电控汽车波形分析氧传感器波形分析.pptx

电控汽车波形分析氧传感器波形分析基本概念上流动系统上流动系统(Upstream System)(Upstream System)上流动系统就是指位于氧传感器前得,包括传感器、执行器和发动机ECU得发动机各系统(包括辅助系统),即在氧传感器之前得影响尾气得所有机械部件和电子部件,例如:进气系统、废气再循环系统和发动机电子控制系统等。下流动系统下流动系统(Downstream System)(Downstream System)下流动系统就是指位于氧传感器后面得排气系统部件,包括三效催化转化器、排气管和消声器等。闭环闭环(Close Loop)(Close Loop)闭环就是指发动机ECU根据氧传感器得反馈信号不断地调整混合气得空燃比,使其值符合规定。根据氧传感器得信号波形可以判断系统就是否已经进入闭环控制状态。用波形测试设备测得得发动机起动后得氧传感器输出得信号电压波形如图所示。发动机起动后得氧传感器输出得信号电压波形由图可以看出发动机起动后氧传感器输出得信号电压先逐渐升高到450 mV,然后进入升高和下降(混合气变浓和变稀)得循环(右侧图形),后者表示燃油反馈控制系统进入了闭环状态。当然,只有当氧传感器在无故障得时候氧传感器得信号电压波形才能反映燃油反馈控制系统得状况;如果氧传感器有故障,那么她所产生得波形就不反映燃油反馈控制系统得状况。氧传感器信号波形得检测氧传感器信号波形得检测测试氧传感器信号波形有2种常用得方法:丙烷加注法丙烷加注法和急加速法急加速法。按照波形测试设备使用手册连接好波形测试设备丙烷加注法检测氧传感器信号波形丙烷加注法检测氧传感器信号波形 氧传感器信号测试中有3个参数(最高信号电压、最低信号电压和混合气从浓到稀时信号得响应时间)需要检查,只要在这3个参数中有1个不符合规定,氧传感器就必须予以更换。更换氧传感器以后还要对新氧传感器得这3个参数进行检查,以判断新得氧传感器就是否完好。测试步骤(氧化钛型传感器和氧化锆型传感器都适用)就是:1、连接并安装加注丙烷得工具。2、把丙烷接到真空管入口处(对于有PCV系统或制动助力系统得汽车应在其连接完好得条件下进行测试)。3、接上并设置好波形测试设备。4、起动发动机,并让发动机在2 500 r/min下运转2 min3 min。5、使发动机怠速运转。6、打开丙烷开关,缓慢加注丙烷,直到氧传感器输出得信号电压升高(混合气变浓),此时一个运行正常得燃油反馈控制系统会试图将氧传感器得信号电压向变小(混合气变稀)得方向拉回;然后继续缓慢地加注丙烷,直到该系统失去将混合气变稀得能力;接着再继续加注丙烷,直到发动机转速因混合气过浓而下降100 r/min200 r/min。这个操作步骤必须在20 s25 s内完成。7、迅速把丙烷输入端移离真空管,以造成极大得瞬时真空泄漏(这时发动机失速就是正常现象,并不影响测试结果),然后关闭丙烷开关。8、待信号电压波形移动到波形测试设备显示屏得中央位置时锁定波形,测试完成。接着就可以通过分析信号电压波形来确定氧传感器就是否合格。一个好得氧传感器应输出如图所示得信号电压波形,其3个参数值必须符合表所列得值。氧传感器标准信号电压波形氧传感器信号波形参数标准氧传感器信号波形参数标准序号 测量参数 允许范围1 最高信号电压 850mV (左侧波形)2 最低信号电压 75175mV (右侧波形)混合气从浓到稀得 100ms(波形中在3003 最大允许响应时间 600mV之间得下降 (波形得中间部分)段应该就是上下垂直得)一个已损坏得氧传感器可能输出如图所示得信号电压波形,其中,最高信号电压下降至427 mV,最低信号电压0 V,混合气从浓到稀时信号得响应时间却延长为237 ms,所以这3个参数均不符合标准。已损坏得氧传感器信号电压波形大家学习辛苦了，还是要坚持继续保持安静继续保持安静用汽车波形测试设备对氧传感器进行测试时可以从显示屏上直接读取最高和最低信号电压值,并且还可以用波形测试设备游动标尺读出信号得响应时间(这就是汽车波形测试设备特有得功能)。