汽車傳感器課件第8章 氣體‘

1、第八章第八章 氣體濃度傳感器的結(jié)構(gòu)、原理與檢測氣體濃度傳感器的結(jié)構(gòu)、原理與檢測 汽車汽車傳感器傳感器第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 第二節(jié)第二節(jié) 氧傳感器氧傳感器第三節(jié)第三節(jié) 稀薄混合比傳感器稀薄混合比傳感器第四節(jié)第四節(jié) 全范圍空燃比傳感器全范圍空燃比傳感器第五節(jié)第五節(jié) 煙度濃度傳感器煙度濃度傳感器 第六節(jié)第六節(jié) 柴油機(jī)煙度傳感器柴油機(jī)煙度傳感器第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述 氧傳感器氧傳感器用于發(fā)動(dòng)機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)中，檢測發(fā)動(dòng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)中，檢測發(fā)動(dòng)機(jī)排放氣體中氧的含量來獲得混合氣的空燃比信息，輸入機(jī)排放氣體中氧的含量來獲得混合氣的空燃比信息，輸入到到ECU實(shí)現(xiàn)空燃比反饋控制。實(shí)現(xiàn)空燃比反

2、饋控制。 稀薄混合比傳感器稀薄混合比傳感器用于稀薄燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比反饋控用于稀薄燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比反饋控制系統(tǒng)中，檢測出稀薄燃燒區(qū)空燃比信息，輸入到制系統(tǒng)中，檢測出稀薄燃燒區(qū)空燃比信息，輸入到ECU實(shí)實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)稀薄燃燒?，F(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)稀薄燃燒。 全范圍空燃比傳感器全范圍空燃比傳感器是一種傳感器能連續(xù)檢測混合氣是一種傳感器能連續(xù)檢測混合氣從濃到稀的整個(gè)范圍的空燃比。從濃到稀的整個(gè)范圍的空燃比。 煙塵濃度傳感器煙塵濃度傳感器用于駕駛室內(nèi)空氣凈化裝置中，檢測用于駕駛室內(nèi)空氣凈化裝置中，檢測煙霧濃度的信息，輸入到空氣凈化裝置控制電路，實(shí)現(xiàn)空煙霧濃度的信息，輸入到空氣凈化裝置控制電路，實(shí)現(xiàn)空氣凈化控制。氣凈化控

3、制。排煙傳感器排煙傳感器用于柴油機(jī)電子控制系統(tǒng)中，檢測發(fā)動(dòng)機(jī)用于柴油機(jī)電子控制系統(tǒng)中，檢測發(fā)動(dòng)機(jī)排氣中形成的煙炭或未燃燒的炭顆粒的信息，輸入到排氣中形成的煙炭或未燃燒的炭顆粒的信息，輸入到ECU調(diào)節(jié)空氣與燃油的供給，以減少排氣中的黑煙。調(diào)節(jié)空氣與燃油的供給，以減少排氣中的黑煙。第二節(jié)第二節(jié) 氧傳感器氧傳感器 為降低汽車尾氣排放污染，目前汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管上為降低汽車尾氣排放污染，目前汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管上普遍安裝了三元催化轉(zhuǎn)化器，它能凈化排氣中的普遍安裝了三元催化轉(zhuǎn)化器，它能凈化排氣中的CO、HC和和NOx三種有害氣體的成分。三種有害氣體的成分。1）三元催化轉(zhuǎn)化器對發(fā)動(dòng)機(jī)在接近理論空燃比的范圍燃

4、燒的）三元催化轉(zhuǎn)化器對發(fā)動(dòng)機(jī)在接近理論空燃比的范圍燃燒的 排氣有較好的凈化作用；排氣有較好的凈化作用；2）催化劑最適合的工作溫度是）催化劑最適合的工作溫度是400 800，過高的溫度使催，過高的溫度使催 化劑過早老化，縮短使用壽命；化劑過早老化，縮短使用壽命；3）發(fā)動(dòng)機(jī)竄機(jī)油會(huì)降低催化劑活性；）發(fā)動(dòng)機(jī)竄機(jī)油會(huì)降低催化劑活性；4）燃燒含鉛油，鉛顆粒隨廢氣排放會(huì)覆蓋在催化劑表面，使）燃燒含鉛油，鉛顆粒隨廢氣排放會(huì)覆蓋在催化劑表面，使 催化劑作用面積減少，降低催化器的轉(zhuǎn)換效率；催化劑作用面積減少，降低催化器的轉(zhuǎn)換效率； 影響三元催化轉(zhuǎn)化器凈化排氣的效率因素影響三元催化轉(zhuǎn)化器凈化排氣的效率因素2. 氧

5、傳感器的種類氧傳感器的種類 汽車上采用的氧傳感器有兩種：汽車上采用的氧傳感器有兩種： 氧化鈦（氧化鈦（TiO2）式氧傳感器，本身帶有一個(gè)電加熱器；）式氧傳感器，本身帶有一個(gè)電加熱器； 氧化鋯（氧化鋯（ZrO2）式氧傳感器，熱型氧傳感器和非加熱型）式氧傳感器，熱型氧傳感器和非加熱型氧傳感器。氧傳感器。 檢測排放氣體中氧的含量來獲得發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒的混合氣空檢測排放氣體中氧的含量來獲得發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒的混合氣空燃比信號，并將檢測結(jié)果轉(zhuǎn)變成電壓信號輸入燃比信號，并將檢測結(jié)果轉(zhuǎn)變成電壓信號輸入ECU，ECU根根據(jù)氧傳感器輸人的信號，對噴油量進(jìn)行修正，使混合氣濃度據(jù)氧傳感器輸人的信號，對噴油量進(jìn)行修正，使混合氣濃度

