汽车发动机传感器的结构与工作原理.ppt

第二节传感器的结构原理与检测 一 空气流量传感器 MAF 安装位置 安装在空气滤清器和节气门之间的进气管上 功用 测量进入发动机气缸的所有空气流量 并转换成电压信号送给发动机控制单元ECU 空气流量计信号是ECU决定喷油量和点火正时的基本信号之一 1 安装位置和功用 按检测空气流量的参数不同 可以分为体积流量型和质量流量型 按结构不同 可以分为叶片式 卡门涡旋式和热式 热式又可分为热线式 热丝式 和热膜式叶片式和卡门涡旋式属于体积流量型传感器 要求得空气质量流量 还需同时检测进气温度 热式属于质量流量型传感器 可直接测出空气质量流量 不需要检测进气温度 现代轿车基本采用热式空气流量传感器 2 空气流量传感器的分类 1 结构如右图 空气流量计主要由测量板 补偿板 回位弹簧 电位计 旁通气道组成 此外还包括怠速调整螺钉 油泵开关及进气温度传感器等 1 翼 叶 片式空气流量计 下一页 1 电位计滑臂2 可变电阻3 接进气管4 测量叶片5 旁通空气道6 接空气滤清器 2 叶片式空气流量计工作原理 如右图 来自空气滤清器的空气通过空气流量计时 空气推力使测量板打开一个角度 当吸入空气推开测量板的里与弹簧变形后的回位力相平衡时 叶片停止转动 与测量板同轴转动的电位计检测出叶片转动的角度 将进气量转换成电压信号US送给ECU 在气流通道中放一个柱体 气体通过时在柱体后产生许多涡流 按检测分为 超声波检测法和反光镜检测法 2 卡门涡流式空气流量计 结构 由超声波信号发生器 超声波发射探头 涡流稳定板 涡流发生器 整流器 超声波接受探头和转换电路组成 原理 卡门涡旋造成空气密度变化 受其影响 信号发生器发出的超声波到达接受器的时机或变早或变晚 测出其相位差 利用放大器使之形成矩形波 矩形的脉冲频率为卡门涡旋的频率 如右图 见视频 1 超声波检测法 1 超声波信号发生器2 超声波发射探头3 涡流稳定板4 涡流发生器5 整流器6 旁通空气道7 超声波接收探头8 转换电路 1 反光镜2 发光二极管3 钢板弹簧4 光电管 光敏晶体 5 导压孔6 涡流发生器 2 反光镜检测法 检测部分结构 如左图 镜片 发光二级管和光电晶体管组成 原理 空气流经过发生器时 压力发生变化 经压力导向孔作用在反光镜上 使反光镜发生振动 从而将发光二极管投射的的光发射给光电管 光敏晶体 光敏晶体以簧片得振动频率导通和截止 对反射光进行检测 3 热式空气流量计 下一页 热丝式空气流量计的检测元件是铂金属丝 热膜式空气流量计的检测元件是铂金属膜 1 热线式空气流量计 见视频 铂金属检测元件的优点1 响应速度很快 能在几毫秒内反映出空气流量的变化 因此测量精度不受进气气流脉动的影响 气流脉动在发动机大负荷 低转速运转时最为明显 2 具有进气阻力小 无磨损部件等优点 下一页 这种流量计的热线和进气温度传感器都安装在主气道中的取样管内 故称为主通式热线空气流量计 另一种是将热线绕在陶瓷芯管上 并置于旁通气道内 称为旁通式热线空气流量计 2 热膜式空气流量计 3 空气流量计的检测内容包括空气流量计的电源 信号和信号接地 检测空气流量计的信号可用万用表 诊断仪和示波器 空气流量计信号不正确不一定是空气流量计本身的故障 空气滤清器堵塞 进气系统漏气 发动机配气机构故障 三元催化装置堵塞都会造成空气流量计信号过低 1 通用别克君威车空气流量计检测通用别克车采用热丝型空气流量计 如下图所示 