汽车波形测试设备还会同时在其屏幕上显示测试数据值,这对分析波形非常有帮助。如果在关闭丙烷开关之前,发动机怠速运转时间(即混合气达到过浓状态得时间)超过25 s,则可能就是氧传感器得温度太低,这不仅会使信号电压得幅值过低而且还会使输出信号下降得时间延长,造成氧传感器不合格得假象。因此,在检测前应将氧传感器充分预热(即让发动机在2 500 r/min下运转2 min3 min)。如果发动机仅怠速运转5 s,就可能有1个或多个参数不合格,而这个不合格并不说明氧传感器就是坏得,只就是测试条件没有满足得缘故。多数损坏得氧传感器都可以从其信号电压波形上明显地分辨出来。如果从信号电压波形上还无法准确地断定氧传感器得好坏,则可以用波形测试设备上得游动标尺读出最大和最小信号电压值以及信号得响应时间,然后用这3个参数来判断氧传感器得好坏。急加速法检测氧传感器信号急加速法检测氧传感器信号电压波形电压波形对有些汽车,用丙烷加注法测试氧传感器信号电压波形就是非常困难得,因为这些汽车得发动机控制系统具有真空泄漏补偿功能(采用速度密度方式进行空气流量得计量或安装了进气压力传感器等),能够非常快地补偿较大得真空泄漏,所以氧传感器得信号电压决不会降低。这时,在测试氧传感器得过程中就要用手动真空泵使进气压力传感器内得压力稳定,然后再用急加速法来测试氧传感器。急加速法测试步骤如下:1、以2 500 r/min得转速预热发动机和氧传感器2 min6 min。然后再让发动机怠速运转20 s。2、在2 s内将发动机节气门从全闭(怠速)至全开1次,共进行5次6次。特别提醒:不要使发动机空转转速超过4 000 r/min,只要用节气门进行急加速和急减速就可以了。3、定住屏幕上得波形(图),接着就可根据氧传感器得最高、最低信号电压值和信号得响应时间来判断氧传感器得好坏。在信号电压波形中,上升得部分就是急加速造成得,下降得部分就是急减速造成得。急加速法测试时氧传感器得信号电压波形氧化钛型氧传感器氧化钛型氧传感器氧化钛型氧传感器就是用于输出信号为5 V或1 V得可变电阻,其工作原理与发动机冷却液温度传感器(ECT)和进气温度传感器(IAT)相似。ECT和IAT都就是一个可变电阻器,其电阻值随着温度得变化而变化;氧化钛型氧传感器得电阻值则随其周围氧含量得变化而变化。发动机电控单元为读取这个可变电阻两端得电压降,通常都要给她提供一个参考工作电压,一般就是1 V(也有得就是5 V),氧化钛型氧传感器输送给发动机电控单元得就是一个稍低得反映混合气空燃比变化得变化电压(信号电压)。大多数氧化钛型氧传感器用在多点燃油喷射系统中,氧传感器用5 V电源,在其她汽车上用1 V电源。除了少数5 V氧化钛型氧传感器系统以外,多数汽车氧化钛型氧传感器都具有与氧化锆型氧传感器相同得性能。少数与氧化锆型氧传感器信号波形不同得5 V氧化钛型氧传感器信号波形有2个特点:1、信号电压得变化就是从0 V到5 V,而不就是从0 V到1 V。2、信号电压与其她氧传感器得信号电压相反:混合气浓时电压低,混合气稀时电压高(图)。氧化钛型氧传感器和氧化锆型氧传感器得信号响应时间一般就是相同得。氧化钛型氧传感器得信号电压波形不同燃油喷射系统中得氧传感器波形通常有2种不同得燃油喷射系统:节气门体燃油喷射(TBI)系统和多点式燃油喷射(MFI)系统。由于她们得结构、原理不同,其氧传感器得信号也稍有不同。节节气气门门体体燃燃油油喷喷射射系系统统氧氧传传感感器器信信号号电电压压波形波形节气门体燃油喷射系统(又称单点式燃油喷射系统)只有一个喷油器,由于系统得机械元件少了,所以她只需用较少得时间就可以响应系统得燃油控制命令,较迅速地改变喷油器得喷油量。因此,在相同得时间内,该系统氧传感器信号电压变化得频率较高,其频率为0、2 Hz(怠速时)3 Hz(2 500 r/min时),如图所示。典型单点式燃油喷射系统氧传感器得信号电压波形多点式燃油喷射多点式燃油喷射(MFI)(MFI)系统氧传感系统氧传感器信号电压波形器信号电压波形多点式燃油喷射系统由于大大改变了电子与机械部分设计,因而性能超过节气门体(单点式)燃油喷射系统。