第三章2发动机控制系统传感器的结构原理与检修

1、第五节 氧传感器(EGO),一、功用 通过检测排气氧离子的含量来获得混合气的空燃比信号，并将该信号转变为电信号输入ECU。ECU根据氧传感器信号，对喷油时间进行修正，实现空然比反馈控制（闭环控制），从而将过量空气系数 控制在0.981.02之间的范围内，使发动机得到最佳浓度的混合气，从而达到降低有害气体的排放量和节约燃油之目的。,二、氧传感器的类型 氧传感器分为氧化锆式和氧化钛式两类型。 1. 氧化锆式ZrO2式：电压型凌志LEXUS400 分为加热型:加热型：有3-4个端子； 非加热型：有1-2个端子。 2. 氧化钛式TiO2式：电阻型桑塔纳2000GSi 一般都为加热型。,为什么要加热？,

2、氧传感器的安装位置,氧化锆式氧传感器,金属铂电极的两个重要作用 电极作用，将信号电压引出传感器外； 催化作用,三、氧化锆式氧传感器,（一）结构,锆管,（二）工作原理,当一些具有多孔性的固体电解质材料的表面与内部之间氧气的浓度不同时，氧气浓度高的氧离子就会向浓度低的一侧扩散，以求达到平衡状态。当在电解质的表面设置多孔性电极之后，两电极之间就可形成电动势。-氧浓差电池,浓,稀,（三）氧化锆式EGO工作特性,氧传感器工作特性 （a） 气体浓度与电压的关系；（b） 传感元件温度与电压的关系 1传感器的电动势；2一氧化碳CO浓度；3无铂电极时的电动势；4氧离子浓度,2COO2 金属铂Pt催化 2CO2

3、(1)当混合气浓（A/F14.7）时，排气中氧离子少，锆管内外表面氧离子浓度差较大，两个铂金电极间电位差较高，US0.9V (2) 当混合气稀（A/F14.7）时，排气中氧离子多，锆管内外表面之间的氧离子浓度差较小，两个铂金电极间的电位差较低，US0.1 V (3) 当A/F14.7（或 1）时，排气中的氧离子和CO含量都很少。在催化剂铂的作用下，氧离子与CO的化学反应从缺氧状态（CO过剩、氧离子浓度为0）急剧变化为富氧状态（CO为0、氧离子过剩）。 (4) 催化剂铂的作用：混合气由浓变稀时，使氧离子浓度差急剧变化，因此铂电极之间的电位差急剧变化，使传感器输出电压从0.9V急剧变化到0.1V电

4、动势跃变。,四、氧化钛式氧传感器,图360 氧传感器工作特性 （a） 气体浓度与电压的关系；（b） 传感元件温度与电压的关系 1传感器的电动势；2一氧化碳CO浓度；3无铂电极时的电动势；4氧离子浓度,氧传感器,（一）传感器的信号特点,氧化钛式氧传感器-其阻值大小与材料温度以及周围环境中氧离子的浓度有关。 氧化钛式氧传感器相当于可变电阻 浓的混合气对应高的氧传感器(O2S)输出电压，而稀的混合气对应较低的氧传感器(O2S)输出电压。,图361 氧化钛式氧传感器结构 1加热元件；2二氧化钛元件；3基片；4垫圈；5密封圈；6壳体；7滑石粉填料；8密封釉；9护套；10电极引线；11连接焊点；12密封衬

5、垫；13传感器引线,（二）氧化钛式氧传感器EGO结构,（三）氧化钛式EGO传感元件类型,图362 氧化钛式氧传感器传感元件结构 （a） 芯片式传感元件； （b） 厚膜式传感元件 1二氧化钛芯片；2铂金属线电极；3氧化铝基片；4加热元件；5二氧化钛厚膜；6分压电阻；7电阻引线；8二氧化钛电极引线；9引线端子,1. 芯片式传感元件； 2. 厚膜式传感元件。,（四）氧化钛式EGO的特性,（五）氧化钛式EGO的工作原理,1. 当发动机混合气稀（1）时，氧离子浓度较大，二氧化钛呈现低阻状态； 2. 当发动机混合气浓（1）时，氧离子浓度较小，在催化剂铂的作用下，氧离子进一步耗掉，二氧化钛呈现高阻状态； 3

6、. 当发动机混合气的=1左右时，在催化剂铂的作用下，二氧化钛的电阻产生突变。,（六）氧化钛式EGO工作条件,（1）发动机温度高于60； （2）氧传感器温度高于600； （3）发动机工作在怠速工况和部分负荷工况。,五 氧传感器工作条件 发动机温度高于60； 氧传感器自身温度高于300/600； 发动机工作在怠速工况和部分负荷工况。 氧传感器正常 调节混合气浓度的条件,六、氧传感器EGO使用,1. 老 化 冷起动或大负荷工况下，排气中过剩的燃油在氧传感器表面燃烧，形成碳粒造成氧传感器保护层剥落，高温加速老化。 2. 铅中毒 燃油或润滑油添加剂中的铅离子与氧传感器的铂电极发生化学反应，导致催化剂铂的

