電控汽車波形-氧傳感器波形

電控汽車波形分析

——氧傳感器波形分析基本概念①上流動系統(tǒng)(UpstreamSystem)上流動系統(tǒng)是指位于氧傳感器前的，包括傳感器、執(zhí)行器和發(fā)動機(jī)ECU的發(fā)動機(jī)各系統(tǒng)(包括輔助系統(tǒng))，即在氧傳感器之前的影響尾氣的所有機(jī)械部件和電子部件，例如：進(jìn)氣系統(tǒng)、廢氣再循環(huán)系統(tǒng)和發(fā)動機(jī)電子控制系統(tǒng)等。②下流動系統(tǒng)(DownstreamSystem)下流動系統(tǒng)是指位于氧傳感器后面的排氣系統(tǒng)部件，包括三效催化轉(zhuǎn)化器、排氣管和消聲器等。③閉環(huán)(CloseLoop)閉環(huán)是指發(fā)動機(jī)ECU根據(jù)氧傳感器的反饋信號不斷地調(diào)整混合氣的空燃比，使其值符合規(guī)定。根據(jù)氧傳感器的信號波形可以判斷系統(tǒng)是否已經(jīng)進(jìn)入閉環(huán)控制狀態(tài)。用波形測試設(shè)備測得的發(fā)動機(jī)起動后的氧傳感器輸出的信號電壓波形如圖所示。發(fā)動機(jī)起動后的氧傳感器輸出的信號電壓波形由圖可以看出發(fā)動機(jī)起動后氧傳感器輸出的信號電壓先逐漸升高到450mV，然后進(jìn)入升高和下降(混合氣變濃和變稀)的循環(huán)(右側(cè)圖形)，后者表示燃油反饋控制系統(tǒng)進(jìn)入了閉環(huán)狀態(tài)。當(dāng)然，只有當(dāng)氧傳感器在無故障的時候氧傳感器的信號電壓波形才能反映燃油反饋控制系統(tǒng)的狀況；如果氧傳感器有故障，那么它所產(chǎn)生的波形就不反映燃油反饋控制系統(tǒng)的狀況。氧傳感器信號波形的檢測測試氧傳感器信號波形有2種常用的方法：丙烷加注法和急加速法。按照波形測試設(shè)備使用手冊連接好波形測試設(shè)備①丙烷加注法檢測氧傳感器信號波形氧傳感器信號測試中有3個參數(shù)(最高信號電壓、最低信號電壓和混合氣從濃到稀時信號的響應(yīng)時間)需要檢查，只要在這3個參數(shù)中有1個不符合規(guī)定，氧傳感器就必須予以更換。更換氧傳感器以后還要對新氧傳感器的這3個參數(shù)進(jìn)行檢查，以判斷新的氧傳感器是否完好。測試步驟(氧化鈦型傳感器和氧化鋯型傳感器都適用)是：1.連接并安裝加注丙烷的工具。2.把丙烷接到真空管入口處(對于有PCV系統(tǒng)或制動助力系統(tǒng)的汽車應(yīng)在其連接完好的條件下進(jìn)行測試)。3.接上并設(shè)置好波形測試設(shè)備。4.起動發(fā)動機(jī)，并讓發(fā)動機(jī)在2500r/min下運(yùn)轉(zhuǎn)2min～3min。5.使發(fā)動機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)。6.打開丙烷開關(guān)，緩慢加注丙烷，直到氧傳感器輸出的信號電壓升高(混合氣變濃)，此時一個運(yùn)行正常的燃油反饋控制系統(tǒng)會試圖將氧傳感器的信號電壓向變小(混合氣變稀)的方向拉回；然后繼續(xù)緩慢地加注丙烷，直到該系統(tǒng)失去將混合氣變稀的能力；接著再繼續(xù)加注丙烷，直到發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速因混合氣過濃而下降100r/min～200r/min。這個操作步驟必須在20s～25s內(nèi)完成。7.迅速把丙烷輸入端移離真空管，以造成極大的瞬時真空泄漏(這時發(fā)動機(jī)失速是正常現(xiàn)象，并不影響測試結(jié)果)，然后關(guān)閉丙烷開關(guān)。8.待信號電壓波形移動到波形測試設(shè)備顯示屏的中央位置時鎖定波形，測試完成。接著就可以通過分析信號電壓波形來確定氧傳感器是否合格。一個好的氧傳感器應(yīng)輸出如圖所示的信號電壓波形，其3個參數(shù)值必須符合表所列的值。