由于在空气流量计内部装置了一个A D转换器 所以其输出信号是数字频率信号 通用别克君威车空气流量计电路图如右图所示 用TECH2检测空气流量计数据如表所示 2 热膜式空气流量计检测从车上拆下空气流量计 插接好线束连接器 并打开点火开关 测量传感器信号端子5与搭铁端子3之间的电压 正常应为1 2V 向空气流量计进气口吹风 同时测量信号端子5与搭铁端子3之间的电压 正常应升高到2 4V 空气流量计电路 swf空气流量计的测量 swf 信号 搭铁 5v 12v 099到此 大众车空气流量计的检测大众车上采用的空气流量计是热膜式空气流量计 以大众3000热膜式空气流量计为例 其电路见图2 11 输出信号是数字信号 空气流量计连接器上有5个端子 见图2 12 由电源继电器给空气流量计端子2提供12V电源 端子1为进气温度传感器信号线 3为搭铁端子 4为5V电源端子 5为信号端子 用K81检测空气流量计数据如表2 1所示 3 热式空气流量计的波形检测热丝式空气流量计的信号是模拟信号 其信号波形如图所示 可用数字万用表直流电压档测量 也可用解码器检测显示直流信号电压 热膜式空气流量计信号是数字频率信号 其信号波形如图 b 所示 应使用解码器检测显示数字频率信号 一般显示单位有g s 克 秒 hz 赫兹 也可用示波器显示信号波形 热式空气流量计 反光镜检测法超声波检测法 叶片式空气流量计卡门旋涡式空气流量计 质量流量型 体积流量型 热膜式空气流量计 热线式空气流量计 二 曲轴位置传感器 CKP 与凸轮轴位置传感器 CMP 曲轴位置传感器又称为发动机转速与曲轴转角传感器 大众车称为发动机转速传感器G28 凸轮轴位置传感器又称为气缸识别传感器 大众车G40 1 功用与分类曲轴位置传感器安装在曲轴皮带轮后和发动机缸体上 安装在曲轴飞轮旁 凸轮轴位置传感器安装在凸轮轴前或后端 或分电器内 分电器内 在发动机电控单元ECU控制喷油器喷油和控制火花塞跳火时 首先需要知道究竟是哪一个气缸的活塞即将到达排气冲程上止点和压缩冲程上止点 然后才能根据曲轴转角信号控制喷油提前角与点火提前角 曲轴位置传感器CKP的功用是 采集发动机曲轴转速与转角信号并输入ECU 以便计算确定并控制喷油提前角与点火提前角 主控信号凸轮轴位置传感器CMP的功用是 采集配气凸轮轴的位置信号并输入ECU 以便确定活塞处于压缩 或排气 冲程上止点的位置 曲轴位置传感器与凸轮轴位置传感器有光电式 磁感应式和霍尔式三种类型 日产公爵王轿车 三菱与猎豹吉普车采用光电式曲轴位置与凸轮轴位置传感器 丰田系列轿车通常采用磁感应式曲轴位置与凸轮轴位置传感器大众车采用磁感应式曲轴位置传感器和霍尔式凸轮轴位置传感器 别克车有2个曲轴位置传感器 7X传感器采用磁感应式 24X传感器采用霍尔式 红旗CA7220E型轿车和切诺基吉普车采用了霍尔式曲轴与凸轮轴位置传感器 且曲轴位置传感器为差动霍尔式传感器 磁感应式曲轴位置与凸轮轴位置传感器磁力线穿过的路径为 永久磁铁N极 定子与转子间的气隙 转子凸齿 信号转子 转子凸齿与定子磁头间的气隙 磁头 导磁板 磁轭 永久磁铁S极 当信号转子旋转时 磁路中的气隙就会周期性的发生变化 磁路的磁阻和穿过信号线圈磁头的磁通量随之发生周期性的变化 根据电磁感应原理 传感线圈中就会感应产生交变电动势 2 电磁式凸轮轴 曲轴位置传感器 信号转子每转过一个凸齿 传感线圈中就会产生一个周期的交变电动势 