排气传感器作用 氧传感器的作用，工作原理，检测方法

氧传感器的作用、工作原理、检测方法

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氧传感器的作用

氧传感器用于检测废气中的氧含量并获得混合气的空燃比浓稀信号，该信号输入ECM后，ECM 根据该信号调整发动机的喷油量，实现闭环控制，使催化转换器更好地发挥净化作用。

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氧传感器的安装位置

氧传感器安装在排气管上，如下图所示。

现在的汽车上主要运用的氧传感器有二氧化锆氧传感器、二氧化钛氧传感器及宽域型氧传感器三种，下面将重点介绍二氧化锆氧传感器结构、原理以及检测方法。

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二氧化锆氧传感器的结构

二氧化锆氧传感器由锆管（传感元件）、电极和防护套管等组成，如下图所示。锆管是由含有少量钇的二氧化锆（ZrO2）制成的固态电解质元件，在锆管内、外两侧涂覆一层多孔性铂膜电极。锆管内侧通大气，外侧与排气接触。

二氧化锆氧传感器的构造（单线）

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二氧化锆氧传感器的工作原理

工作时，在高温废气冲刷下，氧气发生电离，由于锆管内侧氧离子浓度高，外侧氧离子浓度低，在氧浓差作用下，氧离子从大气侧向排气侧扩散，从而形成了氧浓度差电池，如下图所示。

当混合气稀时，排气中含氧量高，锆管内外两侧浓度差小，产生的电动势小，大约为100mV。

当混合气浓时，排气中含氧量低，浓度差大，产生的电动势高，大约为900mV。电动势的高低以理论空燃比为界限发生突变，如下图。

氧传感器输出特性曲线

氧传感器的输出特性与排气温度有关，当排气温度低于300℃时，氧传感器的输出特性不稳定。

发动机刚刚启动后，由于排气温度偏低，氧传感器不工作，发动机在开环状态下工作。只有排气温度升高后，氧传感器才工作。所以，氧传感器的安装位置应在排气温度较高处。

有的车型上安装有排气温度传感器，当排气温度传感器的信号达到一定值后ECU 才根据氧传感器的信号进行空燃比反馈修正一调整喷油量、控制混合气的浓度，即发动机开始进行闭环控制。

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二氧化锆氧传感器的检测方法

以桑塔纳2000GSi为例，介绍二氧化锆氧传感器的检测。

桑塔纳2000GSi使用二氧化锆氧传感器G39，其接线图和端子布置、端子功能如下图。

二氧化锆氧传感器G39接线图和端子布置 ▼

传感器端子功能说明 ▼

当氧传感器或其连接线路出现故障时，可能会出现排放超标、回火、放炮、怠速熄火、发动机运转失准、油耗增大等故障，使发动机工况恶化。

检测方法1：解码器检测氧传感器

氧传感器异常工作，都会在ECU 中存储故障码。因此，通过专用或通用解码器，可以查出氧传感器的故障代码00525会在ECU 氧传感器（G39）无信号，或氧传感器（G39）对正极短路。通过读取数据流，如果氧传感器示数长时间停滞在一个数值不变或变化缓慢，说明氧传感器有故障。

检测方法2：检测加热元件的电阻

在常温下，拔下氧传感器线束插头，用万用表电阻挡测量插头端子1与端子2之间的电阻，在常温下阻值应为1~5Ω。若常温下阻值为无穷大，则说明加热元件断路，应更换氧传感器。

检测方法3：检测加热元件的电源电压

检测加热元件的电压时，拔下氧传感器插头，启动发动机，检测连接器插座上的端子1与2之间的电压。电压值应不低于11V。如电压为零，说明熔断比断路或燃油泵电路触点接触不良，分别检修即可。