氧傳感器標(biāo)準(zhǔn)信號電壓波形氧傳感器信號波形參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)序號測量參數(shù)允許范圍1最高信號電壓>850mV（左側(cè)波形）2最低信號電壓75~175mV（右側(cè)波形）混合氣從濃到稀的<100ms(波形中在3003最大允許響應(yīng)時間~600mV之間的下降（波形的中間部分）段應(yīng)該是上下垂直的）一個已損壞的氧傳感器可能輸出如圖所示的信號電壓波形，其中，最高信號電壓下降至427mV，最低信號電壓<0V，混合氣從濃到稀時信號的響應(yīng)時間卻延長為237ms，所以這3個參數(shù)均不符合標(biāo)準(zhǔn)。已損壞的氧傳感器信號電壓波形用汽車波波形測試試設(shè)備對對氧傳感感器進(jìn)行行測試時時可以從從顯示屏屏上直接接讀取最最高和最最低信號號電壓值值，并且且還可以以用波形形測試設(shè)設(shè)備游動動標(biāo)尺讀讀出信號號的響應(yīng)應(yīng)時間(這是汽汽車波形形測試設(shè)設(shè)備特有有的功能能)。汽車波形形測試設(shè)設(shè)備還會會同時在在其屏幕幕上顯示示測試數(shù)數(shù)據(jù)值，，這對分分析波形形非常有有幫助。。如果在關(guān)關(guān)閉丙烷烷開關(guān)之之前，發(fā)發(fā)動機(jī)怠怠速運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)時間(即混合合氣達(dá)到到過濃狀狀態(tài)的時時間)超超過25s，，則可能能是氧傳傳感器的的溫度太太低，這這不僅會會使信號號電壓的的幅值過過低而且且還會使使輸出信信號下降降的時間間延長，，造成氧氧傳感器器不合格格的假象象。因此，在在檢測前前應(yīng)將氧氧傳感器器充分預(yù)預(yù)熱(即即讓發(fā)動動機(jī)在2500r/min下運(yùn)運(yùn)轉(zhuǎn)2min～3min)。如果發(fā)動動機(jī)僅怠怠速運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)5s，就可可能有1個或多多個參數(shù)數(shù)不合格格，而這這個不合合格并不不說明氧氧傳感器器是壞的的，只是是測試條條件沒有有滿足的的緣故。。多數(shù)損壞壞的氧傳傳感器都都可以從從其信號號電壓波波形上明明顯地分分辨出來來。如果從信號電電壓波形上還還無法準(zhǔn)確地地斷定氧傳感感器的好壞，，則可以用波波形測試設(shè)備備上的游動標(biāo)標(biāo)尺讀出最大大和最小信號號電壓值以及及信號的響應(yīng)應(yīng)時間，然后后用這3個參參數(shù)來判斷氧氧傳感器的好好壞。②急加速法檢檢測氧傳感器器信號

電壓壓波形對有些汽車，，用丙烷加注注法測試氧傳傳感器信號電電壓波形是非非常困難的，，因為這些汽汽車的發(fā)動機(jī)機(jī)控制系統(tǒng)具具有真空泄漏漏補(bǔ)償功能(采用速度密密度方式進(jìn)行行空氣流量的的計量或安裝裝了進(jìn)氣壓力力傳感器等)，能夠非常?？斓匮a(bǔ)償較較大的真空泄泄漏，所以氧氧傳感器的信信號電壓決不不會降低。這時，在測試試氧傳感器的的過程中就要要用手動真空空泵使進(jìn)氣壓壓力傳感器內(nèi)內(nèi)的壓力穩(wěn)定定，然后再用用急加速法來來測試氧傳感感器。急加速法測試試步驟如下：：1.以2500r/min的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速預(yù)熱發(fā)動動機(jī)和氧傳感感器2min～6min。然后再讓發(fā)動動機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)20s。。2.在2s內(nèi)將發(fā)動機(jī)機(jī)節(jié)氣門從全全閉(怠速)至全開1次次，共進(jìn)行5次～6次。。