即电动势出现一次最大值和一次最小值 传感线圈也就相应地输出一个交变电压信号 磁感应式传感器不需要外加电源 永久磁铁起着将机械能变换为电能的作用 其磁能不会损失 当发动机转速变化时 转子凸齿转动的速度将发生变化 铁芯中的磁通变化率也将随之发生变化 转速越高 磁通变化率就越大 传感线圈中的感应电动势也就越高 电磁感应原理 信号转子为齿盘式 在其圆周上间隔均匀地制作有58个凸齿 57个小齿缺和1个大齿缺 大齿缺输出基准信号 对应于发动机1缸或4缸压缩上止点前一定角度 大齿缺所占的弧度相当于2个凸齿和3个小齿缺所占的弧度 1 大众电磁式曲轴位置传感器 视频 信号转子外缘设制有24个凸齿 传感器轴每转一圈相当于发动机曲轴旋转两圈 所以一个交变信号 即一个信号周期 相当于曲轴旋转30 720 24 30 相当于信号转子旋转15 30 2 15 2 丰田汽车磁感应式曲轴与凸轮轴位置传感器 G信号发生器由No 1信号转子 传感线圈G1 G2和磁头等组成 G1线圈产生的信号对应于发动机第六缸活塞压缩上止点前10 BTDC10 G2线圈产生的信号对应于第一缸活塞压缩上止点前10 BTDC10 检测 检查感应线圈的电阻 冷态下的G1和G2感应线圈电阻应为125 200 Ne感应线圈电阻应为155 250 电磁式凸轮轴 曲轴位置传感器电路 上一页 3 磁感应式曲轴位置传感器检测磁感应式曲轴位置传感器的检测包括线圈电阻和输出信号检查 线圈电阻约几百欧姆至1千欧左右 输出信号采用交流电压档测量 信号电压随转速升高而升高 磁感应式曲轴位置传感器若以电压表测量 只能获得平均电压数值 而用示波器检测则能得到感应波形 图2 24所示是磁感应冲式曲轴位置传感器的波形 099091 3 14 图中显示发动机转速88lr min时 频率为5 96Hz 峰值17 3V 脉宽158ms 良好的波形在0V上下的幅值应基本一致 且随发动机转速增加而增大 幅值 频率和形状在确定的条件 等转速 下是一致的 可重复的 有规律的和可预测的 用双踪示波器 可在显示屏上同时显示被检测的曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器两个波形 从而可检查凸轮轴与曲轴之间的正时关系 霍尔效应 把一个通有电流I的长方体形白金导体垂直于磁力线放入磁感应强度为B的磁场中时 如图2 45所示 在白金导体的两个横向侧面上就会产生一个垂直于电流方向和磁场方向的电压UH 当取消磁场时电压立即消失 该电压称为霍尔电压 3 霍尔式凸轮轴 曲轴位置传感器霍尔效应 rm 凸轮轴位置传感器 swf 组成 由转子 永久磁铁 霍尔晶体管和放大器组成 美国GM公司的霍尔式曲轴位置传感器安装在曲轴前端 采用触发叶片的结构型式 在发动机的曲轴皮带轮前端固装着内外两个带触发叶片的信号轮 与曲轴一起旋转 外信号轮外缘上均匀分布着18个触发叶片和18个窗口 内信号轮外缘上设有3个触发叶片和3个窗口 由于内 信号轮外缘上设有3个触发叶片和3个窗口 由于内信号轮的安装位置关系 宽度为100 弧长的触发叶片前沿位于第1缸和第4缸上止点 TDC 前75 90 弧长的触发叶片前沿在第6缸和第3缸上止点前75 110弧长的触发叶片前沿在第5缸和第2缸上止点前75 3 霍尔式曲轴位置传感器检测霍尔式曲轴位置传感器的检测方法有一个共同的特点 即主要通过测量有无输出脉冲信号来判断其工作性能是否良好 以别克君威的霍尔式曲轴位置传感器为例 