检测方法4：检测传感器的信号电压

因为氧传感器正常的工作温度在300℃以上，没有达到正常工作温度，则传感器无信号输出。所以应在二氧化锆式氧传感器处于300℃以上工作状态时测量其输出电压。

万用表检测二氧化锆式氧传感器的信号电压的具体方法是让发动机转速在2500r/min运行约90s左右，插头与插座连接，将万用表连接到氧传感器3#端子与4#端子的导线上，当混合气体浓（即节气门全开）时，信号电压应为0.7~1.0V；当混合气体稀（拔下空气流量传感器至发动机之间的真空管）时，信号电压应为0.1~0.3V。否则说明氧传感器失效，应更换。

检测方法5：示波器检测

用示波器检测氧传感器输出的信号波形，可以很直观说明氧传感器是否良好。测试方法：启动发动机，让传感器预热到300℃以上，发动机处于闭环工作状态时，用探针连接到传感器连接器3#和4#信号端子上。从怠速开始增大转速，观察氧传感器输出信号波形，并与标准波形比较，判断传感器的好坏。氧传感器在怠速和2500r/min时的正常波形如下图所示。

发动机上这些重要的传感器，作用、工作原理、安装位置是否都了解

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空气流量传感器

■ 作用

空气流量传感器又称空气流量计，其作用是检测发动机进气量的大小，并将进气量信息通过电路的连接转化为电信号输入给ECU，以供ECU确定喷油量和点火时间。空气流量传感器获得的进气量信号是ECU进行喷油控制的主要依据，若其损坏或其电路连接出现故障，则会使发动机的进气量测量不准确，使进入气缸的混合气过浓或过稀，从而导致ECU无法对喷油量进行准确的控制，导致发动机运转不正常，排放超标 。

■ 安装位置

一般安装在进气管上，如下图所示。

■ 种类

空气流量计可分为体积式和质量式，其中体积式又分为叶片式、卡曼涡流式和量芯式；质量式又分为热线式和热膜式。

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冷却液温度传感器

◎ 作用

冷却液温度传感器(即水温传感器)的主要作用是检测冷却液温度，在发动机电控系统中，传感器能感知到冷却液温度的变化，并将这种变化通过电路的连接转化为电信号输送给ECU，ECU根据输入的电信号即冷却液温度的变化信号，来对电喷发动机的喷油量及喷油时间进行修正，同时调整空燃比，使进入发动机内的混合气能稳定地燃烧，冷机时供给较浓的可燃混合气，热机时供给较稀的可燃混合气，使发动机良好地工作。

◎ 安装位置

冷却液温度传感器一般装在电喷发动机缸盖的水套及上出水管、节温器等处，如下图所示。

◎ 类型

冷却液温度传感器主要有绕线电阻式、热敏电阻式、扩散电阻式、半导体晶体管式、金属芯式、热电偶式等类型。应用最广泛的是热敏电阻式。

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进气温度传感器

■ 作用

进入发动机气缸内的空气质量与进气温度和进气压力有关，即当温度低时，空气密度大，相同体积空气的质量大；反之，进气温度升高时，相同体积空气的质量少。在采用空气流量传感器的燃油喷射系统中，空气流量传感器测定的空气质量为体积流量，因此需要进气温度传感器和大气压力传感器。

进气温度传感器也是由负温度系数的热敏电阻组成的，即温度升高时传感器的电阻明显减小。其用来检测发动机的进气温度，并将这种温度信号通过电路的连接以电信号的形式输入给ECU，ECU则根据输入的电信号对喷油量进行修正。

如果进气温度传感器出现故障，会使输入给ECU的进气温度电信号出现中断，使进入发动机气缸中的混合气过稀或过浓，燃烧情况变差，出现热启动困难、废气排放量增大、工作不稳定情况。 同时若在行车中出现上述情况，则应对进气温度传感器进行检测。

■ 安装位置

进气温度传感器通常安装在空气滤清器之后的进气软管、空气流量传感器、节气门体和进气歧管上，如下图所示。有的还在空气流量传感器和谐振腔上各安装一个，以提高喷油器的控制精度。

