氧传感器故障分析

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1、一、浅谈氧传感器的故障分析与诊断1、氧传感器在电控发动机排放控制中的重要性在使用三元催化转换器以减少排气污染的发动机上，氧传感器是必不可少的元件。由于混合气的空燃比一旦偏离理论空燃比，三元催化器对CO、IIC和NOX的净化能力将急剧下降，故在排气管小安装氧传感器，用以检测排气小氧的浓度，并向ECU发岀反馈信号，再由ECU控制喷油器喷油量的增减，从而将混合气的空燃比控制在理论值附近。2、氧传感器的种类及氧传感器在汽车上安装的重耍性目前，实际应用的氧传感器有氧化错式氧传感器和氧化钛式氧传感器两种。而常见的氧传感器又有单引线、双引线、三引线及四引线Z分，

2、；单引线的为氧化错式氧传感器；双引线的为氧化钛式氧传感器；三引线和四引线的为加热型氧化钻式氧传感器，原则上四种引线方式的氧传感器是不能替代使用的。氧传感器一旦岀现故障，将使电子燃汕喷射系统的电脑不能得到排气管中氧浓度的信息，因而不能对空燃比进行反馈控制，会使发动机油耗和排气污染增加，发动机出现怠速不稳、缺火、喘振等故障现彖。因此，必须及时的排除故障或更换。空燃比对排气屮碳氢化合物(HC)和一氧化碳(CO)的含量有很大影响，在空燃比低于14.7：1时，HC及CO含量降低；如果空燃比高于14.7：1时，HC及CO含量迅速上升。但是，降低空燃比会导致燃烧

3、温度升高，排气中的氮氧化合物(NOX)升高。所以，理想的空燃比应在接近14.7：1的很小范围内。另外三元催化转化器的转化效率只有在空气系数为1的很小范围内最高。如图1所示三元催化转化器对发动机的排放控制具有极其重要的意义。没有三元催化转化器就不可能满足欧洲排放法规。第二代车载故障诊断系统(OBD-II)具1有对三元催化转化器进行故障诊断的功能。图1三元催化转换效率图而为了对三元催化转化器进行故障诊断，必须在它的前和后各装一个氧传感器(图2)oMOK•■子或ECU)iMhTianmMta^UHRMeSVrlMwanghepino-SOMNogH3xo

4、m图2发动机闭环控制系统正常运行的三元催化转化器因其储氧能力而使后氧传感器的动态响应与前氧传感器相比明显羌，后氧传感器动态响应曲线的振幅非常小（图3Q。反Z,如果后氧传感器信号电压的波形非常接近前氧传感器，只不过相位略滞后（图3b）,则ECU认为三元催化转化器效率过低。因此通过观察前氧传感器和后氧传感器的波形就能判断三元催化转化器是否失效。图3a正常图形图3b非正常图形3、氧传感器的故障诊断3.1前氧传感器信号电压超出可能范围氧传感器信号电压在空气过量因数入二1处发生阶跃。如图4所示，ECU为氧传感器提供了一个450mV电压。在稳定工况下，如果X<

5、1,则氧传感器信号电压约为lOOOmV；如果X>1,则此信号电压约为100mV。如前所述，当ECU进入闭环控制后，氧传感器信号电压应在lOOOmV和100诃之间不断地波动（图5小。在加速和减速工况下退出闭环控制，加速工况卜•混合气加浓，该信号电压应接近lOOOmV；减速工况下混合气变稀，该信号电压应按近lOOmVo如果在ECU进入闭环控制后该信号电压保持低于175mV达15s,或者在加速工况下该信号电压保持低于600mV达15s,则ECU认为该传感器信号电压偏低，不可信。如果在ECU进入闭环控制后信号电压保持高于800mV达15s,或者在减速工况下

6、该信号电压保持高于llOmV达15s,则ECU认为该传感器信号电压偏高，不可信。此时，在满足下列条件的情况下ECU将设置前氧传感器信号电压超出可能范围的故障信息记录：没有节气门位置传感器、燃油蒸发排放控制系统、缺火、进气温度传感器、进气歧管绝对压力传感器、燃油调节、喷油器、废气再循环阀位置传感器、冷却液温度传感器、曲轴位置传感器和空气流量传感器的故障信息记录。wanabepino-2008.bk>g.163x;om二、图4氧传感器电压输出特性图3.2前氧传感器信号电压响应速度过低如图5b和图5c所示，随着氧传感器的老化，其信号电压响应速度越來越低，

7、表现为动态响应曲线趋于平缓。在ECU进入闭坏控制的情况下，ECU连续监测氧传感器一段时间（例如100s）,记录其信号电压，每次从低于300mV到高于600niV（混合气从稀到浓）和从高于600mV到低于300mV（混合气从浓到稀）跳变所经历的时间及跳变的次数，简单的说氧传感器输出电压的跳变数量每10秒钟变化不少于8次，如达不到则ECU认为该氧传感器已老化。在此以特别注意：如果缺少以下几种信号，ECU将设置前氧传感器信号电压响应速度过低的故障信息记录：节气门位置传感器、燃油蒸发排放控制系统、缺火、进气温度传感器、进气歧管绝对压力传感器、燃油调节、喷油

8、器、废气再循环阀位置传感器、冷却液温度传感器、曲轴位置传感器和空气流量传感器的故障信息记录。wanghtpirv200eb