曲轴位置传感器的控制电路 三端子分别为 电源 信号和搭铁 当飞轮齿槽通过传感器时 霍尔传感器输出脉冲信号 高电位为12V 低电位为0 3V 霍尔式曲轴位置传感器检测 霍尔式曲轴位置传感器的信号波形奥迪 4 快速起动识别功能有些发动机利用曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器有快速起动识别功能 利用发动机转速传感器的信号识别发动机转速和各相关缸确切的曲轴位置 利用来自霍尔传感器的信号识别各缸 下面以宝来柴油轿车为例 起动发动机时 发动机控制单元必须知道哪缸处于压缩冲程 以便激活相应的泵喷嘴 发动机控制单元计算由霍尔传感器产生的信号 该信号监测凸轮轴传感器上凸齿并确定凸轮轴位置 从而识别各缸 因为每一个工作循环凸轮轴旋转360 在传感器轮上有四个凸齿分别代表四个缸的位置 它们相隔90 为了能识别出各缸 传感器轮上另外3个相距角度不同的凸齿来代表1 2和3缸 凸齿每次经过霍尔传感器时 都会产生一个霍尔电压 并传送给发动机控制单元 因为凸齿相隔间距不同 霍尔电压产生的时间间隔也不同 据此 发动机控制单元可识别出各缸并控制相应的喷嘴电磁阀 发动机转速传感器轮如图2 30所示 在其圆周上有56 60 2 2 个齿和两个齿的齿缺 齿缺相距180 并作为确定曲轴位置的参考标记 发动机控制单元利用来自霍尔传感器的信号识别各缸 霍尔传感器监测凸轮轴传感器轮 因为曲轴传感器轮上的2个齿缺 当曲轴仅转过半圈时 发动机控制单元就会获得一个相关信号 通过此方式 发动机控制单元在初期就可识别各相关缸的曲轴位置并激活相应的电磁阀来进行喷射循环 霍尔传感器和发动机转速传感器波形 组成 由信号盘 发光二极管 光敏二极管和放大器组成 原理 如图 利用发光二极管作为信号源 随转子转动 当透光孔与发光二极管对正时 光线照射到光敏二极管上产生电压信号 经放大电路放大后输送给ECU 4 光电式凸轮轴 曲轴位置传感器 外圈制作有360个长方形透光孔 缝隙 间隔弧度为1 透光孔占0 5 遮光部分占0 5 用于产生曲轴转角与转速信号 内圈制作有6个透光孔 长方形孔 间隔弧度为60 用于产生各个气缸的上止点位置信号 其中有1个长方形宽边稍长的透光孔 用于产生第一缸上止点位置信号 1 密封圈2 分火头3 发光二级管4 光敏二极管5 放大电路6 转子 光电式曲轴和凸轮轴位置传感器电路 上一页 光电式传感器 rm 转速 转角信号 上止点信号 3 光电感应式曲轴位置传感器检测用万用表直流电压档检测传感器信号电压 起动发动机时的电压应为0 2 1 2V 起动后怠速运转期间 信号电压应为1 8 2 5V 否则应更换曲轴位置传感器 光电感应式曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器信号波形如图2 17所示 电位计式节气门位置传感器触点式节气门位置传感器综合式节气门位置传感器 三 节气门位置传感器 TPS 安装在节气门体旁 与节气门轴联动功用 1 将节气门开度转变成为电信号输入发动机ECU 以修正空燃比适合发动机工况的变化 2 在装备电子控制自动变速器的汽车上 与车速信号 一同控制换挡时机和变矩器锁止 3 无空气流量计信号时 与发动机转速信号一起计算进气量 1 可变电阻式节气门位置传感器 利用触点在电阻体上的滑动来改变电阻值 测得节气门开度的线形输出电压 可知节气门开度 全关时电压信号应约为0 