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EGR监测温度传感器

◎ 作用

EGR监测温度传感器用来监测EGR阀内再循环气体的温度变化情况，并监测EGR阀的正常工作，从而控制排气歧管出来的部分废气再循环地进入进气歧管中，降低气缸的最高燃烧温度，并减少尾气中NOx的含量，以降低对环境的污染程度。

EGR监测温度传感器也是采用负温度系数的热敏电阻为检测元件，EGR阀在发动机中速运转及中等负荷时开启，在发动机低速运转、水温低于60℃时EGR阀关闭，以防止发动机怠速不稳，发动机在大负荷运转时EGR阀也关闭，以保证发动机有足够的功率输出，因此EGR监测温度传感器检测的温度范围为50~400℃。

导致EGR系统停止工作的可能原因：EGR监测温度传感器的连接电路短路或断路；EGR控制系统发生故障；管路中的沉积物堵塞了管路等。当EGR系统停止工作时，应对EGR监测温度传感器进行检测。

◎ 安装位置

EGR监测温度传感器安装在EGR阀的进气道上，如下图所示。

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进气歧管压力传感器

■ 作用

进气歧管压力传感器(也称为进气压力传感器或MAP )用在D型和缸内直喷系统中(当应用在发动机上电控多点间歇式汽油喷射系统中时，基本特点是以进气歧管绝对压力和发动机转速为基本控制参数来控制喷油器的基本喷油量)，根据发动机的负荷测出进气歧管内压力的变化，并通过电路的连接转化为电信号和转速信号，一起输入发动机ECU，作为确定喷油器喷油量的基本依据。进气压力增大，喷油量增多，点火提前角变小。如果进气压力传感器工作不良，则一般会使发动机出现启动困难、怠速抖动、加速无力、油耗增大、排放超标等故障 。

■ 安装位置

进气歧管压力传感器大多安装在汽车发动机的进气歧管上，也有少部分安装在汽车发动机ECU的控制盒内或发动机室内(皇冠3.0轿车安装在发动机室内、奥迪A6轿车安装在发动机ECU内)。

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机油压力传感器

机油压力传感器的作用是向ECU通报发动机机油主油道的压力，当机油压力低于期望值时，ECU将启用降低发动机转速和功率的保护功能，来调节发动机的转速和功率。当检测到机油压力超出规定范围时，ECU将使仪表板上的红色报警灯闪亮，向驾驶员发出报警信号，有些发动机或汽车还可能伴有蜂鸣声。如果ECU设有停机保护功能，当机油压力低于限值30s后会使发动机自动停机，有些系统可能还设有手动延时按钮，按下该按钮后，发动机的运转时间将延长30s，以便驾驶员能够将汽车安全地停靠到路边。

检测： 打开点火开关，但不启动发动机，拔下机油压力传感器的插头，用万用表检测机油压力传感器插头与搭铁线之间的电阻值。在发动机启动后，油压达到20kPa以上时，再对其电阻值进行测量，其阻值应变小，否则说明此传感器已损坏，应进行更换。

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曲轴位置传感器

曲轴位置传感器(crankshaftpositionsensor，CPS或CKP )又称发动机转速与曲轴转角传感器，其功用是采集曲轴转动角度和发动机转速信号，并输入ECU，以便确定喷射顺序、喷射正时、点火顺序、点火正时，然后根据信号监测到的曲轴转角波动大小来判断发动机是否有失火现象。它是发动机集中控制系统中最主要的传感器之一，是控制发动机燃油喷射和点火时刻确认曲轴位置的信号源，同时也是测量发动机转速的信号源。曲轴位置传感器用来检测活塞上止点及曲轴转角的信号并将其输入ECU，用来对点火时刻和喷油正时进行控制。在现代电控发动机上，曲轴位置传感器和发动机转速传感器制成一体，既可用于发动机曲轴位置和活塞上止点位置的测定，又可用于发动机转速的测定。

