淺談氧傳感器的故障分析與診斷

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1、淺談氧傳感器的故障分析與診斷默認(rèn)分類??2008-03-2910:42??閱讀464???評(píng)論4?字號(hào)：大大?中中?小小?作者：王和平時(shí)間：2007年6月2日[摘要]本文首先闡述了氧傳感器在電控發(fā)動(dòng)機(jī)排放控制中的重要性，然后介紹了氧傳感器的種類及影響氧傳感器的因素。接著結(jié)合氧傳感器的波形對(duì)氧傳感器的技術(shù)狀況進(jìn)行了分析，并列舉出了故障實(shí)例。主題詞：氧傳感器、空燃比、氧傳感器的故障診斷論文主題：1、氧傳感器在電控發(fā)動(dòng)機(jī)排放控制中的重要性在使用三元催化轉(zhuǎn)換器以減少排氣污染的發(fā)動(dòng)機(jī)上，氧傳感器是必不可少的元件。由于混合氣的空燃比一旦偏離理論空燃比，三元催化器對(duì)CO、H

2、C和NOX的凈化能力將急劇下降，故在排氣管中安裝氧傳感器，用以檢測(cè)排氣中氧的濃度，并向ECU發(fā)出反饋信號(hào)，再由ECU控制噴油器噴油量的增減，從而將混合氣的空燃比控制在理論值附近。2、氧傳感器的種類及氧傳感器在汽車上安裝的重要性目前，實(shí)際應(yīng)用的氧傳感器有氧化鋯式氧傳感器和氧化鈦式氧傳感器兩種。而常見的氧傳感器又有單引線、雙引線、三引線及四引線之分，；單引線的為氧化鋯式氧傳感器；雙引線的為氧化鈦式氧傳感器；三引線和四引線的為加熱型氧化鋯式氧傳感器，原則上四種引線方式的氧傳感器是不能替代使用的。氧傳感器一旦出現(xiàn)故障，將使電子燃油噴射系統(tǒng)的電腦不能得到排氣管中氧濃度的

3、信息，因而不能對(duì)空燃比進(jìn)行反饋控制，會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)油耗和排氣污染增加，發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)怠速不穩(wěn)、缺火、喘振等故障現(xiàn)象。因此，必須及時(shí)的排除故障或更換?？杖急葘?duì)排氣中碳?xì)浠衔铮℉C）和一氧化碳（CO）的含量有很大影響，在空燃比低于14.7：1時(shí)，HC及CO含量降低；如果空燃比高于14.7：1時(shí)，HC及CO含量迅速上升。但是，降低空燃比會(huì)導(dǎo)致燃燒溫度升高，排氣中的氮氧化合物（NOX）升高。所以，理想的空燃比應(yīng)在接近14.7：1的很小范圍內(nèi)。另外三元催化轉(zhuǎn)化器的轉(zhuǎn)化效率只有在空氣系數(shù)為1的很小范圍內(nèi)最高。如圖1所示三元催化轉(zhuǎn)化器對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的排放控制具有極其重要的意義。沒有三元

4、催化轉(zhuǎn)化器就不可能滿足歐洲排放法規(guī)。第二代車載故障診斷系統(tǒng)(OBD-Ⅱ)具1有對(duì)三元催化轉(zhuǎn)化器進(jìn)行故?障診斷的功能。????????????圖1三元催化轉(zhuǎn)換效率圖?????????????????????????????而為了對(duì)三元催化轉(zhuǎn)化器進(jìn)行故障診斷，必須在它的前和后各裝一個(gè)氧傳感器(圖2)。??????????????????????圖2發(fā)動(dòng)機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)正常運(yùn)行的三元催化轉(zhuǎn)化器因其儲(chǔ)氧能力而使后氧傳感器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)與前氧傳感器相比明顯差，后氧傳感器動(dòng)態(tài)響應(yīng)曲線的振幅非常小(圖3a)。反之，如果后氧傳感器信號(hào)電壓的波形非常接近前氧傳感器，只不過相位略滯后(

5、圖3b)，則ECU認(rèn)為三元催化轉(zhuǎn)化器效率過低。因此通過觀察前氧傳感器和后氧傳感器的波形就能判斷三元催化轉(zhuǎn)化器是否失效。?????????????圖3a正常圖形????????????????????????????????????????????????圖3b非正常圖形3、氧傳感器的故障診斷3.1前氧傳感器信號(hào)電壓超出可能范圍氧傳感器信號(hào)電壓在空氣過量因數(shù)λ=1處發(fā)生階躍。如圖4所示，ECU為氧傳感器提供了一個(gè)450mV電壓。在穩(wěn)定工況下，如果λ＜1，則氧傳感器信號(hào)電壓約為1000mV；如果λ＞1，則此信號(hào)電壓約為100mV。如前所述，當(dāng)ECU進(jìn)入閉環(huán)控制后，

6、氧傳感器信號(hào)電壓應(yīng)在1000mV和100mV之間不斷地波動(dòng)(圖5a)。在加速和減速工況下退出閉環(huán)控制，加速工況下混合氣加濃，該信?號(hào)電壓應(yīng)接近1000mV；減速工況下混合氣變稀，該信號(hào)電壓應(yīng)按近100mV。如果在ECU進(jìn)入閉環(huán)控制后該信號(hào)電壓保持低于175mV達(dá)15s，或者在加速工況下該信號(hào)電壓保持低于600mV達(dá)15s，則ECU認(rèn)為該傳感器信號(hào)電壓偏低，不可信。如果在ECU進(jìn)入閉環(huán)控制后信號(hào)電壓保持高于800mV達(dá)15s，或者在減速工況下該信號(hào)電壓保持高于110mV達(dá)15s，則ECU認(rèn)為該傳感器信號(hào)電壓偏高，不可信。此時(shí)，在滿足下列條件的情況下ECU將設(shè)置前

7、氧傳感器信號(hào)電壓超出可能范圍的故障信息記錄：沒有節(jié)氣門位置傳感器、燃油蒸發(fā)排放控制系統(tǒng)、缺火、進(jìn)氣溫度傳感器、進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力傳感器、燃油調(diào)節(jié)、噴油器、廢氣再循環(huán)閥位置傳感器、冷卻液溫度傳感器、曲軸位置傳感器和空氣流量傳感器的故障信息記錄。????????????圖4氧傳感器電壓輸出特性圖?3.2前氧傳感器信號(hào)電壓響應(yīng)速度過低如圖5b和圖5c所示，隨著氧傳感器的老化，其信號(hào)電壓響應(yīng)速度越來越低，表現(xiàn)為動(dòng)態(tài)響應(yīng)曲線趨于平緩。在ECU進(jìn)入閉環(huán)控制的情況下，ECU連續(xù)監(jiān)測(cè)氧傳感器一段時(shí)間(例如100s)，記錄其信號(hào)電壓，每次從低于300mV到高于600mV(混合氣從

8、稀到濃)和從高于600mV到低于300