5V 随节气门增大 信号电压增强 全开时约为4 5V 见视频 1 节气门位置传感器2 怠速触点3 全开触点4 滑动触点5 节气门轴 由滑动触点和两个固定触点 功率触点和怠速触点 组成 节气门全关闭时 可动触点与怠速触点接触 当节气门开度达50 以上时 可动触点与怠速触点接触 检测节气门大开度状态 如右图 2 触点式节气门位置传感器 滑动触点E1 怠速触点IDL 全开触点PSW 3 综合式节气门位置传感器 由一个电位计和一个怠速触点组成 工作原理和前两种相同 如下图 桑塔纳2000 节气门定位电位计 节气门电位计 怠速开关 节气门定位器 帕萨特节气门位置传感器 G187信号随节气门开大电压值增大6 1电阻增加 G188信号随节气门开大电压值减小6 4电阻减小 091 3 21 四 进气歧管绝对压力传感器 MAP 1 安装位置 进气歧管绝对压力传感器简称进气压力传感器 安装在进气歧管上 传感器的取样压力应从压力波动较小的部位选取 大众车将传感器安装在进气稳压箱上 进气口直接伸入稳压箱内 所以传感器上没有连接软管 2 功用 进气歧管绝对压力传感器的主要功用是依据发动机的负荷状态测出进气歧管内绝对压力的变化 并转换成电压信号与发动机转速信号一起输送到ECU 推算出吸入发动机的空气量 它决定喷油器基本喷油量和点火时刻的依据 有的别克车上装用空气流量计检测进气量 同时安装MAP用于确定当EGR流量测试诊断运行时的歧管压力变化 为某些其他诊断确定发动机真空度 并确定大气压力 气压计 有的发动机控制单元将实际测量值与废气涡轮增压压力图上的设定值进行比较 若实际值偏离设定值 发动机控制单元通过电磁阀调整废气涡轮增压压力 实现废气涡轮增压压力控制 四 进气歧管绝对压力传感器 MAP 1 膜盒式进气歧管绝对压力传感器 四 进气歧管绝对压力传感器 MAP 物体在承受应力作用而变形时 长度发生变化 电阻也会随着变化 应变仪式进气歧管绝对压力传感器是根据此原理设计的 四 进气歧管绝对压力传感器 MAP 2 应变仪式进气歧管绝对压力传感器 2 应变仪式进气歧管绝对压力传感器 四 进气歧管绝对压力传感器 MAP 1 绝对真空室2 硅片3 IC放大电路 压电晶体式进气压力传感器视屏 3 进气歧管绝对压力传感器检测1 检查真空软管的连接情况仔细检查传感器的真空软管与节气门体的连接情况 如连接不良或漏气2 传感器参考电压的检测 万用表检测 直流电压档 进气歧管绝对压力传感器根据接脚一般可分为三线式和四线式 三线式传感器的接脚分别为5V电源线 搭铁线和信号线 四线式进气歧管绝对压力传感器的另一个接脚为进气温度传感器信号线 四 进气歧管绝对压力传感器 MAP 3 进气歧管绝对压力传感器检测 接通点火开关 电源线的开路电压约5V 怠速时 端子B信号电压约1 25V 节气门全开时略低于5V 全减速时接近0V 四 进气歧管绝对压力传感器 MAP 普桑 POLO 宝马6系 099 2100 4 1 下一页 电阻值随温度升高而减小的称为负温度系数NTC热敏电阻 电阻值随温度升高而增大的称为正温度系数PTC热敏电阻 有一类热敏电阻的阻值以某一温度 称为临界温度 为界 高于此温度时阻值为一水平 低于此温度时阻值为另一水平 这类热敏电阻称为临界温度热敏电阻CTR 三种热敏电阻的温度特性曲线如图2 61所示 五 温度传感器 功用 给ECU提供进气温度信号 作为燃油喷射和点火正时控制的修正信号 D型安装在空气滤清器或进气管内 