6、保持在理想范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)空燃比的反饋控制。保持在理想范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)空燃比的反饋控制。1. 氧傳感器的作用氧傳感器的作用 由于混合氣的空燃比對三元催化轉(zhuǎn)化器凈化效率有明顯由于混合氣的空燃比對三元催化轉(zhuǎn)化器凈化效率有明顯影響，就需要檢測排氣中的氧濃度信號，以控制混合氣的空影響，就需要檢測排氣中的氧濃度信號，以控制混合氣的空燃比。氧傳感器就是排氣中的氧濃度的傳感器。燃比。氧傳感器就是排氣中的氧濃度的傳感器。 氧化鋯氧化鋯是一種固態(tài)是一種固態(tài)電解質(zhì)電解質(zhì)，在高溫下（在高溫下（高于高于300）呈現(xiàn)）呈現(xiàn)離子導(dǎo)電現(xiàn)象。離子導(dǎo)電現(xiàn)象。在氧化鋯兩側(cè)面分別燒結(jié)鉑電極，在一定溫度在氧化鋯兩側(cè)面分別燒結(jié)鉑電極，在一定溫

7、度下，當(dāng)電解質(zhì)兩側(cè)氧濃度不同時(shí)，高濃度側(cè)的鉑電極正電，低下，當(dāng)電解質(zhì)兩側(cè)氧濃度不同時(shí)，高濃度側(cè)的鉑電極正電，低氧濃度側(cè)鉑極帶負(fù)電。氧濃度側(cè)鉑極帶負(fù)電。使兩側(cè)的電極間產(chǎn)生了電位差，即氣體使兩側(cè)的電極間產(chǎn)生了電位差，即氣體的氧電勢。該電勢與的氧電勢。該電勢與氧化鋯兩側(cè)氧化鋯兩側(cè)的的氧濃度氧濃度和氣體和氣體溫度溫度成正比。成正比。 實(shí)際應(yīng)用中，若在氧實(shí)際應(yīng)用中，若在氧傳感器傳感器探頭中，其高濃度側(cè)氣體（如探頭中，其高濃度側(cè)氣體（如空氣）氧濃度已知，作為參比氣，如能測出氧探頭的輸出電勢空氣）氧濃度已知，作為參比氣，如能測出氧探頭的輸出電勢E和被測氣體的絕對溫度和被測氣體的絕對溫度T，即可算出被測氣體的

8、氧濃度，即可算出被測氣體的氧濃度。 1.1.氧化鋯氧傳感器的測氧原理氧化鋯氧傳感器的測氧原理一、氧化鋯式氧傳感器的結(jié)構(gòu)、原理一、氧化鋯式氧傳感器的結(jié)構(gòu)、原理 空氣氧濃度約空氣氧濃度約20.6%，則有以空氣為參比氣的，則有以空氣為參比氣的能斯特公式能斯特公式：E=0.0215T ln（0.2059廢氣氧濃度）廢氣氧濃度） E 氧氧傳感器傳感器輸出電動(dòng)勢；輸出電動(dòng)勢； T 被測氣體的絕對溫度。被測氣體的絕對溫度。 如圖氧化鋯式氧傳感器的基本元件是專用陶瓷體制成管狀如圖氧化鋯式氧傳感器的基本元件是專用陶瓷體制成管狀鋯管，固定在帶有安裝螺紋的固定套中。鋯管內(nèi)、外表面裝有鋯管，固定在帶有安裝螺紋的固定套

9、中。鋯管內(nèi)、外表面裝有透氣鉑電極，配有護(hù)管及電接頭，其內(nèi)表面與大氣相通，外表透氣鉑電極，配有護(hù)管及電接頭，其內(nèi)表面與大氣相通，外表面與廢氣相通，外表面還加裝了一個(gè)防護(hù)套管，套管上開有通面與廢氣相通，外表面還加裝了一個(gè)防護(hù)套管，套管上開有通氣槽。氣槽。導(dǎo)入廢氣導(dǎo)入廢氣保護(hù)管套保護(hù)管套排氣管廢氣排氣管廢氣鋯管鋯管鉑電極鉑電極彈簧彈簧引引 線線絕緣支架絕緣支架導(dǎo)線導(dǎo)線空氣進(jìn)氣槽空氣進(jìn)氣槽排氣管排氣管2.2.氧傳感器的結(jié)構(gòu)氧傳感器的結(jié)構(gòu)氧化鋯式傳感器安裝結(jié)構(gòu)簡圖及工作原理氧化鋯式傳感器安裝結(jié)構(gòu)簡圖及工作原理廢氣廢氣大氣大氣陶瓷體陶瓷體防護(hù)層防護(hù)層排氣管排氣管陶瓷體陶瓷體鉑電極鉑電極電極引線點(diǎn)電極引線點(diǎn)

10、電極引線點(diǎn)電極引線點(diǎn) 鋯管的陶瓷體是多孔的，允許氧滲入該固體電解質(zhì)內(nèi)，鋯管的陶瓷體是多孔的，允許氧滲入該固體電解質(zhì)內(nèi)，溫度較高時(shí)溫度較高時(shí)(高于高于300)，氧氣發(fā)生電離。當(dāng)鋯管內(nèi)表面的大，氧氣發(fā)生電離。當(dāng)鋯管內(nèi)表面的大氣與外表面的廢氣氧氣濃度不同，就會(huì)在兩個(gè)電極產(chǎn)生電位氣與外表面的廢氣氧氣濃度不同，就會(huì)在兩個(gè)電極產(chǎn)生電位差，含氧量高的一側(cè)為高電位。差，含氧量高的一側(cè)為高電位。3. 3. 氧化鋯式氧傳感器工作原理氧化鋯式氧傳感器工作原理 當(dāng)混合氣稀時(shí)，排氣中含氧多，兩側(cè)濃度差小，只產(chǎn)生小當(dāng)混合氣稀時(shí)，排氣中含氧多，兩側(cè)濃度差小，只產(chǎn)生小的電壓；反之，混合氣濃時(shí)，產(chǎn)生高電壓。傳感器的電壓輸出的電

