氧传感器的反馈控制

反馈控制为了有效地控制混合气处于理论空燃比范围，人们利用氧传感器来检测排气中氧的含量，并将检测结果反馈给ECU，使ECU能及时修正喷油量，确保发动机处于理论空燃比状况下工作，这一反馈控制称为燃油喷射系统闭环控制。目前应用的氧传感器有三种：二氧化锆型、二氧化钛型和宽频氧传感器。反馈控制氧传感器ECUa实a目标a实修正喷油量a目标a实﹡功用：氧传感器的最初的功用是在闭环控制用于喷油脉宽的修正，现今还用于检测催化转换器的转换效率。﹡类型：一种是窄型氧传感器，即老式的氧传感器，简单地称为氧传感器；另一种是宽型氧传感器，即新型的氧传感器，被称为空燃比（A/F）传感器。1、氧传感器氧传感器的类型：⑴按材质分类：分为氧化锆（ZrO2）式和氧化钛（TiO2）式两种类型；⑵按作用分类分为非加热型的和加热型的；⑶按在排气管中的安装数量分类氧传感器分为单氧传感器和双氧传感器。双氧传感器用在采用OBDII系统的车辆上，一个氧传感器安装在催化转换器前面排气管上（上游氧传感器），另一个安装在催化转换器的后面排气管上（下游氧传感器）。常见氧传感器安装方式氧传感器的安装位置：单床双床1、氧传感器（1）氧化锆氧传感器氧化锆氧传感器的结构：（1）氧化锆氧传感器氧化锆氧传感器的工作原理：当混合气过稀时，排出的废气中氧含量高，锆管内、外侧氧浓度差小，产生的电压很低(接近0V)；当混合气过浓时，排出的废气中氧含量低，锆管内、外侧氧浓度差大，两电极间产生的电压高(接近1V)。（1）氧化锆氧传感器带加热功能的氧化锆氧传感器的电路原理：（1）氧化锆氧传感器氧化锆氧传感器常见引脚数：⑴单引线：氧传感器只有一根信号线，以外壳做搭铁回路。该种氧传感器依靠排气管散发的热量才能正常工作，当发动机怠速工作达不到正常工作温度时，ECU会以一固定值代替氧传感器信号值。⑵两线式：一条为信号线，另一条则为搭铁线。⑶三线式：使用在加热型的氧传感器上，其中两条引线同上述，第三条线为来自继电气（或点火开关）的12V加热电源线。⑷四线式：信号线与加热线各自有搭铁回路，即有两条搭铁线。（1）氧化锆氧传感器氧化锆氧传感器信号特征：废气中氧的含量氧传感器输出信号电压判断混合气状况低≧0.45V浓高≦0.45V稀（2）氧化钛氧传感器氧化钛氧传感器的结构：氧化钛氧传感器的工作原理：混合气稀，尾气中氧的含量高，则氧化钛氧传感器呈现高电阻的状态，此时1V电源电压经氧传感器电阻降压，返回ECU的输出信号OX电压低于0.45V；混合气浓，尾气中氧的含量少，则氧化钛氧传感器因缺氧而形成低电阻的氧化半导体，此时1V电源电压经氧传感器电阻降压,返回ECU的OX信号电压高于0.45V。（2）氧化钛氧传感器两种氧传感器的区别氧化钛氧传感器的安装螺纹直径为14mm，而氧化锆氧传感器的安装螺纹直径为18mm,两者不能互换。空燃比(A/F)传感器也探测排气中的氧浓度，相比而言，空燃比传感器能检测的空燃比的范围大（），且空燃比探测精度高，所以被称为宽型或宽比氧传感器氧传感器。2、空燃比传感器泵电池氧浓差电池2、空燃比传感器感应室两侧的电极，上面一侧的电极暴露在扩散通道的尾气中作为信号端，下面一侧电极暴露在参考空气中作参考电极，在氧浓差效应作用下，信号电压Uc与传统氧传感器一样，会随废气中氧的含量的变化而变化。ECU通过改变泵送电流Ip大小及方向来保持感应室的参考信号电压Uc输出为0.45V，从而得到Ip与λ值相对应的图表。空燃比传感器工作原理2、空燃比传感器泵送电流与过量空气系数的关系2、空燃比传感器空燃比传感器控制电压特征ECU送出的控制电压Us与常规的氧传感器不同，当混合气浓时，空燃比传感器控制电压Us小，当混合气稀时，空燃比传感器控制电压Us大。ECU送出的空然比传感器控制电压Us波形。2、空燃比传感器丰田公司的空燃比传感器的信号电压趋势废气氧的含量电流方向信号电压空气燃油混合气氧含量少负方向﹤3.3V浓理想空燃比0=3.3V14.7：1氧含量多正方向﹥3.3V稀空然比传感器与氧传感器的区别１、空燃比氧传感器的工作温度接近650℃，比氧传感器的工作温度400℃高得多；2、空燃比氧传感器的泵送电流与废气中氧的含量成正比，且泵送电流的方向也随空燃比而变化，当空燃比小于14.7：1时，泵送电流方向为负向，当空燃比大于14.7：1时，泵送电流的方向为正向。3、氧传感器的常见故障及检测方法氧传感器的常见故障：1.氧传感器中毒；2.积炭；3.