L型安装在进气管或空气流量计内 结构如图 1 进气温度传感器 ACT IATS 五 温度传感器 功用 给ECU提供发动机冷却液温度信号 作为燃油喷射和点火正时控制修正信号 一般安装在气缸体水道上或冷却水出口处 其工作原理与进气温度传感器相同 2 冷却液温度传感器 ECT CTS 五 温度传感器 普桑 POLO 帕萨特2 8V6 3 温度传感器的检修 就车检测点火开关0FF 拔下传感器上的电插 打开点火开关 用数字式高阻抗万用表检测传感器电插两端子间的电压值应为5V左右 3 温度传感器的检修 车下检测从发动机上拆下传感器 将其置于烧杯内的水中 加热杯中的水 同时用万用表 档测量在不同水温条件下 传感器两端子间的电阻值 将测得的值与标准值相比较 若不符合标准 则应更换水温传感器 099 4 8 六 爆震传感器 KS 功用 爆震传感器 KS 作为点火正时控制的反馈元件用来检测发动机的爆燃强度 借以实现点火正时的闭环控制 以便有效地抑制发动机爆燃的发生 安装位置 爆震传感器安装在发动机的机体上 七 爆震传感器 1 磁致伸缩式爆震传感器输出电压信号的大小与发动机振动的频率有关 当传感器固有振荡频率与设定爆震强度时发动机的振动频率产生谐振时 传感器将输出最大电压信号 如图3 71所示 2 压电晶体式爆震传感器压电晶体式爆震传感器是利用压电晶体的压电效应制成的爆震传感器 该类型传感器把爆震传到缸体上的机械振动转变成电信号 电子控制单元根据此信号判别发动机爆震是否发生 帕萨特2 8V6 桑塔纳2000 2 爆震传感器输出信号的检查 拔下爆震传感器上的电插 在发动机怠速时用万用表电压档检查爆震传感器的接线端子与搭铁间的电压 应有脉冲电压输出 否则 应更换爆震传感器 3 爆震传感器的检测1 爆震传感器电阻的检测将点火开关置于 OFF 拔下爆震传感器上的电插 用万用表 档检测爆震传感器的接线端子与外壳间的电阻 应为 不导通 否则须更换爆震传感器 3 爆震传感器的示波器检测当发动机产生敲缸 振动 爆震时 爆震传感器输出波形的峰值电压和频率将会突然增加 爆震波形 爆震波形 爆震传感器波形量程5 15HzPCM将延迟点火时刻 以阻止继续爆震 轻击缸体时爆震传感器波形 4 安装注意 安装爆震传感器时 必须保证按规定力矩拧紧 如果安装力矩太大 可能造成传感器破裂或传感器反应过于灵敏 点火延迟 力矩太小 则爆震反应不灵敏 标准拧紧力矩为20N m 严重的撞击可能导致爆震传感器损坏 因此不要采用跌落过的爆震传感器 大家辛苦了 八 氧传感器 功用 氧传感器实际上是用来探测空燃比是比理论空燃比浓 还是比理论空燃比稀 以获得上次喷油时间是过长或是过短 并将该信息变成电信号送入发动机电子控制单元 ECU 用来对喷油时间进行修正 以达到混合气的空燃比保持在理论值附近的一个狭小范围内 氧化锆 Zr02 氧化钛 Ti02 加热型 非加热型 一般都为加热型传感器 类型 091 4 11 一 氧化锆式氧传感器 一 氧化锆式氧传感器的结构及特点1 加热型氧传感器LSH特点 在较低的排气温度下 如怠速 仍能保持工作 从而有效地实现闭环控制 更加灵活的安装位置 更快地进入工作状态 更灵敏的动态响应能力 更强的抗污染能力 更长的使用寿命 160 000km 2 氧化锆式氧传感器的工作原理氧传感器产生的信号电压在过量空气系数 1时产生突变 当 1 混合气稀 时 氧传感器输出信号电压几乎为零 小于100mV 当 1 