11、壓；反之，混合氣濃時(shí)，產(chǎn)生高電壓。傳感器的電壓輸出特性如圖所示。特性如圖所示。 根據(jù)所測電壓值就可測根據(jù)所測電壓值就可測量氧傳感器外表面廢氣的含量氧傳感器外表面廢氣的含氧量，而發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣排放中氧量，而發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣排放中的氧含量主要取決于混合氣的氧含量主要取決于混合氣的空燃比，因此，的空燃比，因此，ECU根據(jù)根據(jù)氧傳感器輸入的電信號分析氧傳感器輸入的電信號分析汽油的燃燒狀況，以便及時(shí)汽油的燃燒狀況，以便及時(shí)修正噴油量，使空燃比處于修正噴油量，使空燃比處于理想狀況，即理想狀況，即 =1。 所以這種傳感器又稱為所以這種傳感器又稱為空燃比傳感器或空燃比傳感器或 傳感器。傳感器。 氧化鋯式傳感器電壓輸出特

12、性氧化鋯式傳感器電壓輸出特性濃濃稀稀理論空燃比理論空燃比 氧傳感器安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管上。氧傳感器安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管上。氧傳感器被安裝在氧傳感器被安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管，直接與高溫排放廢氣接觸。因此，氧傳感發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管，直接與高溫排放廢氣接觸。因此，氧傳感器密封要求具有良好的耐熱性。器密封要求具有良好的耐熱性。4. 4. 氧化鋯式氧傳感器安裝氧化鋯式氧傳感器安裝 氧化鈦式氧傳感器是利用二氧化鈦氧化鈦式氧傳感器是利用二氧化鈦(TiO2) 材料的電阻值材料的電阻值隨排氣中氧含量的變化而變化的特性構(gòu)成的，故又稱為電阻隨排氣中氧含量的變化而變化的特性構(gòu)成的，故又稱為電阻型氧傳感器。型氧傳感器。 氧化

13、鈦在某個(gè)溫度以上鈦與氧的結(jié)合微弱，在氧氣極少氧化鈦在某個(gè)溫度以上鈦與氧的結(jié)合微弱，在氧氣極少的情況下就必須放棄氧氣，因此缺氧而形成低電阻的氧化半的情況下就必須放棄氧氣，因此缺氧而形成低電阻的氧化半導(dǎo)體。相反的，若氧氣較多，則形成高電阻的狀態(tài)。此種現(xiàn)導(dǎo)體。相反的，若氧氣較多，則形成高電阻的狀態(tài)。此種現(xiàn)象與溫度和氧含量有關(guān)，因此，欲將二氧化鈦在象與溫度和氧含量有關(guān)，因此，欲將二氧化鈦在300900的排氣溫度中連續(xù)使用，必須作溫度補(bǔ)償。的排氣溫度中連續(xù)使用，必須作溫度補(bǔ)償。 利用氧化鈦式氧傳感器電阻隨含氧量變化來判斷混合氣利用氧化鈦式氧傳感器電阻隨含氧量變化來判斷混合氣濃度。當(dāng)混合氣濃度高時(shí)，則排氣

14、中含氧量少，傳感器電阻濃度。當(dāng)混合氣濃度高時(shí)，則排氣中含氧量少，傳感器電阻低；反之亦然。低；反之亦然。二、氧化鈦式氧傳感器的結(jié)構(gòu)、原理二、氧化鈦式氧傳感器的結(jié)構(gòu)、原理1.1.氧化鈦氧傳感器的測氧原理氧化鈦氧傳感器的測氧原理 如圖為氧化鈦式氧傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖，有兩個(gè)二氧化如圖為氧化鈦式氧傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖，有兩個(gè)二氧化鈦元件，一個(gè)是具有多孔性二氧化鈦陶瓷的用來感測排氣中鈦元件，一個(gè)是具有多孔性二氧化鈦陶瓷的用來感測排氣中氧含量的，另一個(gè)為實(shí)心二氧化鈦陶瓷，用作加熱調(diào)節(jié)，補(bǔ)氧含量的，另一個(gè)為實(shí)心二氧化鈦陶瓷，用作加熱調(diào)節(jié)，補(bǔ)償溫度誤差。傳感器用具有孔槽的金屬管作為防護(hù)套，讓廢償溫度誤差。傳感器用

15、具有孔槽的金屬管作為防護(hù)套，讓廢氣進(jìn)出，同時(shí)防止二氧化鈦元件受到外物撞擊，傳感器接線氣進(jìn)出，同時(shí)防止二氧化鈦元件受到外物撞擊，傳感器接線端以橡膠作為密封材料，防止外界氣體滲入。端以橡膠作為密封材料，防止外界氣體滲入。2.2.氧傳感器的結(jié)構(gòu)氧傳感器的結(jié)構(gòu)導(dǎo)線導(dǎo)線二氧化鈦元件二氧化鈦元件陶瓷絕緣材料陶瓷絕緣材料接線頭接線頭金屬外殼金屬外殼陶瓷元件陶瓷元件金屬保護(hù)管金屬保護(hù)管 ECU提供氧傳感器提供氧傳感器5V的的參考電壓，當(dāng)混合比濃時(shí)電參考電壓，當(dāng)混合比濃時(shí)電阻低所得到電壓較高，若混阻低所得到電壓較高，若混合比較稀時(shí)電阻高所得到的合比較稀時(shí)電阻高所得到的電壓較低，因此由電阻的變電壓較低，因此由電阻

