含氧感知器

eric_y

原文刊載於
http://ericwu5.spaces.live.com/b ... F76598A5!1131.entry

「含氧感知器」的主要目的在控制引中汽油與氧氣的「空燃比」，它會自動將訊息傳回ECU微電腦控制單
位，然後由電腦下達噴油指令，完全燃燒汽油，讓每一滴油都發揮最佳效率，達到「超級省油」效果。
另一方面，因為氧氣與汽油能達到最佳結合，讓引擎的運轉保持在最佳狀態，所以在「引擎耐久性」及
「減污環保性」上，都有非常好的效果。
數位噴射引擎管理系統，具備完整的五種「精密感知器」，在正確的感測位置進行全時監測，包括含氧
感知器、岐管壓力感知器、油門開度感知器、引擎溫度感知器、曲軸角度感知器，可以充份提供引擎運轉
即時的精確資訊給高智慧電腦(ECU)進行計算與控制，達到超強性能、超省油、超耐用及超環保四大優勢

含氧感知器所輸出的並不是類比的電壓，它的輸出訊號比較像是一個開關訊號，它只會告訴行車電腦目前
的空燃比相較於標準 值高或低，每次供油行程時電腦就依據這個訊號增減噴射的油料。
含氧感知器的輸出訊號與引擎的轉速不一定成正比，很可能會在多次修正後含氧感知器的訊號才有變化
，這是因為前面提到過有些例外的狀況使得系統的調整不是在封閉的迴路下調整。
目前五期的機車大多開始使用含氧感知器來為引擎作最佳化的調整，目前大概可以改進以下的項目:
1.廢氣的控制  2.高度的改變(配合歧管壓器感知器)
3.引擎的老化            4.適度的引擎改裝(大改可不行

這個階段的車輛若要進行改裝，會有這樣的問題必須思考;
1.換了大汽缸後有哪些需要修改?
燃油的噴射量，欺騙ECU的假O2訊號(或者乾脆換不同種的，但是換錯的話會大耗油，與直通的進排氣管等...主
要的變化大氣缸由於容積變大了，想當然的燃油也需要多一點這樣ECU才能自動維持所設定的最佳空燃比，但
是問題來了，大的汽缸最佳的空燃比不一定跟原廠的設定相同啊，所以這時候就需要產生一個假的訊號來調整
我們所需要的空燃比給ECU了，這樣才能達到較佳的燃燒狀況，如果各位看倌已經等不急先換了汽缸，也造了
假訊號給ECU了，你會發現效果沒有想像中的那樣把小綿羊變成小野狼，這是因為除了空燃比的問題之外，引
擎還有容積效率的問題，假設在一個真空的引擎中，輸入14:1的燃料只充滿了引擎容積的50%，與充滿了相同14:1
的燃料但是引擎容積的80%，燃燒的結果空燃比是幾乎相同的，但是所產生的引擎效率可是不一樣的喔，所以
你知道了吧，換跟效率好的進排氣管是有差的喔。

2.儀表的O2故障燈如何欺騙?
一般ECU如果發現引擎工作在稀薄燃燒下過久的話，就可能會判定為O2故障，所以如果只是要騙ECU讓警告燈
關閉的話只要隨便送一個0~1V的訊號給它就可以了。