特別提醒：不不要使發(fā)動機(jī)機(jī)空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速超超過4000r/min，只要要用節(jié)氣門進(jìn)進(jìn)行急加速和和急減速就可可以了。3.定住屏幕幕上的波形(圖)，接著就可根據(jù)據(jù)氧傳感器的的最高、最低低信號電壓值值和信號的響響應(yīng)時間來判判斷氧傳感器器的好壞。在信號電壓波波形中，上升升的部分是急急加速造成的的，下降的部部分是急減速速造成的。急加速法測試試時氧傳感器器的信號電壓壓波形氧化鈦型氧傳傳感器氧化鈦型氧傳傳感器是用于于輸出信號為為5V或1V的可變變電阻，其工工作原理與發(fā)發(fā)動機(jī)冷卻液液溫度傳感器器(ECT)和進(jìn)氣溫度度傳感器(IAT)相似似。ECT和IAT都是一個個可變電阻器器，其電阻值值隨著溫度的的變化而變化化；氧化鈦型型氧傳感器的的電阻值則隨隨其周圍氧含含量的變化而而變化。發(fā)動機(jī)電控單單元為讀取這這個可變電阻阻兩端的電壓壓降，通常都都要給它提供供一個參考工工作電壓，一一般是1V(也有的是是5V)，，氧化鈦型氧氧傳感器輸送送給發(fā)動機(jī)電電控單元的是是一個稍低的的反映混合氣氣空燃比變化化的變化電壓壓(信號電壓壓)。大多數(shù)氧化鈦鈦型氧傳感器器用在多點燃燃油噴射系統(tǒng)統(tǒng)中，氧傳感感器用5V電源，在其其他汽車上用用1V電源源。除了少數(shù)5V氧化鈦型型氧傳感器系系統(tǒng)以外，多多數(shù)汽車氧化化鈦型氧傳感感器都具有與與氧化鋯型氧氧傳感器相同同的性能。少數(shù)與氧化化鋯型氧傳傳感器信號號波形不同同的5V氧化鈦型型氧傳感器器信號波形形有2個特特點：1.信號電電壓的變化化是從0V到5V，而不不是從0V到1V。2.信號電電壓與其他他氧傳感器器的信號電電壓相反：：混合氣濃濃時電壓低低，混合氣氣稀時電壓壓高(圖)。氧化鈦型氧氧傳感器和和氧化鋯型型氧傳感器器的信號響響應(yīng)時間一一般是相同同的。氧化鈦型氧氧傳感器的的信號電壓壓波形不同燃油噴噴射系統(tǒng)中中的氧傳感感器波形通常有2種種不同的燃燃油噴射系系統(tǒng)：節(jié)氣氣門體燃油油噴射(TBI)系系統(tǒng)和多點點式燃油噴噴射(MFI)系統(tǒng)統(tǒng)。由于它它們的結(jié)構(gòu)構(gòu)、原理不不同，其氧氧傳感器的的信號也稍稍有不同。。①節(jié)氣門體體燃油噴射射系統(tǒng)氧傳傳感器信號號電壓波形形節(jié)氣門體燃燃油噴射系系統(tǒng)(又稱稱單點式燃燃油噴射系系統(tǒng))只有有一個噴油油器，由于于系統(tǒng)的機(jī)機(jī)械元件少少了，所以以它只需用用較少的時時間就可以以響應(yīng)系統(tǒng)統(tǒng)的燃油控控制命令，，較迅速地地改變噴油油器的噴油油量。因此，在相相同的時間間內(nèi)，該系系統(tǒng)氧傳感感器信號電電壓變化的的頻率較高高，其頻率率為0.2Hz(怠速時)～3Hz(2500r/min時)，，如圖所示示。典型單點式式燃油噴射射系統(tǒng)氧傳感器的的信號電壓壓波形②多點式燃燃油噴射(MFI)系統(tǒng)氧傳傳感器信號號電壓波形形多點式燃油油噴射系統(tǒng)統(tǒng)由于大大大改變了電電子與機(jī)械械部分設(shè)計計，因而性性能超過節(jié)節(jié)氣門體（（單點式））燃油噴射射系統(tǒng)。該系統(tǒng)的進(jìn)進(jìn)氣通道明明顯縮短，，從節(jié)氣門門體燃油噴噴射系統(tǒng)的的噴油器到到進(jìn)氣門的的距離沒有有了，氧傳傳感器信號號電壓變化化的頻率為為0.2Hz(怠怠速時)～～5Hz(2500r/min時)，，如圖所示示。因此，該系系統(tǒng)對燃油油的控制更更精確，氧氧傳感器的的信號電壓壓波形更標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，三效效催化轉(zhuǎn)化化器的效果果更好。但因該系統(tǒng)統(tǒng)分配至各各氣缸的燃燃油也不完完全相等，，所以氧傳傳感器的信信號電壓波波形會產(chǎn)生生雜波或尖尖峰。