16、的變化即可得知當(dāng)時(shí)混合比的狀化即可得知當(dāng)時(shí)混合比的狀況，近來為了使氧化鈦型氧況，近來為了使氧化鈦型氧傳感器有著與氧化鋯型相同傳感器有著與氧化鋯型相同的變化，即將參考電壓改成的變化，即將參考電壓改成1V，其電壓即成了，其電壓即成了0 1 V的的范圍內(nèi)。范圍內(nèi)。空氣過量系數(shù)空氣過量系數(shù) 3. 3. 氧化鋯式氧傳感器工作原理氧化鋯式氧傳感器工作原理 類似于熱電阻溫度傳感類似于熱電阻溫度傳感器的原理。器的原理。 氧化鈦式氧傳感器一般安裝在排氣歧管或尾管上，可借氧化鈦式氧傳感器一般安裝在排氣歧管或尾管上，可借助排氣高溫將傳感器加熱至適當(dāng)?shù)墓ぷ鳒囟取Ｖ艢飧邷貙鞲衅骷訜嶂吝m當(dāng)?shù)墓ぷ鳒囟取?.4.氧化鈦氧

17、傳感器的安裝氧化鈦氧傳感器的安裝排氣歧管排氣歧管 早期汽車上使用的控制空燃比氧傳感器為早期汽車上使用的控制空燃比氧傳感器為ZrO2固體電解固體電解質(zhì)氧傳感器，屬于質(zhì)氧傳感器，屬于氧濃度差電池型氧濃度差電池型，利用電池兩極間的電勢，利用電池兩極間的電勢差與兩極間氧濃度比值的對數(shù)成正比的能斯特公式測定氧濃差與兩極間氧濃度比值的對數(shù)成正比的能斯特公式測定氧濃度，但其存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格昂貴、貴金屬催化劑容易受鉛度，但其存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格昂貴、貴金屬催化劑容易受鉛毒害等缺點(diǎn)。毒害等缺點(diǎn)。 TiO2是一種良好的氧敏材料，是一種良好的氧敏材料，氧電阻式氧電阻式TiO2氧傳感器因氧傳感器因其結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格較低

18、、體積小、抗腐蝕、抗污染能力強(qiáng)、其結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格較低、體積小、抗腐蝕、抗污染能力強(qiáng)、經(jīng)久耐用、可靠性高，不需要參比氣體電極而得到了廣泛的經(jīng)久耐用、可靠性高，不需要參比氣體電極而得到了廣泛的應(yīng)用。應(yīng)用。三、兩種氧傳感器的比較三、兩種氧傳感器的比較 氧傳感器產(chǎn)生故障會(huì)造成其反饋信號出現(xiàn)異常，從而使電氧傳感器產(chǎn)生故障會(huì)造成其反饋信號出現(xiàn)異常，從而使電腦失去對混合氣空燃比的調(diào)節(jié)。若混合氣控制比不精確，會(huì)使腦失去對混合氣空燃比的調(diào)節(jié)。若混合氣控制比不精確，會(huì)使排氣凈化惡化，因而必須及時(shí)排除故障或更換。排氣凈化惡化，因而必須及時(shí)排除故障或更換。 導(dǎo)致氧傳感器出現(xiàn)導(dǎo)致氧傳感器出現(xiàn)故障的原因故障的原因如下：氧

19、傳感器破碎失效；如下：氧傳感器破碎失效；氧傳感器內(nèi)部進(jìn)入油污或塵埃等沉積物，使傳感器信號失真；氧傳感器內(nèi)部進(jìn)入油污或塵埃等沉積物，使傳感器信號失真；使用含鉛汽油使傳感器中毒，而使其失效；此外，傳感器橡膠使用含鉛汽油使傳感器中毒，而使其失效；此外，傳感器橡膠墊及涂劑也會(huì)使傳感器失效；電加熱器故障也可能造成傳感器墊及涂劑也會(huì)使傳感器失效；電加熱器故障也可能造成傳感器在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)及低溫時(shí)不工作。在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)及低溫時(shí)不工作。 四、氧傳感器的故障原因四、氧傳感器的故障原因德國大眾在發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)上運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)氧傳感器沉積物情況德國大眾在發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)上運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)氧傳感器沉積物情況 氧傳感器一般有單線、雙線、三線、

20、四線氧傳感器一般有單線、雙線、三線、四線4種引線形式。種引線形式。單線為氧化鋯式氧傳感器；單線為氧化鋯式氧傳感器；雙線為氧化鈦式氧傳感器雙線為氧化鈦式氧傳感器；三線三線和四線為氧化鋯式氧傳感器和四線為氧化鋯式氧傳感器。三線和四線的區(qū)別：三線氧傳。三線和四線的區(qū)別：三線氧傳感器的加熱器負(fù)極和信號輸出負(fù)極共用一根線，四線氧傳感感器的加熱器負(fù)極和信號輸出負(fù)極共用一根線，四線氧傳感器的加熱器負(fù)極和信號負(fù)極分別各用一根線。器的加熱器負(fù)極和信號負(fù)極分別各用一根線。五、氧傳感器的檢測五、氧傳感器的檢測（1）氧傳感器加熱器電阻的檢測）氧傳感器加熱器電阻的檢測 點(diǎn)火開關(guān)置于點(diǎn)火開關(guān)置于“OFF”，拔下氧傳感器的

21、導(dǎo)線連接器，用，拔下氧傳感器的導(dǎo)線連接器，用萬用表萬用表檔測量氧傳感器接線端中加熱器端子與自搭鐵端子檔測量氧傳感器接線端中加熱器端子與自搭鐵端子間的電阻，其電阻值應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)值；具體數(shù)值參見具體車型間的電阻，其電阻值應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)值；具體數(shù)值參見具體車型說明書。如不符合標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)更換氧傳感器。測量后，接好氧說明書。如不符合標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)更換氧傳感器。測量后，接好氧傳感器線束連接器，以便作進(jìn)一步的檢測。傳感器線束連接器，以便作進(jìn)一步的檢測。 測量氧傳感器反饋電壓時(shí)，應(yīng)先拔下氧傳感器線束連接測量氧傳感器反饋電壓時(shí)，應(yīng)先拔下氧傳感器線束連接器插頭，對照被測車型的電路圖，從氧傳感器反饋電壓輸出器插頭，對照被測車型的

