6.3氧传感器和三元催化器检测（课件）-高二《汽车发动机电子控制系统故障诊断与检测》同步教学（华东师大版）

学习任务3 氧传感器和三元催化器检测 排放控制系统检修 项目六 任务目标 ◎能够完整罗列出两种不同氧传感器的组成部件。 ◎能够描述氧传感器和三元催化器的工作过程。 ◎依据汽车维修操作要求，规范、熟练地在15分钟内完成氧传感器和三元催化器的检测。 学习重点 ◎氧传感器和三元催化器工作原理及其检测的任务实施。 第 页 排放控制系统检修 项目六 学习任务3 氧传感器和三元催化器检测 1 氧传感器功用 轿车上一般安装有前氧传感器和后氧传感器。前氧传感器安装在发动机排气管和三元催化器之间，主要用于修正喷油量；后氧传感器也称为空燃比传感器，安装在三元催化器之后，用于监视三元催化器的工作状况。 氧传感器用来检测废气中氧的浓度并转换为电信号，将此信号反馈给ECU，ECU据此判断可燃混合气的浓度，调节喷油量。可燃混合气的浓度偏稀时增加喷油量，偏浓时减少喷油量，使可燃混合气浓度接近理论值（空燃比14.7∶1）。 第 页 排放控制系统检修 项目六 2 氧传感器结构 常见的氧传感器有加热型氧化锆式氧传感器和加热型氧化钛式氧传感器。 氧传感器的分类 第 页 排放控制系统检修 项目六 2 氧传感器结构 加热型氧化钛式氧传感器主要由二氧化钛元件、加热元件、通气孔、陶瓷管、连接器等组成，其中加热元件采用热敏电阻，其上绕有钨丝并引出两个电极直接与汽车电源（12～14V）相通，用于对二氧化钛进行加热，使氧化钛式氧传感器迅速达到工作温度而进入工作状态。 加热型氧化钛式氧传感器结构 第 页 排放控制系统检修 项目六 2 氧传感器结构 加热型氧化锆式氧传感器主要由锆管、内电极、外电极、加热元件、陶瓷管、连接器等组成。其中加热元件采用热敏电阻，其上绕有钨丝并引出两个电极直接与汽车电源（12～14V）相通，用于对锆管进行加热，使氧化锆式氧传感器迅速达到工作温度而进入工作状态。 加热型氧化锆式氧传感器结构 第 页 排放控制系统检修 项目六 3 氧传感器工作原理 以氧化锆式氧传感器为例，二氧化锆为一种固体电解质，在高温下，氧离子在其内部能够扩散和渗透。当氧化锆管的内外侧表面分别接触到不同密度的氧时，氧化锆物质中的氧离子便从内向外扩散，产生电动势，管内外侧的铂电极间便产生电压。 在高温及铂的催化下，废气中带负电的氧离子吸附在氧化锆套管的内外表面上，由于大气中的氧气比废气中的氧气多，套管上与大气相通一侧比废气一侧吸附更多的负离子，两侧离子的浓度差产生电动势，使铂电极产生电压信号，此电压信号在输入回路的比较器中与基准电压对比，以0.45V以上为1，以0.45V以下为0输入汽车ECU中处理，ECU把高电压信号视作浓混合气，把低电压信号视作稀混合气。根据氧传感器的电压信号，ECU按照尽可能接近14.7∶1的最佳空燃比来稀释或加浓混合气。 第 页 排放控制系统检修 项目六 3 氧传感器工作原理 排气管废气中氧气含量增加时，锆管内外表面之间的电压差减小，氧传感器输出低电压信号（＜0.45V），反馈给ECU的是混合气稀信号，ECU将增加喷油信号脉宽。 氧化锆式氧传感器工作原理（空燃比大于14.7） 第 页 排放控制系统检修 项目六 3 氧传感器工作原理 排气管废气中氧气含量减少时，锆管内外表面之间的电压差增加，氧传感器输出高电压信号（＞0.45V），反馈给ECU的是混合气浓信号，ECU将减少喷油信号脉宽。 氧化锆式氧传感器工作原理（空燃比小于14.7） 第 页 排放控制系统检修 项目六 4 三元催化器（TWC） 三元催化器（TWC）是安装在汽车排放控制系统中最重要的机外净化装置，它可将汽车尾气排出的CO、 HC和NOx等有害气体通过氧化和还原作用转变为无害的二氧化碳、水和氮气。由于这种催化器可同时将废气中的三种主要有害物质转化为无害物质，故称“三元”。 三元催化器的功用 第 页 排放控制系统检修 项目六 4 三元催化器（TWC） 三元催化器主要由外壳、金属网、陶瓷块、整流器等组成。 三元催化器的结构 第 页 排放控制系统检修 项目六 4 三元催化器（TWC） 三元催化器可以将有害物质转化为无害物质，其转化过程中化学反应主要有氧化反应和还原反应两种。有害成分按照下面的步骤被转化： 首先，三元催化器利用内含的贵金属铑（Rh）做催化剂，氮氧化物和CO还原反应生成N2、 CO2和O2，化学反应如下： 2NO+2CO＝==N2+2CO2 2NO2+2CO===N2+2CO2+O2 第 页 排放控制系统检修 项目六 4 三元催化器（TWC） 其次，在铂（Pt）或钯（Pd）催化剂的催化下，CO和HC与氧气发生氧化反应，产生CO2和H2O，化学反应如