3.如何產生所需的假空燃比訊號?
目前噴射機車的燃油控制已經與汽車一樣採用閉迴路控制系統了，所以有些朋友會發現以四期車為例，原本
外掛的電腦放在五期車上卻發揮不出效用了，這是因為ECU已經新增O2的資料，當燃油過稀或過濃時就會對
原本的供油錶進行反向修正，當然O2的補償有前面所提到例外的控制狀況，會使得供油重回開迴路控制。
但是其它的狀況下，ECU都會維持在最佳的AFR為目標，要注意喔，在進階版的ECU控制，有些AFR會分為
不同的值，像是在怠速或高速下(競技時)。當然你若拔除O2感測器就可以造成ECU進入開迴路的控制，但你得
忘記故障燈這件事，你的外掛電腦也可以繼續使用，副作用是燃油可能會多消耗一些。
我們可以很簡單的利用LM-3914的IC做一個簡單的AFR表，網路上有很多這樣的資料，你可以觀察一下閉迴路
與開迴路的控制上有何差別。
剛剛提到了，在閉迴路的控制時，一般普遍的控制都是將AFR維持在一個相同的值上，所以我們只要產生一個
永遠固定的AFR給ECU就可以了，這樣故障燈不會亮，同時不管我們如何利用外掛電腦進行供油量的修正，ECU
都會以為目前已獲得最佳AFR了。
這個值的測量我們可以利用當暖車完成後，讓機車在怠速下測量O2所送出的訊號，接著把訊號拔掉，串上假訊
號給ECU，當我們調整假訊號若可以把AFR值調高(低)並穩定一段時間就表示我們已經成功的騙到ECU了。
其實在競技用的車子上，經常發生的狀況是ECU經常處於加減速與高速中，所以常常開迴路控制中啦(當然真的
要計較的話還是有差喔)，只有像我這種定速龜行的速度才能使O2感測器對ECU做最佳的燃油回饋控制。
另外在改裝廠時由於師傅可以用機台拉在固定的轉速試給你看改裝的效果，所以除非路況很好，我們可以接近
定速行車，不然的話我們幾乎75%以上的時間只要處裡3000RPM以下的閉迴路控制就可以了，最進階的作法就
當進入我們想改變供油的區段時才騙ECU，其他段落就回到原廠的控制，或是可以關閉對O2的干涉，這樣也很
不錯。
最後，O2系統所要改善的就是減少廢氣量，得到較乾淨得空氣，當噴嘴或燃燒是積碳時還能維持一段不錯的
效率。所以可以的話盡量讓它運作，為環保盡一份心力。 ^_^

[ 文章最後由 eric_y 於 2009-3-23 09:44 編輯 ]

georgechiuj

恩!非原廠的人能夠講出這麼多，真的已經算是非常有研究了!已經很久沒有上來逛逛了!沒想到可以看到對FI這麼專業討論的文章......害我的手有點癢，所以就補充一下說明吧：

O2 Sensor又叫做Lamda Sensor(為何?這要看他的電壓-空燃比特型圖就好像拉丁文的Lamda)，為何叫做〝含氧感知器〞，顧名思義他就是利用感測廢氣中的含氧量來得知進氣端空燃比的(這會有例外...待會說)，但是光靠廢氣中的氧氣是不會產生電壓的，還要有大氣中的氧氣來做相對比較，原理是在一個陶瓷基板上鍍上一層氧化金屬，利用高溫下氧離子會自動解離的特性，讓廢氣端的氧離子與大氣端的氧離子產生游移而發生電位差，電壓大代表廢棄的氧氣含量少，代表進氣測偏濃，反之則反之，因此ECU只需接受O2來的電壓就可以判定濃稀並且加以控制，所以有O2 sensor的FI系統又被稱為Close Loop的原因就在這(空燃比可以被精準的收歛)，另外，剛剛有提到所謂的例外，有時候O2感測到並非真正的進氣端的空燃比：有一種是非故意的，例如排氣管漏氣，就會造成誤判，量少會造成ECU誤判而噴濃，量多的話會造成超過補正量而造成ECU誤判O2 Sensor損壞......另外一種則是故意的：因為並不是每個引擎都可以適合稀薄燃燒，但O2剛剛說過又有收斂空燃比的好處，因此就有車廠會故意在O2 Sensor前導入〝新鮮的二次空氣〞，故意讓O2誤判，既可以讓引擎保有較佳的出力特性，又可以擁有O2收斂的特性.....但此舉其實只能說是半套的Close Loop，下場就是....都不怎麼省油!