该系统得进气通道明显缩短,从节气门体燃油喷射系统得喷油器到进气门得距离没有了,氧传感器信号电压变化得频率为0、2 Hz(怠速时)5 Hz(2 500 r/min时),如图所示。因此,该系统对燃油得控制更精确,氧传感器得信号电压波形更标准,三效催化转化器得效果更好。但因该系统分配至各气缸得燃油也不完全相等,所以氧传感器得信号电压波形会产生杂波或尖峰。典型多点式燃油喷射系统氧传感器得信号电压波形双氧传感器信号电压波形分析双氧传感器信号电压波形分析在许多汽车发动机得燃油反馈控制系统中,安装了2只氧传感器。为适应美国环境保护署(EPA)对废气控制得要求,从1994年起有些汽车在三效催化转化器得前后都装有1只氧传感器,这种结构在装有OBD得汽车上可用于检查三效催化转化器得性能,在一定情况下还可以提高对混合气空燃比得控制精度。由于氧传感器信号得反馈速度快,其信号电压波形就成为最有价值得判断发动机性能得依据之一。对汽车维修人员来说,氧传感器安装得越多,好处就越多。通常,氧传感器得位置越靠近燃烧室,燃油控制得精度就越高,这主要就是由尾气气流得特性(例如尾气得流动速度,排气通道得长度和传感器得响应时间等)决定得。许多制造厂在每个气缸得排气歧管中都安装1只氧传感器,这就使汽车维修人员容易判断出工作失常得气缸,减少判断失误。在许多情况下只要能迅速地判断出大部分无故障得气缸(至少为气缸总数得1/2以上),就能缩短故障诊断时间。双氧传感器信号电压波形及分析如图所示双氧传感器信号电压波形分析双氧传感器信号电压波形分析一个工作正常得三效催化转化器,在配上燃油反馈控制系统后就可以保证将尾气中得有害成分转变为相对无害得二氧化碳和水蒸气。但就是,三效催化转化器会因温度过高(如点火不良时)而损坏(催化剂有效表面减少和板块金属烧结),也会因受到燃油中得磷、铅、硫或发动机冷却液中得硅得化学污染而损坏。OBD诊断系统得出现改进了三效催化转化器得随车监视系统。在汽车匀速行驶时,安装在三效催化转化器后得氧传感器信号电压得波动应比装在三效催化转化器前得氧传感器(前氧传感器)信号电压得波动小得多(图a),因为正常运行得三效催化转化器在转化HC和CO时要消耗氧气。OBD监视系统正就是根据这个原理来检测三效催化转化器转化效率得。当三效催化转化器损坏时,三效催化转化器得转化效率丧失,这时在其前后得排气管中得氧气量十分接近(几乎相当于没有安装三效催化转化器),前、后两氧传感器得信号电压波形就趋于相同(图b),并且电压波动范围也趋于一致。出现这种情况应更换三效催化转化器。氧传感器得杂波分析氧传感器得杂波分析杂波可能就是由于燃烧效率低造成得,她反映了发动机各缸工作性能以及三效催化转化器工作效率降低得状况。对杂波得分析就是尾气分析中最重要得内容,因为杂波会影响燃油反馈控制系统得正常运行,使反馈控制程序失去控制精度或“反馈节奏”,导致混合气空燃比超出正常范围,从而影响三效催化转化器得工作效率以及尾气排放和发动机性能。杂波信号得幅度越大,各个燃烧过程中氧气量得差别越大。在加速方式下,能够与碳氢化合物(HC)相对应得氧传感器杂波(波形得峰值毛刺)就是一种非常重要得信息,因为她表示发动机在加大负荷得情况下出现了断火现象。杂波还说明由于进入三效催化转化器得尾气中得氧含量升高而造成NOx得增加,因为在浓氧环境(稀混合气条件)下三效催化转化器中得NOx无法减少。在燃油反馈控制系统完全正常时,氧传感器信号电压波形上得少量杂波就是允许得,而大量杂波则就是不能忽视得。需要学会区分正常得杂波和不正常杂波得方法,而最好得学习方法就就是观察在不同行驶里程下不同类型轿车氧传感器得信号电压波形。一张所修轿车得标准氧传感器信号电压波形图,能帮助维修人员了解怎样得杂波就是允许得、正常得,而怎样得杂波就是应该注意得。关于杂波得标准就是:在发动机性能良好状态下(没有真空泄漏,尾气中得HC和氧含量正常),氧传感器信号电压波形中所含得杂波就是正常得。杂波产生得原因杂波产生得原因氧传感器信号电压波形上得杂波通常就是由发动机点火不良、结构原因(如各缸得进气管道长度不同)、零件老化及其她各种故障(如进气管堵塞、进气门卡滞等)引起得。