒng)。

為了獲得三元催化轉(zhuǎn)換器所要求得空燃比,必須十分精確地控制噴油量。在有些特殊得情況下,僅憑空氣流量計(jì)測(cè)得進(jìn)氣量信號(hào)達(dá)不到很高得控制精度,會(huì)造成可燃混合氣燃燒后排出得CO、HC、NOX在排氣管中得混合比例不對(duì),使得三元催化轉(zhuǎn)換器效率下降,排放污染增多。注意點(diǎn)2、如下情況無(wú)法采用空燃比反饋控制(1)噴油器漏油造成混合氣過(guò)濃。(2)噴油器堵塞造成混合氣過(guò)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(duì),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(guò)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。

通過(guò)安裝在排氣管上得氧傳感器送來(lái)得反饋信號(hào),對(duì)理論空燃比進(jìn)行反饋控制。注意點(diǎn)3、氧傳感器對(duì)噴油量得控制與修正(1)前氧傳感器對(duì)空燃比進(jìn)行反饋控制。(2)后氧傳感器用于檢測(cè)三元催化轉(zhuǎn)換器得催化效率。大眾車系發(fā)動(dòng)機(jī)噴油量得確定和修正

控制過(guò)程:根據(jù)氧傳感器得輸出特性,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,判定混合氣得濃稀程度進(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(zhǎng)噴油時(shí)間。4、空燃比反饋控制得實(shí)施條件采用氧傳感器進(jìn)行反饋控制(閉環(huán)控制)時(shí),原則上供給得混合氣在理論空燃比附近。停止反饋控制得情況:(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)冷卻液溫度就是燃油增量修正時(shí)。(4)節(jié)氣門全開(kāi)(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(lái)得空燃比過(guò)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(lái)得空燃比過(guò)濃信號(hào)持續(xù)時(shí)間大于規(guī)定值(如4s以上)時(shí)。(9)氧傳感器得溫度在300℃以下。大家有疑問(wèn)的，可以詢問(wèn)和交流可以互相討論下，但要小聲點(diǎn)5、學(xué)習(xí)空燃比控制(1)學(xué)習(xí)空燃比控制得目得在發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中,根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)性能得變化,不斷修正調(diào)節(jié)空燃比,微調(diào)噴油量,進(jìn)一步提高空燃比得控制精度。(2)學(xué)習(xí)空燃比控制修正范圍一般閉環(huán)控制空燃比修正系數(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)。(3)學(xué)習(xí)空燃比控制過(guò)程

二、氧傳感器概述1、氧傳感器得功用氧傳感器(λ傳感器)OxygenSensor

(O2S)通過(guò)在排氣系統(tǒng)中安裝氧傳感器,檢測(cè)排氣氣流中氧得濃度,修正噴油量,將發(fā)動(dòng)機(jī)得實(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)換器得轉(zhuǎn)換效率,有效地降低廢氣中有害氣體得含量。

在使用三元催化轉(zhuǎn)換器得汽車上,氧傳感器就是必備得。注意點(diǎn)2、氧傳感器得安裝部位安裝在排氣歧管后,消聲器得前面。(1)在消聲器前安裝一個(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。在消聲器前安裝一個(gè)氧傳感器

在三元催化轉(zhuǎn)換器前安裝一個(gè)氧傳感器

在三元催化轉(zhuǎn)換器前、后各安裝一個(gè)氧傳感器

3、各種車型氧傳感器

AFE發(fā)動(dòng)機(jī)氧傳感器

AJR發(fā)動(dòng)機(jī)氧傳感器

桑塔納3000型氧傳感器06B906262

JETTA氧傳感器

帕薩特1、8T氧傳感器06B906265D

奧迪氧傳感器06C906265H

寶來(lái)六線式氧傳感器

4、氧傳感器得類型

(1)根據(jù)氧傳感器檢測(cè)混合氣濃度得范圍分:1)窄帶型氧傳感器只能檢測(cè)廢氣得濃、稀兩種狀態(tài),不能確定空燃比偏離理論混合氣得程度。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。2)寬帶型氧傳感器既能檢測(cè)廢氣得濃、稀兩種狀態(tài),又能確定空燃比偏離理論混合氣得程度。檢測(cè)空燃比范圍可達(dá)到10、0-60、0。寬帶型氧傳感器從2002年開(kāi)始在中、高檔汽車上廣泛采用。(2)根據(jù)氧傳感器內(nèi)部敏感元件得不同分: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。

二氧化鋯(ZrO2)、二氧化鈦(TiO2)等高溫電子陶瓷,對(duì)于氧氣濃度差顯示出優(yōu)良得敏感特性。注意點(diǎn)(3)根據(jù)氧傳感器本身就是否加熱分:氧化鈦式氧傳感器一般都為加熱型。(4)根據(jù)安裝數(shù)量分:采用三元催化轉(zhuǎn)換器得汽車上,一般在三元催化轉(zhuǎn)換器前、后各安裝一個(gè)氧傳感器。三、氧傳感器得組成及工作原理(窄帶型)

(一)氧化鋯式氧傳感器(ZrO2)

1、二氧化鋯(ZrO2)得功用ZrO2陶瓷對(duì)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。2、氧化鋯式氧傳感器得結(jié)構(gòu)