很多人其實都會發現，5期以後的車輛都變的比較沒力.....其實這是對的!但極速卻又差不多!原因還是在加了O2 Sensor，只要有進入Close Loop的區域，都會控制在所謂的理論空燃比=14.7左右吧!但大部分車廠的引擎設計的最佳出力時的空燃比絕對不會在14.7，所以當然會覺得比較沒力，但到了高速又與4期差不多，是因為也跳脫所謂的Close Loop的區域，那既然進入Close loop的出力不會是最佳的，加O2是否會比較省油......答案當然是：不一定囉!!要看原廠的引擎設計是否會在理論空燃比時達到最佳的〝燃費率〞(就是每單位汽油可以燃燒出的靜馬力)，但...大部分都是否定的!現再無論國內的三大廠或小廠的引擎，大都是由化油器引擎衍伸過來的，所以遇到超稀薄燃燒時不見得比較省油喔!但FI系統還是可以比較省油的原因為何??因為FI系統在回油時都可以做燃油切斷的動作，這是化油器做不到的.......所以5期FI車會比4期FI車較省油(但FI車一定較化油器省油)?那是--!!Yamaha有些125的機種的油耗突然大幅進步(ex BWS...GTR Aero等)，不是O2的功勞，而是引擎設計朝向經濟實用的低扭力特性造成的!4期進入5期其實也不是為了油耗喔!!而是排放廢氣喔!!所以這樣就知道O2的功能了!!沒錯...O2 Sensor的功能是與廢氣的淨化有關!一般車輛管制的排放毒氣有CO、HC、NOx(CO2則是溫室氣體，目前也有國家開始管制)，通常為了淨化他們都必須裝上所謂的三元觸媒(知道為何叫三元觸媒了吧)，但是好玩的是...CO與HC屬於氧化反應，但NOx的淨化卻屬於還原反應，所以當廢氣含氧量多的時候(表示空燃比稀薄)，CO與HC的淨化率超高，但NOx卻低下，反之，廢氣中含氧量低(濃)的時候，CO與HC的淨化效果變差，但NOx會變好，不過科學家發現.......當達到理論空燃比時，這3者可以達到互相平衡下的較佳淨化率(3者的淨化率雖無法達到最佳，但都可以同時保持較高的淨化率)，這就是O2 Sensor的功能之一!另外的功能就是可以收斂車廠的生產公差!

另外文章有提到如何騙過ECU-利用一個固定電壓當成假空燃比訊號，的確是可以讓ECU不閃故障燈喔!但是....固定的電壓卻會造成ECU不是補正到過濃就是過稀喔!如果有看過O2實際的電壓訊號就會發現，其實ECU並不是真的很精準的控制在理論空燃比喔!而是在理論空燃比的上下(濃稀)不斷的來回震盪，而大約的平均值就在理論空燃比....所以固定電壓只會造成ECU一直補正到超過原廠設定補正量才會停止喔!!

eric_y

感謝分享! 今天才知道為何含氧感知器又稱作Lamda Sensor，希望有機會樓上的先進多發表一些文章。

donchang

正確拼法 Lambda Sensor
http://en.wikipedia.org/wiki/Lambda_sensor
這網址有資料 維機百科

w331958

大大功課做的很好歐　一般人很少會知道原來這種東西那麼深奧　ＧＯＯｄ

victorter

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2.儀表的O2故障燈如何欺騙?
一般ECU如果發現引擎工作在稀薄燃燒下過久的話，就可能會判定為O2故障，所以如果只是要騙ECU讓警告燈
關閉的話只要隨便送一個0~1V的訊號給它就可以了。

這點您錯了喔，如果只是隨便送一個0-1V的訊號，ECU一樣會判定為故障，你的訊號必須是要以符合ECU設定的頻率以及範圍才有效，不然一樣會被ECU判定為高電壓、低電壓故障或是反映過慢故障。

3.如何產生所需的假空燃比訊號?
目前噴射機車的燃油控制已經與汽車一樣採用閉迴路控制系統了，所以有些朋友會發現以四期車為例，原本
外掛的電腦放在五期車上卻發揮不出效用了，這是因為ECU已經新增O2的資料，當燃油過稀或過濃時就會對
原本的供油錶進行反向修正，當然O2的補償有前面所提到例外的控制狀況，會使得供油重回開迴路控制。
但是其它的狀況下，ECU都會維持在最佳的AFR為目標，要注意喔，在進階版的ECU控制，有些AFR會分為
不同的值，像是在怠速或高速下(競技時)。當然你若拔除O2感測器就可以造成ECU進入開迴路的控制，但你得
忘記故障燈這件事，你的外掛電腦也可以繼續使用，副作用是燃油可能會多消耗一些。

如果O2被拔掉了，車子最常發生的就是一直濃油到你引擎熄火!!


星陶科技

eric_y

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您說的對！