典型多點式式燃油噴射射系統(tǒng)氧傳感器的的信號電壓壓波形通常，氧傳傳感器的位位置越靠近近燃燒室，，燃油控制制的精度就就越高，這這主要是由由尾氣氣流流的特性(例如尾氣氣的流動速速度，排氣氣通道的長長度和傳感感器的響應(yīng)應(yīng)時間等)決定的。。許多制造廠廠在每個氣氣缸的排氣氣歧管中都都安裝1只只氧傳感器器，這就使使汽車維修修人員容易易判斷出工工作失常的的氣缸，減減少判斷失失誤。在許多情況況下只要能能迅速地判判斷出大部部分無故障障的氣缸(至少為氣氣缸總數(shù)的的1/2以以上)，就就能縮短故故障診斷時時間。雙氧傳感器器信號電壓壓波形及分分析如圖所所示雙氧傳感器器信號電壓壓波形分析析氧傳感器的的雜波分析析雜波可能是是由于燃燒燒效率低造造成的，它它反映了發(fā)發(fā)動機(jī)各缸缸工作性能能以及三效效催化轉(zhuǎn)化化器工作效效率降低的的狀況。對雜波的分分析是尾氣氣分析中最最重要的內(nèi)內(nèi)容，因為為雜波會影影響燃油反反饋控制系系統(tǒng)的正常常運(yùn)行，使使反饋控制制程序失去去控制精度度或“反饋饋節(jié)奏”，，導(dǎo)致混合合氣空燃比比超出正常常范圍，從從而影響三三效催化轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化器的工工作效率以以及尾氣排排放和發(fā)動動機(jī)性能。。雜波信號的的幅度越大大，各個燃燃燒過程中中氧氣量的的差別越大大。在加速方式式下，能夠夠與碳?xì)浠衔?HC)相對對應(yīng)的氧傳傳感器雜波波（波形的的峰值毛刺刺）是一種種非常重要要的信息，，因為它表表示發(fā)動機(jī)機(jī)在加大負(fù)負(fù)荷的情況況下出現(xiàn)了了斷火現(xiàn)象象。雜波還說明明由于進(jìn)入入三效催化化轉(zhuǎn)化器的的尾氣中的的氧含量升升高而造成成NOx的的增加，因因為在濃氧氧環(huán)境(稀稀混合氣條條件)下三三效催化轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化器中的的NOx無無法減少。。在燃油反饋饋控制系統(tǒng)統(tǒng)完全正常常時，氧傳傳感器信號號電壓波形形上的少量量雜波是允允許的，而而大量雜波波則是不能能忽視的。。需要學(xué)會區(qū)區(qū)分正常的的雜波和不不正常雜波波的方法，，而最好的的學(xué)習(xí)方法法就是觀察察在不同行行駛里程下下不同類型型轎車氧傳傳感器的信信號電壓波波形。一張所修轎轎車的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)氧傳感器器信號電壓壓波形圖，，能幫助維維修人員了了解怎樣的的雜波是允允許的、正正常的，而而怎樣的雜雜波是應(yīng)該該注意的。。關(guān)于雜波的的標(biāo)準(zhǔn)是：：在發(fā)動機(jī)機(jī)性能良好好狀態(tài)下(沒有真空空泄漏，尾尾氣中的HC和氧含含量正常)，氧傳感感器信號電電壓波形中中所含的雜雜波是正常常的。①雜波產(chǎn)生生的原因氧傳感器信信號電壓波波形上的雜雜波通常是是由發(fā)動機(jī)機(jī)點火不良良、結(jié)構(gòu)原原因(如各各缸的進(jìn)氣氣管道長度度不同)、、零件老化化及其他各各種故障(如進(jìn)氣管管堵塞、進(jìn)進(jìn)氣門卡滯滯等)引起起的。其中中，由點火火不良引起起的雜波呈呈高頻毛刺刺狀，造成成點火不良良的原因有有：1.點點火系系統(tǒng)本本身有有故障障(如如火花花塞、、高壓壓線、、分電電器蓋蓋、分分火頭頭和點點火線線圈一一次側(cè)側(cè)繞組組的損損壞等等)。。2.混混合氣氣過濃濃(空空燃比比約為為13)或或過稀稀(空空燃比比約為為17)。。在判斷斷點火火不良良的原原因時時，應(yīng)應(yīng)首先先檢查查點火火系統(tǒng)統(tǒng)本身身是否否有故故障，，然后后檢查查氣缸缸壓力力是否否正常常，再再檢查查是否否有氣氣缸真真空泄泄漏現(xiàn)現(xiàn)象。。