22、電路圖，從氧傳感器反饋電壓輸出端引出一條細(xì)導(dǎo)線，然后插好連接器，在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)從引端引出一條細(xì)導(dǎo)線，然后插好連接器，在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)從引出線上測量反饋電壓。出線上測量反饋電壓。（2）氧傳感器反饋電壓的檢測）氧傳感器反饋電壓的檢測 使發(fā)動(dòng)機(jī)以使發(fā)動(dòng)機(jī)以 2500r/m 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)。電壓應(yīng)在速運(yùn)轉(zhuǎn)。電壓應(yīng)在01V變變換如電壓保持在換如電壓保持在 0V或或 1V不不變，改變油門開度的辦法人變，改變油門開度的辦法人為地改變混合氣濃度：為地改變混合氣濃度：突然突然踏下油門踏板時(shí)產(chǎn)生濃混合踏下油門踏板時(shí)產(chǎn)生濃混合氣，反饋電壓應(yīng)上升氣，反饋電壓應(yīng)上升；突然突然松開油門時(shí)產(chǎn)生稀混合氣，松開油門時(shí)產(chǎn)生稀混合氣，反

23、饋電壓應(yīng)下降反饋電壓應(yīng)下降。若沒有變。若沒有變化，說明氧傳感器已損壞，化，說明氧傳感器已損壞，應(yīng)更換。應(yīng)更換。 在采用上述方法檢測時(shí)，良好的氧化鈦式氧傳感器輸出在采用上述方法檢測時(shí)，良好的氧化鈦式氧傳感器輸出端電壓應(yīng)以端電壓應(yīng)以2.5V為中心上下波動(dòng)，否則可拆下傳感器并暴露為中心上下波動(dòng)，否則可拆下傳感器并暴露在空氣中，冷卻后測量其電阻值。若阻值很大，說明傳感器在空氣中，冷卻后測量其電阻值。若阻值很大，說明傳感器良好；反之，則傳感器已損壞，應(yīng)予更換。良好；反之，則傳感器已損壞，應(yīng)予更換。 （3）氧化鈦式氧傳感器的檢測）氧化鈦式氧傳感器的檢測 如果測得的電壓值在如果測得的電壓值在0V且保持不變，

24、則需反復(fù)開、閉節(jié)且保持不變，則需反復(fù)開、閉節(jié)氣門，使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化。此時(shí)，若電壓隨節(jié)氣門的開閉而氣門，使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化。此時(shí)，若電壓隨節(jié)氣門的開閉而變，則表明氧傳感器良好；若電壓值仍為變，則表明氧傳感器良好；若電壓值仍為0V，則說明氧傳感，則說明氧傳感器已經(jīng)損壞。器已經(jīng)損壞。 如果測得的電壓值在如果測得的電壓值在1V且保持不變，則需拆去進(jìn)氣歧管且保持不變，則需拆去進(jìn)氣歧管上的一根真空軟管，讓混合氣變稀。此時(shí)，若電壓值開始變上的一根真空軟管，讓混合氣變稀。此時(shí)，若電壓值開始變化，則說明氧傳感器有效，否則，說明氧傳感器已損壞，應(yīng)化，則說明氧傳感器有效，否則，說明氧傳感器已損壞，應(yīng)更換。更換。第三節(jié)

25、第三節(jié) 稀薄混合比傳感器稀薄混合比傳感器 稀薄燃燒是指通過提高發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)混合氣的空燃比，大于稀薄燃燒是指通過提高發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)混合氣的空燃比，大于理論空燃比數(shù)值的狀態(tài)下燃燒。理論空燃比是發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)理論空燃比數(shù)值的狀態(tài)下燃燒。理論空燃比是發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)基本參數(shù)，如果要讓發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)稀薄燃燒，就必須具備兩個(gè)基本參數(shù)，如果要讓發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)稀薄燃燒，就必須具備兩個(gè)條件：很高的點(diǎn)火能量，空氣能跟汽油充分混合。條件：很高的點(diǎn)火能量，空氣能跟汽油充分混合。 稀薄燃燒技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)混合氣的汽油與空氣比可達(dá)稀薄燃燒技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)混合氣的汽油與空氣比可達(dá)1: 25以上。通用、福特、豐田、本田、日產(chǎn)等汽車公司先后展開以上。通用、福

26、特、豐田、本田、日產(chǎn)等汽車公司先后展開稀薄燃燒技術(shù)研發(fā)。隨著進(jìn)氣口燃料噴射技術(shù)的發(fā)展和稀混稀薄燃燒技術(shù)研發(fā)。隨著進(jìn)氣口燃料噴射技術(shù)的發(fā)展和稀混合氣傳感器技術(shù)的開發(fā)，精密控制空燃比已成為可能。合氣傳感器技術(shù)的開發(fā)，精密控制空燃比已成為可能。 進(jìn)入進(jìn)入90年代，三菱汽車公司研制出來的缸內(nèi)直噴技術(shù)使年代，三菱汽車公司研制出來的缸內(nèi)直噴技術(shù)使稀燃技術(shù)又進(jìn)了一步，三菱缸內(nèi)噴注汽油機(jī)稀燃技術(shù)又進(jìn)了一步，三菱缸內(nèi)噴注汽油機(jī)(GDI)，可令混，可令混合比達(dá)到合比達(dá)到40:1。大眾的直噴汽油發(fā)動(dòng)機(jī)。大眾的直噴汽油發(fā)動(dòng)機(jī)(FSI)，則是采用了一，則是采用了一個(gè)高壓泵，汽油通過一個(gè)分流軌道個(gè)高壓泵，汽油通過一個(gè)分流