混合气浓 时 氧传感器输出信号电压接近1V 800 1000mV 如图3 60所示 氧传感器产生的电信号输入电子控制单元 ECU 后 在ECU输入电路中 氧传感器信号电压与基准电压 一般为450mV 进行比较 当信号电压比基准电压高时 判定为混合气过浓 当信号电压比基准电压低时 判定为混合气过稀 电子控制单元借此可修正喷油时间 以使空燃比保持在理论值附近的一个狭小范围内 氧化锆式氧传感器必须满足 发动机温度高于60 氧传感器自身温度高于300 发动机工作在怠速工况和部分负荷工况三个条件 才能正常调节混合气浓度 099 4 15 3 氧传感器与电子控制单元的连接电路 二 氧化钛式氧传感器1 特点氧化钛式氧传感器的优点是结构简单 造价便宜 抗腐蚀抗污染能力强 经久耐用 可靠性高 二氧化钛 Ti02 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中氧离子的浓度 因此可以用来检测排气中的氧离子浓度 2 工作原理由于二氧化钛半导体材料的电阻具有随排气中氧离子浓度的变化而变化的特性 因此氧化钛式氧传感器的信号源相当于一个可变电阻 当发动机的可燃混合气浓度较浓 空燃比小于14 7 时 排气中氧离子含量较小 氧化钛管外表面氧离子很少或没有氧离子 二氧化钛呈现低阻状态 当发动机混合气浓度较稀 空燃比大于14 7 时 排气中氧离子含量较多 氧化钛和外表面的氧离子浓度较大 二氧化钛呈现高阻状态 由此可见氧化钛式氧传感器的电阻将在混合气空燃比A F约为14 7 过量空气系数约为1 时产生突变 3 工作电路桑塔纳2000GLi型轿车氧传感器工作电路如图2 55所示 氧传感器负极信号线与ECU插座28端子连接 ECU内部连接一只电阻 传感器正极信号线与ECU10端子连接 ECU内部提供一个恒压源 当点火开关接通时 汽车电源 12 14V 经熔断器向传感器加热元件提供电压 热敏电阻通电产生热量对二氧化钛进行加热 使其迅速达到工作温度 与此同时 计算机ECU中的恒压源向氧传感器供给一个恒定电压 当混合气浓度偏浓时 氧传感器电阻小 经氧传感器与ECU内部电阻分压后 ECU将接收到一个高电平 约0 9V 当混合气浓度偏稀时 氧传感器电阻大 经氧传感器与ECU内部电阻分压后 ECU将接收到一个低电平 约0 1V 当氧传感器工作正常时 输出电压在高电平 0 9V 与低电平 O 1V 之间变动的频率 每分钟至少10次 三 宽量程氧传感器1 特点 能在 0 7 2 2空气成分的宽范围内精确地给出连续的特征变化曲线 160 000km 宽频带型 传感器外形尺寸比跳跃型 传感器仅大几毫米 2 宽量程氧传感器的工作原理宽量程氧传感器主要由氧化锆参考电池 氧化锆泵电池 扩散孔 扩散室 控制器A和B等组成 氧化锆参考电池与氧化锆氧传感器的工作原理相同 其功用是感知通过扩散小孔进入扩散室的废气中的氧浓度 并在内 外两电极之间产生电动势Us 氧化锆泵电池则相当于一个氧气泵 通过给其输入泵电流 将废气中的氧 泵入 扩散室 或将扩散室中的氧 泵出 控制器的功用则是力图使扩散室内的氧浓度保持不变 即保持氧化锆参考电池产生的电动势Us为0 45V 参考电压Uu 的平衡状态 如下图所示 当混合气较浓 废气中的氧浓度较小时 氧化锆参考电池将产生高于0 45V的电动势 单元泵以原来的工作电流工作 泵入测试室的氧量少 此时控制单元增大单元泵的工作电流 使单元泵旋转速度增加 