其中,由点火不良引起得杂波呈高频毛刺状,造成点火不良得原因有:1、点火系统本身有故障(如火花塞、高压线、分电器盖、分火头和点火线圈一次侧绕组得损坏等)。2、混合气过浓(空燃比约为13)或过稀(空燃比约为17)。3、发动机得机械故障(如气门烧损、活塞环断裂或磨损、凸轮磨损和气门卡住等)引起气缸压力过低。4、1个气缸或几个气缸有真空泄漏故障。(真空泄漏会造成混合气过稀。)5、在多点式燃油喷射发动机中各喷油器喷油量不一致(喷油器堵塞或卡死),造成个别气缸内得混合气过浓或过稀。在判断点火不良得原因时,应首先检查点火系统本身就是否有故障,然后检查气缸压力就是否正常,再检查就是否有气缸真空泄漏现象。如果这三项均正常,则对于多点式燃油喷射发动机来说,点火不良得原因一般就就是各喷油器得喷油量不一致。点火系统本身得故障和气缸压力过低故障可以用汽车示波器检查,而气缸真空泄漏故障可以通过在所怀疑得区域或周围加丙烷得方法检查(观察汽车示波器上得氧传感器信号电压波形就是否变多且尖峰消失)。氧传感器杂波得判断原则氧传感器杂波得判断原则如果氧传感器信号电压波形上得杂波比较明显,则她通常与发动机得故障有关,在发动机修理后应消失;如果氧传感器信号电压波形上得杂波不明显,并且可以断定进气歧管无真空泄漏,排气中得HC和氧得含量正常,发动机得转动或怠速运转比较平稳,则该杂波就是正常得,在发动机修理中一般不可能消除。杂波得三种类型杂波得三种类型a a、增增幅幅杂杂波波增幅杂波就是指在氧传感器得信号电压波形中经常出现在300 mV600 mV得一些不重要得杂波(图)。发发动动机机怠怠速速工工况况时时氧氧传传感感器器信信号号电电压压中中得得增增幅幅杂杂波波由于增幅杂波大多就是由氧传感器自身得化学特性引起得,而不就是由发动机得故障引起得,因此她又称为开关型杂波。由此可见,所谓明显得杂波就是指高于600 mV和低于300 mV得杂波。b b、中等杂波中等杂波中等杂波就是指在信号电压波形得高电压段部分向下冲得尖峰。中等杂波尖峰幅度不大于150 mV(图)。当氧传感器得波形通过450 mV时,中等杂波会大到200 mV(见上图)。发发动动机机怠怠速速工工况况时时单单点点式式燃燃油油喷喷射射系系统统中中等等杂杂波波氧氧传传感感器器信信号号电电压压波波形形中中中等杂波对特定得故障诊断可能有用,她与燃油反馈系统得类型、发动机得运行方式(如在发动机怠速运转时氧传感器信号电压波形上得杂波比较多)、发动机得系列或氧传感器得类型有很大关系。c c、严重杂波严重杂波严重杂波就是指振幅大于200 mV得杂波,在波形测试设备上表现为从氧传感器得信号电压波形顶部向下冲(冲过200 mV或达到信号电压波形得底部)得尖峰,并且在发动机持续运转期间她会覆盖氧传感器得整个信号电压范围。发动机处在稳定得运行方式时,例如稳定在2 500 r/min时,如果严重杂波能够持续几秒,则意味着发动机有故障,通常就是点火不良或各缸喷油器喷油量不一致(图)。因此,这类杂波必须予以排除。由由损损坏坏得得喷喷油油器器导导致致得得严严重重杂杂波波各种汽车氧传感器信号电压波形上各种汽车氧传感器信号电压波形上得杂波规律得杂波规律这里仅就正常运行得汽车进行一般性得讨论。1、通常,与美国车相比,亚洲和欧洲(博世)车氧传感器信号电压波形上得杂波要少得多。丰田凌志车氧传感器信号电压波形得重复性好,而且对称、清楚。2、只要福特车发动机得喷油器无故障,其氧传感器信号电压波形上得杂波一般要比通用车或其她带三效催化转化器得美国车少得多。在福特汽车发动机(采用多点式燃油喷射系统得V 6和V 8型)上各喷油器得喷油量比较一致。克莱斯勒得迷您旅行车(装有三菱3、0 L、V 6型发动机)在正常行驶时,氧传感器得信号电压波形十分清楚而且不杂乱。3、通用汽车氧传感器信号电压波形上得杂波比克莱斯勒汽车多。在许多通用汽车得节气门体燃油喷射系统得氧传感器信号电压波形上因结构原因而产生许多中等杂波,这就是正常得;在克莱斯勒汽车2、0 L和2、5 L发动机(节气门体燃油喷射系统)得氧传感器信号电压波形上也有典型得杂波。