27、軌道(共軌共軌)到達(dá)電磁控制的高到達(dá)電磁控制的高壓噴射氣門。本田最新的壓噴射氣門。本田最新的VTEC發(fā)動(dòng)機(jī)也將采用稀燃技術(shù)。發(fā)動(dòng)機(jī)也將采用稀燃技術(shù)。 稀薄混合比傳感器稀薄混合比傳感器應(yīng)用在采用稀薄燃燒技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)空應(yīng)用在采用稀薄燃燒技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比反饋控制系統(tǒng)中。這種傳感器也和氧傳感器一樣，利用燃比反饋控制系統(tǒng)中。這種傳感器也和氧傳感器一樣，利用氧化鋯元件測定排氣中的氧濃度，從而測定空燃比。氧化鋯元件測定排氣中的氧濃度，從而測定空燃比。 稀薄混合比傳感器特點(diǎn)是能在混合氣極稀薄領(lǐng)域中，連稀薄混合比傳感器特點(diǎn)是能在混合氣極稀薄領(lǐng)域中，連續(xù)地檢測出稀薄燃燒區(qū)空燃比，實(shí)現(xiàn)稀薄領(lǐng)域的反饋控制。續(xù)地檢測

28、出稀薄燃燒區(qū)空燃比，實(shí)現(xiàn)稀薄領(lǐng)域的反饋控制。達(dá)到降低燃料消耗的目的。達(dá)到降低燃料消耗的目的。 還有一種傳感器能連續(xù)檢測混合氣從濃到稀的整個(gè)范圍還有一種傳感器能連續(xù)檢測混合氣從濃到稀的整個(gè)范圍的空燃比，稱為全范圍空燃比傳感器。的空燃比，稱為全范圍空燃比傳感器。 如圖為稀薄混合比傳如圖為稀薄混合比傳感器的結(jié)構(gòu)。傳感器內(nèi)部感器的結(jié)構(gòu)。傳感器內(nèi)部有氧化鋯陶瓷元件和加熱有氧化鋯陶瓷元件和加熱器，它的工作原理是利用器，它的工作原理是利用傳感器電極兩端施加一定傳感器電極兩端施加一定的外加電壓時(shí)其電流與排的外加電壓時(shí)其電流與排氣中氧濃度成正比這一特氣中氧濃度成正比這一特性，可以連續(xù)地檢測出稀性，可以連續(xù)地檢測

29、出稀薄燃燒區(qū)域的空燃比。薄燃燒區(qū)域的空燃比。圖圖1 1 稀薄混合比傳感器的結(jié)構(gòu)稀薄混合比傳感器的結(jié)構(gòu)2.2.氧傳感器的結(jié)構(gòu)與原理氧傳感器的結(jié)構(gòu)與原理電流檢測電阻電流檢測電阻 大氣側(cè)電極大氣側(cè)電極加熱圈加熱圈氧化鋯固體氧化鋯固體電解質(zhì)電解質(zhì)排氣側(cè)電極排氣側(cè)電極涂層涂層護(hù)殼護(hù)殼排氣排氣 稀薄混合比傳感器的輸出特性稀薄混合比傳感器的輸出特性 對于稀薄混合比傳感器，在電極兩端施加一定電壓時(shí)，對于稀薄混合比傳感器，在電極兩端施加一定電壓時(shí)，將產(chǎn)生與排氣中氧濃度成正比的電流，這樣就可以在稀薄燃將產(chǎn)生與排氣中氧濃度成正比的電流，這樣就可以在稀薄燃燒領(lǐng)域連續(xù)檢測出空燃比變化。所以稀薄混合比傳感器與普燒領(lǐng)域連續(xù)

30、檢測出空燃比變化。所以稀薄混合比傳感器與普通氧化鋯式氧傳感器在工作原理上有區(qū)分。通氧化鋯式氧傳感器在工作原理上有區(qū)分。 豐田卡利那牌汽車上豐田卡利那牌汽車上T-LCS系統(tǒng)裝用了稀薄混合比傳感系統(tǒng)裝用了稀薄混合比傳感器，用以在稀薄混合氣狀態(tài)下對空燃比進(jìn)行反饋控制，其系器，用以在稀薄混合氣狀態(tài)下對空燃比進(jìn)行反饋控制，其系統(tǒng)的構(gòu)成如圖所示：統(tǒng)的構(gòu)成如圖所示：排氣排氣噴射信號噴射信號ECUECU獨(dú)立噴射獨(dú)立噴射稀薄混合比傳感器稀薄混合比傳感器空氣空氣噴油器噴油器點(diǎn)點(diǎn)火火線線圈圈 分電器分電器加熱控制加熱控制點(diǎn)火信號點(diǎn)火信號負(fù)壓轉(zhuǎn)換閥負(fù)壓轉(zhuǎn)換閥旋流控制閥旋流控制閥各傳感器信號各傳感器信號氧濃度信號氧濃度

31、信號氧化催化氧化催化 全范圍空燃比傳感器的結(jié)構(gòu)如圖所示。該傳感器是利用全范圍空燃比傳感器的結(jié)構(gòu)如圖所示。該傳感器是利用氧氧濃差電池原理濃差電池原理和和氧氣泵氧氣泵的泵電原理，能連續(xù)檢測混合氣從過濃的泵電原理，能連續(xù)檢測混合氣從過濃到理論空燃比再到稀薄狀態(tài)整個(gè)過程的一種傳感器。到理論空燃比再到稀薄狀態(tài)整個(gè)過程的一種傳感器。 第四節(jié)第四節(jié) 全范圍空燃比傳感器全范圍空燃比傳感器 當(dāng)混合氣過濃時(shí)，氧泵當(dāng)混合氣過濃時(shí)，氧泵就會(huì)吸入就會(huì)吸入O2到測定室中；而到測定室中；而當(dāng)排放氣比混合氣空燃比稀當(dāng)排放氣比混合氣空燃比稀薄時(shí)，則從測定室中放出薄時(shí)，則從測定室中放出O2到排氣中去。全范圍空燃比到排氣中去。全范