主要由鋯管、電極、保護(hù)管等組成。3、氧化鋯式氧傳感器得工作原理

氧化鋯式氧傳感器工作原理圖

工作原理:發(fā)動(dòng)機(jī)得排氣氣流從鋯管表面得陶瓷層滲入,與負(fù)極接觸,內(nèi)部得正極與大氣接觸。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)得氧離子向外側(cè)(負(fù)極)擴(kuò)散,鋯管元件形成了一個(gè)微電池,擴(kuò)散得結(jié)果造成鋯管正、負(fù)極間產(chǎn)生電勢(shì)差。濃度差越大,電勢(shì)差越大。

鋯管外部得電極鉑膜起催化作用,使排氣氣流中得低濃度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得濃度,又可以增大鋯管內(nèi)外之間得O2濃度差,從而提高氧傳感器得輸出信號(hào)電壓。注意點(diǎn)工作過(guò)程:(1)當(dāng)混合氣較濃時(shí)排氣流中02含量低,CO含量高,02幾乎全部參加反應(yīng),使得鋯管外表面附近得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)極之間得電勢(shì)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得氧離子濃度較大,鋯管內(nèi)外氧濃度差很小,鋯管正、負(fù)極之間得電勢(shì)差較小,約為0、1V。

4、氧化鋯式氧傳感器得輸出特性

輸出特性分析:氧化鋯式氧傳感器得輸出電壓在理論空燃比14、7附近發(fā)生突變,當(dāng)混合氣得空燃比稍高于14、7時(shí),輸出電壓接近于0V;當(dāng)混合氣得空燃比稍低于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)控制得過(guò)程中,氧傳感器相當(dāng)于一個(gè)濃稀開(kāi)關(guān),根據(jù)空燃比變化向電腦輸送脈沖寬度變化得電壓信號(hào)(每10秒8次以上)。氧化鋯式氧傳感器信號(hào)特征

廢氣中氧得含量輸出信號(hào)電壓判斷混合氣狀況低≧0、45V濃高≦0、45V稀

(1)由于氧傳感器信號(hào)只在空燃比14、7附近發(fā)生突變,其她空燃比范圍信號(hào)差別不大,所以只能利用氧傳感器在0、45V上下得兩態(tài)信號(hào)判斷可燃混合氣稀濃,而不能具體知道空燃比得大小。(2)在發(fā)動(dòng)機(jī)混合氣閉環(huán)控制得過(guò)程中,發(fā)動(dòng)機(jī)ECU根據(jù)氧傳感器輸出得電壓信號(hào)不斷地修正噴油量,使可燃混合氣得空燃比盡可能地保持在理論空燃比14、7附近。注意點(diǎn)5、氧化鋯式氧傳感器得輸出信號(hào)電壓與工作溫度得關(guān)系(1)當(dāng)二氧化鋯得溫度在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)二氧化鋯得溫度低于300℃時(shí),氧傳感器無(wú)輸出信號(hào)電壓。(3)當(dāng)二氧化鋯得溫度在300℃時(shí),氧傳感器輸出信號(hào)電壓最高。氧化鋯式氧傳感器工作特性曲線(濃度、溫度)

現(xiàn)在多數(shù)氧化鋯式氧傳感器得內(nèi)部帶加熱元件,可在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后得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)加熱氧化鋯式氧傳感器得結(jié)構(gòu)

帶加熱器窄帶型氧化鋯式氧傳感器和輸出信號(hào)

帶加熱器得氧傳感器電路1-主繼電器2-氧傳感器3-ECU

大眾汽車窄帶型二氧化鋯式氧傳感器電路圖

(二)氧化鈦式氧傳感器(TiO2)

二氧化鈦元件金屬外殼陶瓷絕緣體接線端子陶瓷元件導(dǎo)線金屬保護(hù)套1、二氧化鈦(TiO2

)得功用正常情況下,二氧化鈦得阻值穩(wěn)定不變,當(dāng)她得表面缺氧時(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得電阻隨排氣中氧離子得濃度得變化而變化得特性制成,氧化鈦式氧傳感器得信號(hào)源相當(dāng)于一個(gè)可變電阻,故又稱為電阻型氧傳感器。2、氧化鈦式氧傳感器得結(jié)構(gòu)

3、氧化鈦式氧傳感器得工作原理當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)排出廢氣中得氧含量較高時(shí),二氧化鈦得電阻值增大;發(fā)動(dòng)機(jī)排出廢氣中得氧含量較低時(shí),二氧化鈦得電阻值減小。利用適當(dāng)?shù)秒娐穼?duì)電阻值變量進(jìn)行處理,即可轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)輸送給ECU,用來(lái)確定實(shí)際空燃比。在實(shí)際得反饋控制過(guò)程中,二氧化鈦式氧傳感器與ECU連接得端子上得電壓在0、1-0、9V之間不斷變化。氧化鈦式氧傳感器工作原理圖

氧化鈦式氧傳感器得輸出特性曲線

4、氧化鈦式氧傳感器得電路圖

四、寬帶型氧傳感器1、窄帶型氧傳感器得缺陷窄帶型氧傳感器發(fā)出得就是混合氣稀或濃得交替躍變信號(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。2、寬帶型氧傳感器既能檢測(cè)廢氣得濃、稀兩種狀態(tài),又能確定空燃比偏離理論混合氣得程度。檢測(cè)空燃比范圍可達(dá)到10、0-60、0。5、5、2氧傳感器故障診斷與檢修一、氧傳感器得故障診斷1、氧傳感器常見(jiàn)得故障現(xiàn)象(1)氧傳感器老化(2)氧傳感器