氧传感器陶瓷碎裂；4.加热器电阻丝烧断；5.氧传感器线路问题。3、氧传感器的常见故障及检测方法氧传感器的检测方法：★氧传感器加热器电阻的检查:拔下氧传感器线束插头，用万用表电阻档测量氧传感器接线端中加热器接柱与搭铁接柱之间的电阻，其阻值为4-40。3、氧传感器的常见故障及检测方法氧传感器的检测方法：★氧传感器反馈电压的测量:数字万用表置于直流电压“DC”量程，在发动机运转期间，用万用表测试氧传感器的信号电压，读取最小—最大值。好的氧传感器应该能被检测到小于0.3V、高于0.8V的信号电压。在正常情况下，随着反馈控制的进行，氧传感器的反馈电压将在0.45V上下不断变化，1s内反馈电压的变化次数应不少于8次。4、空燃比传感器检测方法空燃比氧传感器产生的是电流信号，并且电流方向和大小是变化的。由于空燃比传感器内部有集成电路，就不能直接用万用表或示波器检测该传感器的信号。检测空燃比传感器的唯一办法是使用专用的诊断仪通过随车诊断系统进行检测。OBDII系统对氧传感器的监测1.前氧传感器开始工作所需时间OBDII系统通过记录氧传感器加热至开始活跃工作所经历的时间，来判断氧传感器活跃工作的快慢。如果氧传感器加热功能有问题，那么氧传感器活跃工作变慢甚至无法监测。这项监测只能在冷车起动时才能监测。OBDII系统对氧传感器的监测2.前氧传感器响应时间的测试监测氧传感器信号电压从300mV到600mV（混和气从稀到浓）和从600mV到300mV（混和气从浓到稀）跳变所经历的时间。当发动机处于如下工况时，反馈修正不起作用：1．起动过程中及起动完成后4s时间内；2．当冷却液温度低于10℃时进行起动，未升到65℃之前；当冷却液温度高于10℃时进行起动，未升到30℃之前；3．满负荷时；4．发动机制动时5．怠速时（某些车型）；6.加速、全负荷、减速断油等工况7．混合比过浓或过稀不在修正的范围之内、以及已判断出氧传感器或电路部分发生故障时。短期/长期燃油修正*（1）短期燃油修正方法当发动机处于闭环状态时，短期燃油修正将对空燃比进行小的、临时的调整。短期燃油修正连续不断地监测来自氧传感器的输出电压。短期燃油修正的数值用-100%-+100%之间的百分比表示（或用0-255个修正步表示），中间点为0%（或为128步）。如果短期燃油修正的数值为0%，则表示空燃比为为理想值14.7∶1，混合气既不太浓，也不太稀（如图5-5所示）。如果短期燃油修正显示高于0%的正值，则表示混合气较稀，ECU在对供油系统进行增加喷油量的调整。如果短期燃油修正显示低于0%的负值，则表示混合气较浓，ECU在对供油系统进行减少喷油量的调整。如果混合气过稀或过浓的程度超过了短期燃油调整的范围，这时就要进行长期燃油调整。*短期燃油修正转换示意图*短期/长期燃油修正(2)长期燃油修正方法长期燃油修正值是由短期燃油修正值得到，并代表了燃油偏差的长期调整值。长期燃油修正表示方式与短期燃油修正表示方式一致，如果长期燃油修正显示０%表示为了保持ECU所控制的空燃比，供油量正合适；如果长期燃油修正显示的是低于０%的负值，则表明混合气过浓，喷油量正在减少（喷油脉宽减小）；如果长期燃油显示的是高于０%的正值，则表明混合气过稀，ECU正在通过增加供油量（喷油脉宽增大）进行补偿，长期燃油修正可以表示出短期燃油修正向稀薄或浓稠方向调整的趋势。*短期/长期燃油修正(2)长期燃油修正方法长期燃油修正例子*短期/长期燃油修正短期燃油修正和长期燃油修正的数值可以帮助维修人员判断混合气过浓或过稀是由燃油喷射系统内部故障引起的，还是由相关传感器故障造成的。ECU控制长期燃油修正微调的最大值在-25%-+20%范围内，短期燃油微调的权限在-27%-+27%之间，如果SHORTFT或LONGFT超过±10％，将警告有潜在故障。*短期/长期燃油修正短期燃油修正是ECU依据氧传感器的电压信号进行喷油量的修正。长期燃油修正是ECU通过对短期燃油修正（长时间修正的趋势）的计算得来的，其目的是尽可能地让短期燃油修正的数值接近０%，如果长期燃油调整的数值超过5%，则表示发动机系统有故障，应该进行检查。OBDII系统需经过两个发动机驱动循化才能置出有关燃油修正的故障码。短期燃油修正值是临时存储的，在点火开关后自动消失。长期燃油修正值是被存储在记忆单元中，并被用于确定基本喷油量，对开环和闭环中喷油器的喷射量控制都有影响。千万记住燃油修正的方向与故障码是相反的。(3)短期/长期燃油修正的特点