32、圍空燃比就是利用這一特點(diǎn)用氧氣泵就是利用這一特點(diǎn)用氧氣泵供給出人測定室的供給出人測定室的O2，使排，使排放氣保持在理論空燃比上。放氣保持在理論空燃比上。這樣就通過測定氧泵的電流這樣就通過測定氧泵的電流值值 I，來測定排放氣體中的，來測定排放氣體中的空燃比空燃比A/F。全范圍空燃比傳感器原理全范圍空燃比傳感器原理 氧泵就是利用氧化鋯傳感器的反作用原理，將電流施加氧泵就是利用氧化鋯傳感器的反作用原理，將電流施加于氧化鋯組件上，這樣會(huì)造成氧離子的移動(dòng)，把排氣中的氧于氧化鋯組件上，這樣會(huì)造成氧離子的移動(dòng)，把排氣中的氧泵入測試腔當(dāng)中，使感應(yīng)室兩側(cè)的電壓值維持在泵入測試腔當(dāng)中，使感應(yīng)室兩側(cè)的電壓值維持在4

33、50mv這個(gè)這個(gè)施加在泵氧元上變化的電流，才是我們要的氧含量信號。施加在泵氧元上變化的電流，才是我們要的氧含量信號。 混合氣空燃比在過濃一側(cè)為負(fù)電流，在稀薄一側(cè)為正電混合氣空燃比在過濃一側(cè)為負(fù)電流，在稀薄一側(cè)為正電流，當(dāng)理論空燃比流，當(dāng)理論空燃比A/F為為14.7時(shí)，電流值為零，即可連續(xù)測時(shí)，電流值為零，即可連續(xù)測量出空燃比。量出空燃比。 污染：香煙煙霧、灰塵等煙塵污染。污染：香煙煙霧、灰塵等煙塵污染。措施：煙濃度傳感器與空氣凈化器配套使用。檢測煙霧，凈化措施：煙濃度傳感器與空氣凈化器配套使用。檢測煙霧，凈化器自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，否則停轉(zhuǎn)，總是保持乘員室內(nèi)空氣處于凈化狀態(tài)。器自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，否則停轉(zhuǎn)，總是保持

34、乘員室內(nèi)空氣處于凈化狀態(tài)。第五節(jié)第五節(jié) 煙度濃度傳感器煙度濃度傳感器 煙霧進(jìn)口煙霧進(jìn)口光電型散射光式煙度濃度傳感器結(jié)構(gòu)光電型散射光式煙度濃度傳感器結(jié)構(gòu)光敏元件光敏元件發(fā)光元件發(fā)光元件電路部分電路部分光典型散射式煙度濃度傳感器的結(jié)構(gòu)：光典型散射式煙度濃度傳感器的結(jié)構(gòu)：發(fā)光元件；光敏元件；信號處理電路發(fā)光元件；光敏元件；信號處理電路光敏元件光敏元件發(fā)光元件發(fā)光元件工工作作電電路路煙粒子煙粒子香煙香煙細(xì)縫細(xì)縫工作原理：工作原理：發(fā)光元件間歇的發(fā)出不可見的紅外光。發(fā)光元件間歇的發(fā)出不可見的紅外光。無煙霧時(shí)，紅外光射不到光敏元件上，電路不工作；無煙霧時(shí)，紅外光射不到光敏元件上，電路不工作；有煙霧時(shí)，煙粒

35、子對紅外光進(jìn)行漫反射，光敏元件接有煙霧時(shí)，煙粒子對紅外光進(jìn)行漫反射，光敏元件接受到紅外光，電路工作，啟動(dòng)空氣凈化器內(nèi)的鼓風(fēng)機(jī)受到紅外光，電路工作，啟動(dòng)空氣凈化器內(nèi)的鼓風(fēng)機(jī)電機(jī)旋轉(zhuǎn)。電機(jī)旋轉(zhuǎn)。發(fā)光發(fā)光電路電路光敏光敏電路電路脈沖脈沖振蕩振蕩電路電路修正修正電路電路放大放大同步同步電路電路延遲延遲定時(shí)定時(shí)電路電路信號信號判別判別電路電路煙度濃度傳感器的內(nèi)部電路煙度濃度傳感器的內(nèi)部電路電路工作原理：電路工作原理：脈沖振蕩電路：保證收發(fā)光同步，防止外界光干擾。脈沖振蕩電路：保證收發(fā)光同步，防止外界光干擾。延時(shí)定時(shí)電路：檢測煙霧后，鼓風(fēng)機(jī)一次連續(xù)工作至少延時(shí)定時(shí)電路：檢測煙霧后，鼓風(fēng)機(jī)一次連續(xù)工作至少2

36、分鐘。分鐘。豐田公司馬克豐田公司馬克型汽車就裝用了煙濃度傳感器，檢測到煙霧型汽車就裝用了煙濃度傳感器，檢測到煙霧污染就自動(dòng)接通空氣凈化器使其工作。污染就自動(dòng)接通空氣凈化器使其工作。車內(nèi)空氣凈化系統(tǒng)的構(gòu)成：車內(nèi)空氣凈化系統(tǒng)的構(gòu)成：空氣濾清器本體、控制開關(guān)、煙度濃度傳感器空氣濾清器本體、控制開關(guān)、煙度濃度傳感器煙霧濃度傳感器的外觀：本體（設(shè)置有許多細(xì)縫）煙霧濃度傳感器的外觀：本體（設(shè)置有許多細(xì)縫）+蓋板蓋板當(dāng)煙霧濃度達(dá)到當(dāng)煙霧濃度達(dá)到0.3%m-3,即抽即抽12根香煙時(shí)，即可使煙度根香煙時(shí)，即可使煙度濃度傳感器動(dòng)作，此外還設(shè)有靈敏度調(diào)整按鈕以調(diào)整傳感濃度傳感器動(dòng)作，此外還設(shè)有靈敏度調(diào)整按鈕以調(diào)整傳