如果果這三三項均均正常常，則則對于于多點點式燃燃油噴噴射發(fā)發(fā)動機(jī)機(jī)來說說，點點火不不良的的原因因一般般就是是各噴噴油器器的噴噴油量量不一一致。。點火系系統(tǒng)本本身的的故障障和氣氣缸壓壓力過過低故故障可可以用用汽車車示波波器檢檢查，，而氣氣缸真真空泄泄漏故故障可可以通通過在在所懷懷疑的的區(qū)域域或周周圍加加丙烷烷的方方法檢檢查(觀察察汽車車示波波器上上的氧氧傳感感器信信號電電壓波波形是是否變變多且且尖峰峰消失失)。。②氧傳傳感器器雜波波的判判斷原原則如果氧氧傳感感器信信號電電壓波波形上上的雜雜波比比較明明顯，，則它它通常常與發(fā)發(fā)動機(jī)機(jī)的故故障有有關(guān)，，在發(fā)發(fā)動機(jī)機(jī)修理理后應(yīng)應(yīng)消失失；如果氧傳感感器信號電電壓波形上上的雜波不不明顯，并并且可以斷斷定進(jìn)氣歧歧管無真空空泄漏，排排氣中的HC和氧的的含量正常常，發(fā)動機(jī)機(jī)的轉(zhuǎn)動或或怠速運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)比較平穩(wěn)穩(wěn)，則該雜雜波是正常常的，在發(fā)發(fā)動機(jī)修理理中一般不不可能消除除。③雜波的三三種類型a.增幅雜雜波增幅雜波是是指在氧傳傳感器的信信號電壓波波形中經(jīng)常常出現(xiàn)在300mV～600mV的一些不不重要的雜雜波(圖)。發(fā)動機(jī)怠速速工況時氧氧傳感器信信號電壓中中的增幅雜波由于增幅雜雜波大多是是由氧傳感感器自身的的化學(xué)特性性引起的，，而不是由由發(fā)動機(jī)的的故障引起起的，因此此它又稱為為開關(guān)型雜雜波。由此此可見，所所謂明顯的的雜波是指指高于600mV和低于300mV的雜波波。b.中等雜雜波中等雜波是是指在信號號電壓波形形的高電壓壓段部分向向下沖的尖尖峰。中等等雜波尖峰峰幅度不大大于150mV(圖)。當(dāng)當(dāng)氧傳感器器的波形通通過450mV時時，中等雜雜波會大到到200mV(見見上圖)。。發(fā)動機(jī)怠速速工況時單單點式燃油油噴射系統(tǒng)統(tǒng)中等雜波氧傳感器信信號電壓波波形中中等雜波對對特定的故故障診斷可可能有用，，它與燃油油反饋系統(tǒng)統(tǒng)的類型、、發(fā)動機(jī)的的運(yùn)行方式式(如在發(fā)發(fā)動機(jī)怠速速運(yùn)轉(zhuǎn)時氧氧傳感器信信號電壓波波形上的雜雜波比較多多)、發(fā)動動機(jī)的系列列或氧傳感感器的類型型有很大關(guān)關(guān)系。c.嚴(yán)重雜雜波嚴(yán)重雜波是是指振幅大大于200mV的的雜波，在在波形測試試設(shè)備上表表現(xiàn)為從氧氧傳感器的的信號電壓壓波形頂部部向下沖(沖過200mV或達(dá)到信信號電壓波波形的底部部)的尖峰峰，并且在在發(fā)動機(jī)持持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)期期間它會覆覆蓋氧傳感感器的整個個信號電壓壓范圍。發(fā)動機(jī)處在在穩(wěn)定的運(yùn)運(yùn)行方式時時，例如穩(wěn)穩(wěn)定在2500r/min時，如如果嚴(yán)重雜雜波能夠持持續(xù)幾秒，，則意味著著發(fā)動機(jī)有有故障，通通常是點火火不良或各各缸噴油器器噴油量不不一致(圖圖)。因此此，這類雜雜波必須予予以排除。。由損壞的噴噴油器導(dǎo)致致的嚴(yán)重雜波④各種汽車車氧傳感器器信號電壓壓波形上的的雜波規(guī)律律這里僅就正正常運(yùn)行的的汽車進(jìn)行行一般性的的討論。1.通常，，與美國車車相比，亞亞洲和歐洲洲(博世)車氧傳感感器信號電電壓波形上上的雜波要要少得多。。豐田凌志車車氧傳感器器信號電壓壓波形的重重復(fù)性好，，而且對稱稱、清楚。。2.只要福福特車發(fā)動動機(jī)的噴油油器無故障障，其氧傳傳感器信號號電壓波形形上的雜波波一般要比比通用車