增加泵氧速度 单元泵泵入测试室中的氧量增加 使 电压值恢复到450mv 而当混合气较稀 废气中的氧浓度较大时 泵在原来的转速下会泵入较多的氧 测试室中氧的含量较多 电压值下降 加大喷油量 同时减少单元泵的工作电流 为能使 电压值尽快恢复到450mv的电压值 减小单元泵的工作电流 使泵入测试室的氧量减少 单元泵的工作电流传递给控制单元 控制单元将其折算成 电压值信号 随废气中的氧浓度变化 氧化锆参考电池产生的电动势Us变化 而要恢复到Us为0 45V的平衡状态 所需的泵电流也随之成正比变化 通过控制器将变化的泵电流信号转换成连续变化的电压信号Uo 0 5V ECU根据此电压信号即可确定混合气的实际浓度 宽量程氧传感器能够在10 20的空燃比范围内连续工作 输出的信号电压随空燃比增大而成正比增大 其输出特性如图所示 四 普通氧传感器的检修氧传感器的基本电路图如图所示 1 氧传感器加热器电阻的检测点火开关置于 OFF 拔下氧传感器上的电插 用万用表 档测量氧传感器接线端中加热器端子与搭铁端子间的电阻 其电阻值应符合标准值 一般为4 40 具体数值参见具体车型的说明书 否则 应更换氧传感器 2 氧传感器信号电压的检测用诊断仪读取氧传感器的信号电压 让发动机以2500r min左右的转速保持运转 同时检查氧传感器的信号电压能否在0 1V之间来回摆动 记下10S内电压表指针摆动次数 在正常情况下 随着反馈控制的进行 氧传感器的信号电压将在0 4V上下不断变化 10S内反馈电压的变化次数应不少于8次 若电压表指针在10S内的摆动次数等于或多余8次 说明氧传感器及反馈控制系统工作正常 电压表指针若在10S内的摆动次数少于8次 则说明氧传感器及反馈控制系统工作不正常 可能是氧传感器表面有积炭而使灵敏度降低 此时应让发动机以2500r min的转速运转2min 以清除传感器表面的积炭 若信号电压变化依旧缓慢 则为氧传感器或ECU反馈控制电路有故障 3 宽量程氧传感器的检测宽量程氧传感器一般有6个端子 包括加热线圈电源端子加热线圈搭铁端子两个5V电源端子 信号端子泵电流输入端子有些宽量程氧传感器只有5个端子 它是在传感器内部将两个5V电源端子合并 用电压表检测宽量程氧传感器1 关闭点火开关 拆开传感器线束连接器 在传感器侧测量加热线圈电源端子与搭铁端子间的电阻值 一般为4 40 具体值查阅车型维修资料 电阻值若为无穷大 说明加热线圈烧断 应更换氧传感器 2 打开点火开关 在线束侧测量加热线圈电源端子与搭铁端子间的电压 正常应为蓄电池电压 3 宽量程氧传感器的电流信号只能由ECU转化为电压值显示出来 只能通过读取数据块检测其信号电压 宽量程氧传感器的电压规定值为1 0 2 0V 电压值大于1 5V时说明混合气过稀 电压值小于1 5V时说明混合气过浓 电压值为0V 1 5V 4 9V的恒定值时都说明氧传感器线路有故障 五 前后双氧传感器现代汽车的自诊断系统为了监测三元催化反应器的转化效率 一般都设两个氧传感器 除在三元催化器的前端安装一只氧传感器外 在三元催化器的后端 再安装一只氧传感器 一般称前者为主氧传感器 前氧传感器或上游氧传感器 称后者为副氧传感器 后氧传感器或者下游氧传感器 4 17 修103 1 后氧传感器的作用 监测三元催化转换器的转化效率 这是0BD 的一项重要任务 一般来说 如果转换器工作正常时 后氧传感器的信号波动明显很小 随着转化效率的降低 尤其在催化转换器老化之后