7、催化性能降低的现象，称为铅中毒。 3. 硅中毒 发动机上的硅密封胶、硅树脂成型部件、铸件内的硅离子与氧传感器的铂电极发生化学反应而导致催化剂铂的催化性能降低的现象，称为硅中毒。 4. 磷中毒 润滑剂、防锈剂和清洗剂中磷化物污染氧传感器的现象，称为磷中毒。 5. 中毒结果：铂电极的催化性能降低 6. 中毒现象：油耗显著增加 7. 防止措施：汽车行驶80 000km，更换氧传感器。,七、氧传感器检测,1,2,3,4,R,检测加热元件电阻：常温1-5欧姆,1,2,3,4,V,检测加热元件的电压（接通点火开关）为电源电压,1,2,3,4,V,检测传感器信号电压（接通点火开关）浓至稀电压由高变低，正常工

8、作电压变化频率每分钟应不低于10次。,氧传感器影片,第六节 温度传感器,一、功用与类型,（二）传感器的种类 热敏电阻 正温度系数电阻PTC 负温度系数电阻NTC,（一）按功能分类 冷却液温度传感器（CTS） 进气温度传感器（IATS）,温度传感器的工作过程 对于正热敏系数的温度传感器来说，随着温度的上升，传感器的电阻值将上升，传感器两端的电压降也将上升，发动机控制模块就是根据该电压的变化来识别发动机冷却液的温度。 对于负热敏系数的温度传感器来说，随着温度的上升，传感器的电阻值将下降，传感器两端的电压降也将下降，发动机控制模块就是根据该电压的变化来识别发动机冷却液的温度。,功用：给ECU提供进气

9、温度信号，作为燃油喷射和点火正时控制的修正信号。,进气温度传感器（IATS）,下一页,二、原理与特性,进气温度传感器（IATS） 进气温度传感器（IATS）用来检测进气温度，并将进气温度信号转变成电信号输送给发动机控制模块（ECU），作为汽油喷射、点火正时的修正信号。D型：安装在空滤内或进气总管上；L型：空气流量计内,IATS 由于空气的流量（质量）与空气的温度（空气的密度）有关，因此在电控燃油喷射系统中设置空气流量传感器，检测空气温度，作为对空气流量的修正。 进气温度传感器采用的是负温度系数的热敏电阻式，其结构与输出特性见下图。,点火时刻闭环控制。 二 、测量方法 检测发动机燃烧室压力的变化

10、； 检测发动机缸体的振动频率：共振型和非共振型 检测混合气燃烧噪声。,第七节 爆震传感器（DS）,一、功用,爆震传感器安装在发动机缸体上，对四缸直列式发动机，它装在2缸和3缸之间。目前应用最多的是宽频带共振型、压电式传感器。 通过检测缸体表面的震动信号，以判断发动机是否产生爆震。,二、压电式爆震传感器,（一）结构,1. 螺栓拧紧力矩；2. 惯性配重；3. 压电元件,（二）工作原理,1. 压电效应,2. 工作原理,注意：传感器的拧紧力矩不可随意调整 磁致伸缩式爆震传感器、压力检测式爆震传感器,三、爆震传感器检测,1,2,3,1、2为信号线，3为屏蔽线 符合检修标准,第七节 车速传感器（VSS）,

11、一、作用,车速传感器（VSS）是用来测量汽车的行驶速度。发动机控制模块（ECU）利用该信号来控制发动机怠速转速、汽车加减速期间的汽油喷射量和点火正时。,二、分类,第一种：舌簧开关型车速传感器 第二种：光电耦合型车速传感器,1、舌簧开关型车速传感器（VSS）,传感器与发动机控制模块之间的连接电路,2光电耦合型车速传感器（VSS）,工作过程示意图,八、开关信号 1. 蓄电池电压信号 功用：当蓄电池电压变化时，ECU修正喷油时间及点火线圈初级电路的通电时间。 2. 点火开关信号（IGN） 点火开关ON：怠速步进电机进入预先设定的位置； ECU确定基本喷油时间； ECU根据CTS修正喷油时间及点火时刻 监测TPS 接通燃油泵继电器电路，如发动机未 启动，燃油泵工作1秒电路即切断； 氧传感器加热,3. 起动信号(STA),作用：提示发动机是否处于启动运行状态，开始监测CPS和CIS以便发动机控制模块能确定合适的空燃比和点火提前角，使发动机能顺利启动。 如发动机转动3秒内未接收到CPS信号，ECU将切断燃油喷射电路。报故障。,4. 空挡起动开关信号(NSW),作用：提示自动变速器的档位状态，在变速器处于驻车档和空挡的时候，发动机可以启动，而在档位切换过程中，发动机控制电脑根据该信号来调整发动机的怠速转速、点火正时等。,5. 空调信号(AC),空调（AC）信号是用来检测空