37、感器的靈敏度。器的靈敏度。濾清器濾清器除除臭臭盒盒鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)及風(fēng)扇鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)及風(fēng)扇風(fēng)風(fēng)扇扇細(xì)縫細(xì)縫濾清器濾清器外殼外殼格柵格柵鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)調(diào)速電阻調(diào)速電阻空氣凈化器本體的結(jié)構(gòu)：空氣凈化器本體的結(jié)構(gòu)： 鼓風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)、風(fēng)扇、濾清器、調(diào)速電阻、殼體。鼓風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)、風(fēng)扇、濾清器、調(diào)速電阻、殼體。濾清器采用加活性炭的濾紙式結(jié)構(gòu)，在濾清器側(cè)面塑料盒內(nèi)放有中和除臭劑，濾清器采用加活性炭的濾紙式結(jié)構(gòu)，在濾清器側(cè)面塑料盒內(nèi)放有中和除臭劑，目的是增大除臭作用。目的是增大除臭作用。鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)帶動(dòng)風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)，在吸風(fēng)口處把灰塵、煙霧等吸入，把經(jīng)濾鼓風(fēng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)帶動(dòng)風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)，在吸風(fēng)口處把灰塵、煙霧等吸入，把

38、經(jīng)濾清器過濾、除臭的空氣在出風(fēng)口處吹響乘員室內(nèi)。清器過濾、除臭的空氣在出風(fēng)口處吹響乘員室內(nèi)。自動(dòng)空氣凈化系統(tǒng)電路自動(dòng)空氣凈化系統(tǒng)電路第六節(jié)第六節(jié) 柴油機(jī)煙度傳感器柴油機(jī)煙度傳感器在采用電子控制式柴油機(jī)上，廣泛采用一種可以連續(xù)測量在采用電子控制式柴油機(jī)上，廣泛采用一種可以連續(xù)測量柴油機(jī)排煙的傳感器，用它來檢測發(fā)動(dòng)機(jī)排放氣體中形成柴油機(jī)排煙的傳感器，用它來檢測發(fā)動(dòng)機(jī)排放氣體中形成的碳煙和未燃燒的碳粒，并把表示碳煙存在的電信號輸人的碳煙和未燃燒的碳粒，并把表示碳煙存在的電信號輸人電子控制單元電子控制單元ECU，ECU根據(jù)煙度信號調(diào)節(jié)空氣和柴油的根據(jù)煙度信號調(diào)節(jié)空氣和柴油的供給量，以達(dá)到完全燃燒減少碳

39、煙。該傳感器頭是由絕緣供給量，以達(dá)到完全燃燒減少碳煙。該傳感器頭是由絕緣材料和兩個(gè)貴金屬電極組成，暴露在煙氣中的電極周圍涂材料和兩個(gè)貴金屬電極組成，暴露在煙氣中的電極周圍涂有強(qiáng)化催化劑材料，使沉積在電極上的碳能迅速被氧化，有強(qiáng)化催化劑材料，使沉積在電極上的碳能迅速被氧化，保持電極清潔，滿足連續(xù)測量的要求。保持電極清潔，滿足連續(xù)測量的要求。 工作原理圖：傳感器的感應(yīng)頭由工作原理圖：傳感器的感應(yīng)頭由絕緣體絕緣體1、電極、電極2和催化劑和催化劑3組成。組成。絕緣體中埋有兩個(gè)電極，電極下絕緣體中埋有兩個(gè)電極，電極下端伸出絕緣體，兩電極之間保持端伸出絕緣體，兩電極之間保持很小的縫隙，并涂有絕緣強(qiáng)催化很小

40、的縫隙，并涂有絕緣強(qiáng)催化劑，電極上端連接直流電源，圖劑，電極上端連接直流電源，圖中中A為電流表，表盤上標(biāo)有對應(yīng)為電流表，表盤上標(biāo)有對應(yīng)的煙度值，的煙度值，A1、A2與與ECU相連。相連。 柴油機(jī)煙度傳感器的工作原理圖柴油機(jī)煙度傳感器的工作原理圖絕緣體絕緣體電極電極催化劑催化劑縫隙縫隙當(dāng)感應(yīng)頭連接到電路中時(shí)，由于電極當(dāng)感應(yīng)頭連接到電路中時(shí)，由于電極之間的電阻很大，電流表之間的電阻很大，電流表A無電流指無電流指示或指示很微小的電流，當(dāng)感應(yīng)頭插示或指示很微小的電流，當(dāng)感應(yīng)頭插人煙氣中時(shí)，縫隙中充滿了碳煙，形人煙氣中時(shí)，縫隙中充滿了碳煙，形成碳橋，電極之間的電阻就發(fā)生變化，成碳橋，電極之間的電阻就發(fā)生變化，碳煙少電阻大，碳煙多電阻小，電流碳煙少電阻大，碳煙多電阻小，電流表的讀數(shù)隨碳煙的多少相應(yīng)變化。所表的讀數(shù)隨碳煙的多少相應(yīng)變化。所以，在以，在ECU系統(tǒng)中，系統(tǒng)中，ECU輸出的電信輸出的電信號也隨碳煙的多少作相應(yīng)變化。在傳號也隨碳煙的多少作相應(yīng)變化。在傳感頭的電極涂有強(qiáng)催化劑，加上煙氣感頭的電極涂有強(qiáng)催化劑，加上煙氣中有充足的氧氣存在，沉積在電極上中有充足的氧氣存在，沉積在電極上的碳煙能迅速氧化，不會(huì)因電極上的的碳煙能迅速氧化，不會(huì)因電極上的碳煙堆積而使測