曲轴位置传感器一般安装于曲轴前端、靠近飞轮的变速壳体位置，如下图所示。该传感器按其工作原理的不同可分为磁电感应式曲轴位置传感器、光电式曲轴位置传感器和霍尔式曲轴位置传感器等。

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节气门位置传感器

节气门位置传感器安装在节气门体上，副节气门位置传感器安装在副节气门上。常见的类型有开关式(触点式)节气门位置传感器、线性式(电位计)节气门位置传感器和综合式节气门位置传感器。新型的智能电子节气门控制系统所用的节气门位置传感器常见的有双滑动电阻式和线性双霍尔式两种。如果按是否能调整分类可以分为可调整节气门位置传感器和不可调整节气门位置传感器。可调整节气门位置传感器的固定螺钉的孔是椭圆形的，松动固定螺钉可小范围地调整节气门位置传感器的位置。

◎ 作用

① 检测节气门开度的大小，将节气门的开度信号转换成电压信号输送到发动机ECU。

② 反映车辆的加、减速状态；反映发动机的负荷状态；反映发动机的怠速状态。

③ 控制减速断油。

④ 进行自动变速器的换挡控制。

⑤ 发动机运行时，如果空气流量计有故障，有的发动机控制系统的失效保护是由ECU根据节气门位置传感器信号和转速信号来控制喷油器的通电时间。

⑥ 副节气门位置传感器是防滑系统中的器件，能反映副节气门的位置信号。

◎ 调整

① 启动发动机，怠速运转。

② 用万用表测量节气门位置传感器IDL信号线电压。

③ 当节气门止动螺钉和挡杆之间间隙小于0.35mm时(节气门开度<3°)，IDL信号线电压应为0。

④ 当节气门止动螺钉和挡杆之间间隙大于0.70mm时(节气门开度>3°)，IDL信号线电压应为5V。

⑤ 若不符合以上要求，则松开传感器的两个固定螺钉，慢慢转动传感器给予调节。

⑥ 直至IDL信号线电压符合③、④要求，并紧固传感器固定螺钉。

有一些车没有怠速开关IDL，若需调整节气门位置传感器，可在节气门完全关闭时，调整节气门传感器位置使其VTA电压值小于0.8V。

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爆燃传感器

爆燃传感器是发动机电子控制系统中必不可少的重要部件，它的作用是检测发动机有无爆燃现象，并将信号送入发动机ECU。常见爆燃传感器有两种：一种是共振型压电式爆燃传感器；另一种是共振型磁致伸缩式爆燃传感器。

爆燃传感器将检测到的发动机爆燃信号——气缸体振动的压力波，转变为电信号传给ECU，ECU立即将点火时间推迟，避免爆燃。爆燃消失后，控制系统使点火提前角逐步恢复。

大多数发动机有1~2个爆燃传感器，为了感应发动机敲缸情况，爆燃传感器只能安装在缸体上。

大众汽车发动机控制单元利用霍尔信号，将爆燃信号选择性地指定给各个气缸。若爆燃传感器检测到某个气缸中发生爆燃，那么发动机管理系统将改变该气缸的点火时刻(点火提前角向“滞后”方向调节)，直至不再发生爆燃。若确认该气缸中没有继续发生爆燃的趋势，那么控制单元将其点火提前角恢复到最初位置(向“提前”方向调节)。桑塔纳2000GSi型发动机采用两个爆燃传感器，分别安装在气缸体进气管侧第1、第2缸和第3、第4缸之间。

采用爆燃传感器信号进行点火提前角闭环控制可以防止发动机爆燃，使燃烧总接近于爆燃点，最大限度地提高燃烧质量。不仅可保证使用低牌号汽油时不损坏发动机，同时也保证发动机在使用高质量汽油时能发出最大功率。

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